2017.12.06

Smart Gateway를 통한 TPM 구현과 물류 흐름 관리

제조운영 플랫폼과

목차

01 제조운영 플랫폼

02 적용 사례

01 제조운영 플랫폼

1 스마트공장 보급확산2 2차 보급 확산 기술 로드맵3 2차 보급 확산 사업 수준4 제조 운영 아키텍처5 제조운영 시스템의 방향성6 제조운영 시스템의 방향성7 중소 /중견 기업 ERP의 계륵 (鷄肋 ) 생산관리 (PP )8 중소 /중견 기업용 제조운영 플랫폼9 Real T ime Enterpr i se(실시간 재고 관리 )

10 설비 I n te r face11 Smar t Factory 이전에 . .

1. 스마트공장 보급확산

2. 2차 보급 확산 기술 로드맵

2015년 산업통상자원부

1-33. 2차 보급 확산 사업 수준

필요성

• 스마트공장 수준을 4단계로 구분 – 기초수준, 중간수준1, 중간수준2, 고도화

• 뿌리산업을 업종별로 세분화하여 현실적이고 구체적인 기술 개발이 필요함

• 국내 제조업 육성을 위해 제조업 현실에 적합한 스마트공장이 요구됨

수준 총괄도 업종별 기술현황 및 가능성

구분

고도화

현장자동화 공장운영 자원관리 제품개발 SCM

IoT/IoS 기반의 CPS화

IoT/IoS화 IoT/IoS(모듈)화

인터넷 비즈니스

빅데이터 네트워크협업

중간2설비제어자동화

실시간공장제어

공장운영통합

기준정보/기술정보 연계 자동화

다품종개발 협업

중간1설비데이터자동집계

실시간의사결정

기능 간 통합기준정보/기술정

보 개발 운영다품종

생산 협업

기초실적집계자동화

공정물류 관리(POP)

관리 기능 중심기능 개별 운용

CAD 사용프로젝트 관리

단일 모기업의존

ICT

미적용수작업집계

페이퍼수작업

페이퍼수작업

ICT 미적용전화와 이메일 협

업

업종생산

시스템

스마트

시스템사업화 영역

주조 2.2 1.0 기술개발

금형 2.3 1.0 기술개발, 보급확산

프레스 2.4 1.0 기술개발

사출 2.4 2.0 기술개발, 보급확산

열처리 2.0 1.0 어려움

<산업통상 자원부, 대한상공회의소 ‘2014> <한국생산기술연구원, 한국기계연구원 ‘2014>

기초수준 중간수준1 중간수준2 고도화

뿌리산업의스마트시스템

• 설비 Data 모니터링• 가동율 기초 자료 제공

• 실시간 가동 여부 확인• 실시간 의사 결정• 가동율/진척율 Gap 확보• 생산 시스템을 통한 작업

지시/수정

• 실시간 데이터 분석/제어• 불량 집계 분석• 설비 제어 자동화

• 현실적으로 어려움

기초수준 중간수준1 중간수준2 고도화

뿌리산업의스마트시스템

• 설비 Data 모니터링• 가동율 기초 자료 제공

• 실시간 가동 여부 확인• 실시간 의사 결정• 가동율/진척율 Gap 확보• 생산 시스템을 통한 작업

지시/수정

• 실시간 데이터 분석/제어• 불량 집계 분석• 설비 제어 자동화

• 업체 현황/업종에 따른 단계별 접근

4. 제조 운영 아키텍처

• 경영계획/분석• 사업전략• 글로벌 전략

• 재무/회계 중심의 전사자원 관리• 연구개발, 수요 예측 및 생산 계획 관리• 원자재,제품 재고중심 관점

• 단위 공장 생산실적 집계• 계획데로 실행• 공정재고 중심/가공비 계산

• 생산 빅데이터 애널리틱스• 사이버물리 기술• 클라우드• 팩토리팅 자원관리

• 컴포넌트 컨트롤러• 로봇• 센서

스마트공장 제조 운영 아키텍처

스마트 센서 &

스마트 게이트웨이

MPC 기반 운영알고리즘

Clean/Good 데이터

스마트태그정의Success

Factor

• 스마트공장 제조운영 아키텍처는 5단계로 구성되며, 각 시스템 도입 시 각 단계별 운선순위 고려

• 기업의 생산 전략(MTS/MTO/ATO/ETO/BTO)에 맞는 도입 순서 결정

• 기업의 수준 과 업종에 맞는 운선 순위 고려

• 4차 산업 혁명 : “시장 근접 Mass Customization 생산을 통해 제품 신선도를 높이는 것”

지능형 로봇물류 로봇

Smart MOM

Strategy

ERP/SCM/PLM기업자원/계획

MES제조실행시스템

SCADA생산제어시스템

PLC/PCS설비제어장치

분기/년

일/월/분기/년

일/시간

분/초

초이하

5. 제조운영 시스템의 방향성

스마트태그정의중소/중견기업의현실

• ERP : 회계 관리 위주

• APS(생산계획) : 수작업 위주(최적화 미흡, Human 의존적)

• MES : 간단한 공정 실적 관리(부품 입고 중심의 제조 운영)

• 운영인력 : 소수의 IT 인력(H/W, S/W 유지 관리 중심)

POPQualityMgmt

FacilityMgmt

APS MES

FA

SCM

CRM

Finance/

Accounting

Engineer-

ing

ProductionSales/

MktgDistribution

HRPLMCAD/CAM

BOMERP

연구개발 중심

고객 중심

물류중심

유한Capa. Sched.

생산실적 집계

제조원가 중심

6. 생산전략과 제조운영 솔루션

스마트태그정의

생산전략

• MTS (Make-To-Stock) : 재고생산

• MTO (Make-To-Order) : 수주생산

• ATO (Assemble-To-Order) : 주문조립

• ETO (Engineering-To-Order) : 주문설계

MTS

MTO

ATO

ETO

설계중심

사양중심

회계중심

제조중심

생산수량

Proto Type만 설계내부 개선에 의한

설계 변경원가 계산 및간접비 배부

반복생산 / 생산성중심

자동화 대량 생산

양산/Proto Type 구분모호

고객 요구 사항에따른 설계 변경

프로젝트,호기별원가 계산

조립/검사/ TEST중심

수작업 소량 생산

CAD/CAM PLM ERP MES FA

SCM (APS)

상대적중요도

7. 중소/중견 기업 ERP의 계륵(鷄肋) 생산관리(PP)

PP

MM

SD

CO

FI

판매

생산

조달 자재창고

WIP창고

제품창고

Action 물류흐름 제조원가

원자재재고

원재료비

가공비(노무비+경비)

Supplier

Customer

제조원가

물류가시성

매입

매출

Supplier

Customer

ERP

수불부내부 공급망

제품재고

공정재고

MESPP

스마트태그정의중소/중견기업의현실

• FI(재무) : 세무 표준, 복식 부기 국제 표준, 세무당국이 목숨 걸고 관리함.

• SD(판매) : Cash cow, 목숨 걸고 관리함.

• MM(구매) : 상대방이 목숨 걸고 관리함.

• PP(생산) : 만들면 팔리던, 고도 성장 시대에는 재고도 자산임 / 내 목숨이 위태로움

8. 중소/중견 기업용 제조운영 플렛폼

스마트태그정의SmartMOM

• 생산계획 과 생산 실적 집계의 통합 모델 필요성 대두.

• Manufacturing Operation Management

• APS+MES 기능 통합을 해서 ERP내 BOM/기본정보/MRP 기능을 통합 시스템에서 수행하고, ERP는

재무,회계,인사 기능만 수행

9. Real Time Enterprise(실시간 재고 관리)

스마트태그정의POS설비 I/F

• 실시간 재고 관리 바코드, RFID, Kiosk, 리더기 등장.

• 생산/검사 자동화에 따른 설비 Interface를 통한 실시간 실적 집계 요구 증가.

• 실시간 재고 현황 구현은 생산계획 수립 주기를 단축시킴(월->주->일 단위 계획 수립)

10. 설비 Interface

스마트태그정의IIoTGateway

Device

• IIoT Gateway : Industry IoT 다양한 설비 및 센서로부터 수집 통로 역할을 하는 필수 요소

• Device : 서버, 설비, 센서 및 Application등의 연결 상태, Performance등을 모니터링 하고 장애

상황을 통보하는 관리 Tool.

11. Smart Factory 이전에..

스마트태그정의중소/중견기업

현실은?

• 4차 산업 혁명 : “시장 근접 Mass Customization 생산을 통해 제품 신선도를 높이는 것”

• Smart Factory : Quality, Cost, Delivery 극단적으로 효용 가치를 높이는 수단

• 그러나 현실은 고객의 변동성에 같이 춤추고, 재고는 쌓이고

무겁고 힘든 갑옷을 입을 수 있는체력 단련이 필요!!

문제 해결 능력!!

끊임없는 혁신!!

02 적용사례

1 스마트팩토리 로드 맵 (BP 사례 )

2 프로세스 개선

3 Smar t MOM

4 물류 로봇

5 다관절 협동 로봇

6 Smar t Gateway

7 지능형 자율공장

1. 스마트팩토리 로드 맵(BP 사례)

Hydro

Forming

3% 30%

고

효

율

생

산

체

계

목표

혁신활동

25% 50%

시스템 수작업 사람 ＜IoT 인공지능

MES

IoT

’13년

자동화

’15년 ’17년 ’18년

중소기업청

미래창조과학부

산업통상자원부

물류 로봇

스마트팩토리

빅데이터

지능형협업 로봇

Lego형 AGV

Damping

시트 자동화

해외법인로봇지원사업

SMART MOMG/ERP 구축MES 확장

Screw 체결자동 로봇

비닐 제거자동화

POP

물류 전산화

5%

사람 ≥ IoT

중소기업협력재단

SCM제조공장쳇봇개발

1

3

4

5

6

S&OP

체계

2

프로세스 자동화 고효율 생산정부 지원 컨소시엄

* 프로세스 개선(실행력) 없는 지능형 자율공장(스마트팩토리)는 존재할 수 없다.

’20년’14년

KS인증

Point Of Production

Road Map

▪ 30년 연혁의 PRESS가공 EMS사

▪ LG 전자 1차 벤더로 가전 및 소형 가전 제품 제작

▪ 해외 사업부(태국, 중국, 이집트) 운영

▪ ‘2016 기준 매출 1,248억원(글로벌)

▪끊임 없는 변화와 혁신으로 지능형 자율 공장에

도전하고, 글로벌 경쟁력 확보하고자 함이집트 태국 중국

국내

시스템 혁신

2. 프로세스 개선 프로세스 혁신 시스템 혁신 고효율 생산

프로세스 혁신 : S&OP를 통한 공장 프로세스 개선

개선 활동이슈 현황

현상 및 문제점

고객 물동 변화에 능동적 대응 부족, 공급

능력 유연성 확보 안됨

개선 내용 및 효과

3년의 법칙 : 프로세스 혁신(PI) 없는 변화 실패

개선 결과

1) S&OP(Sales & Operation Planning) : QCD 점검 회의체

마감 일수 1

(일)

7

▶ 과잉 안전 재고 , 경영 악화

(과거 : 실력이 안되면 몸으로 때움)

• 경영자 딜레마 (이슈)

- 왜 시스템은 실패 했는가?

① 정부 보조금 = 공짜, 목적 불명확

② 프로세스 개선 없는 전산화

중소기업청 : 2.9억

활동순서 시스템 구현

(2년 소요) (6개월 소요)

프로세스 개선

QCD 표준화, 매뉴얼화

S&OP 구성

대표이사 중심

1단계 : S&OP 회의 2단계 : PI 활동 3단계 : 시물레이션

’14~’17. 11월 : 160차 PI 워크샵, LG 지원 현장 구현 : 1/200 축소

• S&OP 회의체 운영으로 달라진 조직 변화

미래 대응 (80%)KPI과거 질책 (20%)

프로세스 개선 (70%)역할/평가트러블 슈팅 (30%)

(Top 의지 중요)

* 제대로 된 프로세스 개선 없이 스마트팩토리도 없다. * 일 실물 재고 허용치 : ± 0.2% 감안

1)

Q) 현재, 과거에는몇 개를 생산 했지?

Q) 내일, 모레는 몇 개생산 해야는지?

막연한 의사 결정정보 ≠ 현물

(6개월 소요)

* MES도입 :신신사, 신라정보

3. Smart MOM

시스템 혁신 : 글로벌 통합 실시간 관제 시스템 구축

개선 활동이슈 현황

현상 및 문제점

해외 법인 및 법인 물량 비중 증가로

글로벌 관리 체계 표준화 필요

개선 내용 및 효과

개선 결과

자재 마감 3

(일)

10

90%↑

- 프로세스 혁신(일원화) → 시스템 체계 완성 → 법인 수평전개

글로벌 실적 관리 시스템 구축

업무

월일

낭비 40% 데이터취합/대기(40%)

- 글로벌 마감 처리 낭비 분석

항목 ‘07년 ‘11년 ’14년

해외 법인 태국 남경 이집트

자재 마감 처리 7일 7일 10일

▶ 왜 마감 처리 리드타임이 길까?

① 글로벌 시스템 부재 (엑셀 한계)

② 소통 문제(공통 코드) ③ 수작업의 한계

기타

수정(20%)

자료 검토(30%)

- 글로벌 자재 마감 처리 업무 Loss사례

- Top 및 경영자의 실시간 의사 결정 체계 구축

글로벌 실시간 관제 시스템(War Room) 운영

시스템

체계도

( War Room 보드 ) ( 실시간 KPI 관리 )

* MES 구축 비용 절감 : 3억↓

POP PCMES ERP

조립 프레스 금형

생산지시실적정보

글로벌통합

미래 창조 과학부 : 21.4억 * 신신사, 티라유텍, 전자부품연구원. 포항공대가마감: 3일 / 진마감: 7일

프로세스 혁신 시스템 혁신 고효율 생산

4. 물류 로봇 프로세스 혁신 시스템 혁신 고효율 생산

시스템(물류) 혁신 : LEGO 타입 물류 로봇 상용화/글로벌 수평 전개

개선 활동이슈 현황

현상 및 문제점

제품(판금물)의 대형화로 인한 물류 작업

강도 및 피로도 증가

개선 내용 및 효과

개선 결과

생인화 4

(명)

8

▶ 물류 인원 이직률 및 기피 현상

* 움직인다고 일하는 것은 아니다, 낭비다!

이직률Trend

‘12

19%

‘13

39%

‘14

45%

‘15

57%

Full 마라톤 3번 왕복 (720회 운반)

후공정프레스 조립

노동강도

소형 운반용 물류 로봇 개발

고성능 물류 로봇 (상용화, 내작화, 슬림화)

LEGO형(모듈화) 물류 로봇 (특허 ▷ KS 인증 ▷ 사업화)

[1호 개발품]

오토 스위칭 캐스터 리튬 이온 배터리 PLC 제어 장치

전후진 24Hr 지속 정밀 제어

1

2

3

낮은 공간 좁은 공간

중소 기업 협력 재단: 0.6억 * 생산성혁신컨소시엄: LG전자, 신신사, 한국생기원

모듈화

5. 다관절 협동 로봇

고효율 생산 : 지능형 프레스 협동 로봇 적용

개선 활동이슈 현황

현상 및 문제점

산업 환경의 변화에 따른 제조업(프레스)

인력 수급 어려움

개선 내용 및 효과

개선 결과

UPPH 7.9

(대)

6.3

▶ 원인 : 3D 작업 기피, 산업 재해 심함

제품구조변화

‘17‘16‘15‘14

(천대)

55%37%

11%

90

140150

45%

120

* 중대형물 : Door Linear , Manifold 등

* 소형물 : Hinge류, Filter 등

[제품 취출, 에어 블로잉, 오일 제거]

* 작업자의 작업 안전성 나쁨

수작업 단순 반복 작업 개선

지능형 협동 로봇 적용 (상용화, 내작화, 슬림화)

- 수작업 오일 도포 → 자동 오일 장치 설치

[원소재 오일 도포] [오일 자동 도포]

* 오일 도포 :

원소재 터짐 방지

- 단순 작업 (제품 취출 및 공급) → 다관절협동 로봇 작업

* 단순노동에서

지식근로자로

* 생인화 : 15 → 12명

25%↑

중소 기업 협력 재단: 4.0억 * 경남테크노파크주관: 신신사, 뉴로메카

프로세스 혁신 시스템 혁신 고효율 생산

6. Smart Gateway

고효율 생산 : 빅데이터 활용 프레스 순간 정비 개선

개선 활동이슈 현황

현상 및 문제점

설비 무작업 Loss 중 순간 정지 Loss 증가

개선 내용 및 효과

개선 결과

판금 불량률 0.5

(%)

5

▶ 우연 변동 : 오일 온도, 기계 압력 등

90%↑

* 신신사, 엑셈 , 티라유텍, 전자부품연구원, 포항공대

- 순간 정지 Loss 분석

구분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16

무작업 20 30 35 25

고장 15 20 17 5

순간정지 5 10 18 20

(분)

* 통제가능 무작업

- 정지 로스 : 고장, QDC, 조정 ( 30분~1시간 정지 )

- 성능 로스 : 순간정지, 속도 저하 ( 1~3분 이내 정지 )

Cycle Time

순간 정지고장

시간

수량

로스

- 문제점 : 순간 정지의 원인/데이터 부재

- 아날로그(시퀀스 방식) / 수작업 → 디지털化, IoT / Wi-Fi 송신

프레스 변동 요인 빅데이터 化

- 빅데이터 활용 상관 관계 분석 : 제품 측면 외관 주름 불량 개선

[ 수작업 : 휴먼 에러 ] [ 정량 자동 도포 ]

구분분사주기 (1회/타발)1타발 2타발 3타발

분사량10cc × × ×20cc △ △ ◎

◎ (양호) △ (미세)

× (불량)

구분 수준

분사량 과잉, 오일 비용 ↑

분사주기 비정시 (휴먼 에러)

(산업 통산 자원부와 연계)

습도,분진, CO2

히팅룸

오일온도휴먼에러

전송에러

소음,진동

금형 보관

오동작

불량

사례

포항공대 엑셈

신신사

티라유텍

전자부품

연구원

빅데이터

인터페이스

MES

IoT,센서

산업 통산 자원부 : 51.8억

10억건/일DATA

프로세스 혁신 시스템 혁신 고효율 생산

7. 지능형 자율공장

향후 계획활동 효과

물류 로봇의 상품화

제조현장에 적합한 우수한 품질의 물류로봇

상품화 및 사업화

단순 조립 공장 지능형 자율공장

’17

▼

공장을 만드는 공장

로봇 및 자동화, SI 기술을 바탕으로 중소기업의지능형자율공장 구축을 지원

다관절 협동 로봇의 SI(System Intergration)

협동로봇의 설치 및 교육으로 중소기업의가성비 높은 제조현장 로봇 적용 지원

(일)

‘16

[ 생인화 ]

24

‘17

(명)

8명 생인

‘16

[ 글로벌 월 마감 처리 ]

10

‘17

7일 단축

16

3

* 대상 공정 : 물류 운반, TPL-1 설비 오일 도포, Manifold TPL 라인 限

8. 동영상

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