안녕하세요.
이번에는 4차 산업혁명과 관련되어 제조 산업에서 빠짐없이 등장하는 '스마트팩토리', 그 중에서도 제조 과정의 전반을 아우르는 MES와 MES 참조 모델에 대해서 공부한 후, 간략하게 다루어 보고자 합니다.
- MES란 무엇일까요?
MES (Manufacturing Execution System)은 '생산 실행 시스템'을 의미하는 약어입니다.
거창하게 생각할 것 없이, 특정 제품을 생산하는 과정을 담당하는 시스템이라고 생각하시면 될 것 같습니다.
제품 생산에 필요한 자재를 공장에 들여오고, 여러 과정을 거쳐서 제품을 만들고, 제품을 출하하는 모든 과정이 MES라는 시스템에 의해 관리되는 것입니다.
결론부터 말하자면, MES는 간략하게 아래와 같이 설명할 수 있습니다.
· 제품의 생산활동을 최적화할 수 있는 정보 관리 및 제어 시스템
· 장비 제어, 생산 제어, 분석 및 의사 결정 등의 기능을 가짐
· 자재, 설비, 작업 방법, 작업자를 통해 생산 정보를 수집하고, 이를 실시간으로 처리 및 공유
· 생산성 향상, 생산 사이클 단축, 설비 효율 향상 등을 목표로 함
이러한 MES의 개념을 가장 잘 나타내고 있는 참조 모델은 대표적으로 MESA, ANSI/ISA-95 모델 등이 있습니다.
- MES 참조 모델의 종류
① MESA 모델
먼저, 국제 MES 협회인 MESA에서 개발한 MESA 모델이 대표적입니다.
해당 모델은 1990년대부터 시작하여 크게 세 단계로 발전되어 왔는데, 각 단계별로 어떤 부분이 확장되어 왔는지 눈여겨 보시면 좋을 것 같습니다.
위는 1997년 발표된 첫 MESA-11 모델입니다. 해당 모델은 지극히 플랜트의 관점에서 MES를 설명하고 있습니다.
여기서 플랜트란, 생산 및 제조 과정을 수행하는 개별 설비(기계)나 공장을 의미한다고 생각하시면 될 것 같습니다.
해당 모델은 MES의 11가지 요소로 다음과 같은 항목들을 제시하고 있습니다.
1. Operations/Detailed Sequencing
2. Dispatching production units (생산 단위 투입)
3. Product tracking and genealogy (생산 추적 및 이력)
4. Labour Management (노동 관리)
5. Quality Management (품질 관리)
6. Maintenance Management (유지 관리)
7. Resource allocation and status (자원 할당 및 상태)
8. Document control (문서 관리)
9. Performance Analysis (성능 분석)
10. Process Management (공정 관리)
11. Data collection and Acquisition (데이터 수집 및 획득)
이어 2004년에는 단순히 플랜트의 관점을 넘어 여러 비즈니스 운영을 포함하는 개념의 모델이 발표되었습니다.
이를 Collaborative MES 즉, C-MES 모델이라고 부르는데, 이전 모델과는 약간 다른 점이 보입니다.
가운데 큰 다각형 안에 있는 검은색 요소들이 이전 모델의 MES 개념들을 다루고 있고, 다각형 밖에는 7가지의 새로운 요소들이 추가된 것을 볼 수 있습니다.
이 모델은 기존의 설비 중심의 운영 활동에 국한되지 않고, 아래와 같은 7가지 비즈니스 운영 영역과 상호작용하는 방식에 중점을 두고 있습니다.
1. 공급 중심 시스템 (SCP)
2. 고객 중심 시스템 (CRM 및 서비스 관리)
3. 재무 및 성과 중심 시스템 (ERP 및 BI 소프트웨어)
4. 제품 중심 시스템 (CAD, CAM, PLM)
5. 물류 중심 시스템 (TMS, WMS)
6. 컨트롤 (PLC, DCS)
7. 규정 준수 시스템 (ISO, EH&S)
마지막으로 2008년에는 이전 모델들에서 더욱 발전된 MESA 모델이 발표되었는데, 이 모델이 지금까지도 사용되고 있습니다.
모델의 가장 아래층에 Manufacturing/Production Operations 즉, 가장 초기 모델의 설비 중심 운영 개념이 들어가 있고,
그 위에는 Business Operations라는 두 번째 모델에서 추가된 비즈니스 운영 개념이 들어가 있습니다.
마지막으로 추가된 영역이 바로 Strategic Initiatives인데, 의역하자면 전략적 운용 정도로 생각할 수 있을 것 같습니다.
이는 아래와 같은 엔터프라이즈 차원의 의사 결정 요소를 담고 있습니다.
1. Lean Manufacturing (린 제조)
2. Quality and Regulatory Compliance (품질 및 규정 준수)
3. Product Lifecycle Management (제품 수명 주기 관리)
4. Real Time Enterprise (실시간 엔터프라이즈)
5. Asset Performance Management (자산 성과 관리) 등
② ANSI/ISA-95 모델
다음으로 소개해드릴 MES 참조 모델은 ANSI/ISA-95 모델로써, 엔터프라이즈와 제어 시스템 간의 자동화 된 인터페이스를 개발하기위한 ISA (International Society of Automation)의 국제 표준 모델입니다.
IEC 62264 국제 표준으로 지정되어 있기도 합니다.
ANSI/ISA-95 모델은 비즈니스 프로세스에 중점을 두고 있는 MESA 모델과는 달리, 정보 아키텍처에 중점을 두고 있으며,
PERA (Purdue Enterprise Reference Architecture) 모델을 기반으로 생산 시스템을 다섯 단계로 나누고 있습니다.
| Level | 요소 |
| 0 | 물리적인 생산 공정 |
| 1 | 센서 등의 지능형 장치 (단위 제어 장치) |
| 2 | PLC, DCS, OCS 등의 공정 제어 시스템 |
| 3 | 생산 운영 관리 (MES) |
| 4 | ERP를 비롯한 엔터프라이즈 운영 |
(ANSI/ISA-95 모델의 각 레벨 별 요소)
여기에서 넓은 의미로는 Level 1~3을, 좁은 의미로는 Level 3을 MES라고 칭합니다.
해당 모델은 Level 3인 생산 운영 관리와 Level 4인 엔터프라이즈 운영간의 상호 작용에 중점을 두고 있습니다.
이 ANSI/ISA-95 모델이 설명하고 있는 MES를 간단하게 개념화 해본다면,
① 생산 공정을 엔터프라이즈 시스템과 연결하고,
② work flow를 관리하여 최종 제품을 생산하고,
③ 생산 기록을 유지하며,
④ 생산 프로세스를 최적화함
정도로 정리해볼 수 있을 것 같습니다.
개인적으로 공부한 내용을 풀어 놓은 글이니, 옳지 못한 해석이나 잘못된 점이 있을 수도 있습니다.
해당 사항을 댓글로 지적해주시면 수정하도록 하겠습니다.
<참고자료>
· Manufacturing Execution System Market Speeds Production
(https://communalnews.com/manufacturing-execution-system-market-speeds-production/)
· MES, ISA-95, MES-11, cMES, NAMUR – why so many standards?
(https://tulip.co/blog/mes/mes-mesa-isa-95-namur-why-so-many-standards/)
· MESA Model
(https://www.mesa.org/en/modelstrategicinitiatives/MESAModel.asp)
· MESA Model
(https://www.mesa.org/en/modelstrategicinitiatives/MESAModel.asp)