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제목 공정 모니터링인가, 생산 모니터링인가?
작성자 플라스틱코리아
글정보
Date : 2021/07/05 13:35

공정 모니터링인가, 생산 모니터링인가? 

시중에 나와 있는 툴을 활용하면 사출성형 공정상 효과적 모니터링과 생산관리 모두를 수행할 수 있다. 하지만 더 중요한 것은 이 두 가지 과제를 동시에 가장 효과적으로 해결하는 것이다.

 

외부 업체에 모니터링을 맡기는 것이 이 작업을 수행하는 가장 강력한 방안이라는 입장을 밝혀왔기 때문에 지금까지 필자는 효과적인 공정 모니터링을 다루는 컬럼은 많이 다루지 않았다. 그러다보니, 실시간 생산 모니터링 시스템 구축 또한 얼마나 중요한지를 충분히 전달하지 못했을 수도 있다. 이상적으로 말하자면 그 시스템은 공정 모니터링과 연계해 활용할 수 있는 생산관리시스템(MES)이어야 한다.

과거 이러한 시스템을 찾아서 성공적으로 공정 운영에 통합하는 임무를 맡은 팀의 일원으로 필자는 활동한 적이 있다. 이번 칼럼은 필자가 바람직하게 생각하는 공정, 그리고 생산관리 및 효과적인 공정 모니터링을 제공하는 이러한 유형의 시스템이 필요로 하는 의견에 대한 설명을 담고 있다. 또한 이 유형의 프로젝트에서 만나게 되는 장애물, 혹은 적어도 필자와 동료들이 솔루션을 제공할 수 있었던 장애물을 독자들과 공유해 보고자 한다.

가장 적합한 시스템 찾기

 

의료기기 사출분야에서 필자는 기술담당 쉐어드서비스(shared service) 매니저로 일하면서 실시간 생산 모니터링 시스템, 즉 적정 MES를 찾아내는 업무를 맡았었다. 사실 이 작업은 그 공장에서 수년에 걸쳐 여러 차례 시도 했었으나, 시스템이 공장 내 모든 사람들의 기대에 미치지 못한 까닭으로 지속적으로 장애물에 부딪쳤다. 여러 가지 시스템을 경영진에게 제안했으나, 그 가운데 어떤 시스템도 모든 사람들의 기대나 요구사항을 충족하지 못한다는 이유로 채택되지 않았다.

필자가 가장 먼저 깨달은 것은 무슨 특별한 시스템이 있어 모든 이들을 완벽하게 만족시킬 수 있는 것이 아니라, 우리 필요에 따라 맞춤 시스템을 찾아낼 수만 있다면 결국 원하는 지점에 이를 수 있다는 생각이었다. 그래서 프로젝트의 목표는 검토 중인 시스템을 모든 부서에서 자신들의 의견을 제공할 수 있도록 했다. 하지만, 프로젝트를 중단하고자 하는 이들의 반발을 허용할 수는 없었다. 이런 일에 꼭 모든 사람들이 만족하면 좋겠지만 프로젝트를 계속 진행하기 위해 필요한 결정을 내릴 수 있어야 했다.

필자는 이 과정에서 일정한 결정권도 있었고, 시스템 역량을 최상으로 활용하기 위해 필요에 따라 시스템을 수정하거나 또는 공장의 생산 절차를 수정하는 것이 목표임을 알고 있었다. 따라서 동료의 요구나 우려를 무시하는 것이 아니라, 시스템이나 회사 미래에 이들의 요구 충족이 더 발전계기가 된다고 이해했다. 또한 이 프로젝트가 이 공장에 모니터링을 도입하려 했던 이전의 시도들 처럼 흐지부지되고 마는 것을 바라지 않았다.

사후적 공정 모니터링

 

이 공장에서 이미 검토된 바 있는 시스템의 대부분은 약간 공정 모니터링 정도나 생산 모니터링을 수행하는 시스템이었다. 하지만 필자는 전문분야가 과학적 사출성형이었기 때문에 필수적인 시스템 요구사항으로 공정 모니터링을 우선 순위로 잡았다.

필자가 시중에 나와있는 공정 모니터링 시스템 대부분에 대해 느낀 문제는 공정 모니터링 능력이 거의 사후적이었다. 이 시점에서 분명한 것은 필자가 일했던 이 성형업체에게 필요한 시스템은 이 프로젝트에서 주요 목표로 설정한 것 중 하나를 달성하기 위해 효과적인 외부 공정 모니터링이 필요했다.

사출성형 자체는 의료기기의 성형 품질승인 과정 일부이기 때문에, 제조과정 전반에 걸쳐 공정에 대한 검증이 필요하다. 이를 위해 그 당시에는 가공 기술자가 제조 사이클 체크리스트에서 하루에 네 번 품질승인된 가공 산출물을 문서화하는 방법을 사용했다.

이는 고도로 훈련된 기술인력 중 한 명이 더 많은 부가가치 활동에 자신의 기술을 활용하지 못하고 체크리스트 종이서식 빈칸 채우는 데 시간을 보내야 한다. 뿐만 아니라 이 과정에서 글자나 숫자 한 두 개만 틀려도 심각한 낭비가 초래된다. 가공 기술자가 실수로 이 사이클 체크리스트에 6 대신 9를 적기만 해도 성형품은 폐기되어 이전에 승인 했던 검사항목으로 되돌아가야 했다.

의료기기 가공산업에서 성형품의 형태와 양호한 결합여부 및 기능에 대한 검증에만 의존해 제품을 내놓을 수 없다. 성형품이 검증된 공정범위 내에서 생산됐다는 입증이 필요했다. 희박한 제조업(lean manufacturing) 관점에서 보면 “기술 낭비(Skill Waster)” 부분을 제거하기 위해 공정 모니터링 시스템은 이런 산출물들을 별도로 포착할 수 있어야 한다. 또한, 승인된 제어 범위에 들지 못한 숏을 분리해내고, 분리된 숏의 수가 미리 정해진 임계치 범위를 초과하는 경우 사출기 작업 사이클을 중단시킬 수도 있다.

생산 모니터링 업체들은 MES 시스템에서는 전문성은 있지만 사출성형에는 그렇지 못한 경우가 많다. 

필자가 이 상황에서 배운 큰 교훈은 모니터링 시스템 채택을 위한 평가작업을 시작하기에 앞서 현재 이루어지고 있는 작업 절차를 토대로 시스템에 꼭 필요한 사항이 무엇인지를 관련 담당자들과 함께 미리 파악해 정리하는 것이 중요하다는 점이었다.

이 과정에서 실제로 생산 현장 작업자들을 프로젝트 팀에 참가시키는 것이 큰 효과를 낸다. 이들은 현장 생산 경험 없는 사람들이 잘 모르는 세부 사항을 제공할 수 있다. 시스템이 요구하는 사항에 관해서는, 고객이 그런 유형의 공정 검증을 요구하지 않는 한, 공정 모니터링이 요구하는 사항이 사출기 본래의 공정 모니터링 기능에서 완전히 독립적일 필요는 없기 때문이다.

그런 경우, 사출기의 모니터링 기능을 활용하면서 사출기를 시스템과 네트워크로 연결해 줄 수 있는 시스템 정도면 충분하다. 그렇지만, 효과적인 공정 모니터링 시스템은 가공 전문가와 사출기 전문가, 금형 전문가들이 모두 참여해 개발해야 하는 복잡한 시스템이라는 점을 잊어서는 안된다. 생산 모니터링 업체들은 MES 시스템에서는 전문가지만 사출성형에 대해서는 그렇지 못한 경우가 많다.

이는 여러 업체 시스템들의 성능을 검토할 때 분명하게 드러났다. “무엇이든 다 할 수 있다”는 식의 제품 공급 업체는 대개 어떤 분야에서도 최고 수준에 미치지 못했다. 공정 모니터링 개선을 위해 필요한 기술을 한 자리에 다 모아 놓은 듯한 시스템들이 시중에 더러 나와 있지만, 이 시스템들은 효과적인 공정 모니터링에서는 선두 제품들에 비해 한참 뒤쳐진다.

시스템이 사출성형을 효과적으로 모니터링하는 동시에 생산을 효과적으로 관리하기 위해서는 모든 것을 하나의 시스템으로 통합한 올인원 방식이 아니라 각각의 필요에 맞는 별도의 시스템을 검토해야 한다는 것이 프로젝트 초반에 분명히 드러났다.

필자가 처음 이런 개념을 회사에 권했을 때 상당히 논란이 일었다. 회사 내 관리자들은 팀 구성원들이 두 개의 시스템은 고사하고 한 가지 시스템을 사용하는 것에 대해서도 우려를 제기했다. 이해할 수 있는 정당한 두려움이다. 그러나 아무리 좋은 시스템을 결정해도 사용하지 않으면 그것은 쓸모 없는 것이 된다.   

비용뿐 아니라 여러 시스템 인프라 관리도 걱정이었다. 필자는 이런 방향의 접근이 옳다는 확신이 있었다. 회사 현장이 요구하는 최적의 솔루션을 각각 제공하도록 복수 시스템을 적용하는 방향으로 프로젝트를 집중시켰다.

일단 이런 방향으로 프로젝트를 진행하기로 하자, 어떤 공정 모니터링 시스템이 우리가 필요로 하는 바를 충족시킬 수 있는지 빠르게 분명해졌다. 공정 모니터링 쪽에서는 사출성형 전문기술 컨설팅 기업 RJG

(rjginc.com)가 여러 해에 걸쳐 외부 공정 모니터링 서비스를 최적화해 여러 가지 수준의 공정 모니터링 소프트웨어 및 하드웨어를 제공했다.

그리고 이 기업의 eDart 시스템을 우리 팀원들에게 프리젠테이션을 요청했고, 이 프리젠테이션을 마무리하는 과정에서 RJG 담당자는 eDart 하드웨어에서 실행할 수 있는 생산 모니터링 소프트웨어를 개발한 회사를 우리에게 알려줬다.

사용자 정의를 통한 맞춤화 과정이 성공의 핵심

 

영국의 Intouch Monitoring (intouchmonitoring.com)은 RJG의 eDart HMI(사람-기계 인터페이스)에서 실행할 수 있는 사용자 인터페이스 소프트웨어를 제공한다. 처음에는 이것이 우리가 평가하고 있던 것과 완전히 정반대의 것, 즉 생산 모니터링 시스템 기반의 공정 모니터링이라는 개념을 꺼꾸로 뒤집는 것이 아닐까 하는 우려 속에 Intouch Monitoring 관계자들에게 이 시스템에 관한 프리젠테이션을 요청했다. 이 회사의 시스템과 다른 회사들의 시스템 차이점이 매우 확연했다. 이 시스템은 매우 접근방식이 독특하고 완건성이 높았다.

Intouch Monitoring사의 시스템은 작업 일정관리자, 간트차트(Gantt chart. 프로젝트 일정관리를 위한 바[bar] 형태로, 각 업무별로 일정 시작과 끝을 그래픽으로 표시해 전체 일정을 한눈에 볼 수 있도록 한다), OEE(Overall Equipment Effectiveness, 설비종합효율) 옵션 등 여러가지 도구뿐 아니라, 업계에 널리 알려진 유명한 시스템들을 포함해 다양한 ERP 시스템과 양방향 통신을 제공했다.

그 시점까지 그동안 검토했던 여러가지 생산 모니터링 시스템에 대해 필자는 적잖이 실망했었다. 특히, 이 시스템들이 사용자 정의를 맞춤형 기능이 거의 전무하다는 사실에 점점 필자의 걱정이 깊어졌다. 이는 현재 공장 업무 절차를 이 시스템에 맞도록 바꾸어야 함을 의미했다. 이같은 변화는 의료산업을 위한 제품생산에는 문제가 된다. 단지 사람들이 변화를 좋아하지 않기 때문이 아니라(대부분의 사람들이 변화를 좋아하지 않듯) 변화에는 비용이 발생되고, 변화에 대한 고객의 승인도 필요할 수 있고, 또는 그 두 가지 모두를 요구할 가능성이 높기 때문이다.

Intouch의 접근 방식은 우리가 유지하길 바라는 보고서 형식을 모방해 시스템이 제공하는 보고서를 맞춤화해 의료 쪽 고객이 요구하는 범위 내에서 작업을 진행하는 것이었다. 이 점은 이들의 소프트웨어가 RJG eDart 하드웨어 상에서 실행 가능하다는 점만큼이나 우리가 매력을 느끼도록 만들었다.

이렇게 우리는 가장 성공 가능성이 높다고 생각되는 시스템들을 찾아냈고, 특히 필자는 한 가지 유형의 모니터링에 각자 특화된 두 가지 시스템을 찾아낸 데 대해 매우 고무됐다. 이 두 개의 시스템은 하드웨어를 공유하기 때문에 사내의 다른 관리자들이 우려한 일정 정도를 완화시켰다.

공정과 생산의 통합

 

각각의 시스템에 대한 HMI 비용을 별도로 부담해야 한다는 걱정은 해결했지만, Intouch사 소프트웨어와 RJG의 eDart 하드웨어 통합에 대해 보다 자세히 알아보기 시작하면서 필자는 팀 구성원들이 두 가지 시스템 사용은 여전히 문제가 있음을 깨달았다.

새 작업을 시작할 때 작업자는 Intouch 소프트웨어에서 시작한 다음 eDart 쪽으로 돌아가 그 작업을 다시 시작해야 했다. Intouch 소프트웨어를 eDart에 설치하지만 이 소프트웨어는 자신이 eDart 위에서 돌아가고 있다는 점을 전혀 인지하지 못했고, eDart와 Intouch 소프트웨어 사이의 통신이 전혀 이루어지지 않았다.

그래서 두 시스템 간의 통합에 대한 우려를 밝혔고, 이는 실제로 이 두 시스템 통합이 전혀 이루어져 있지 않았기 때문이다. 각각의 시스템을 공급하는 두 업체들과 함께한 첫 번째 미팅에서 우리가 이 프로젝트를 진행하기 위해서는 양쪽 시스템이 통합되야 한다는 점을 밝혔다. 그 순간부터 이 프로젝트는 흥미진진하게 진행되면서 양쪽 회사의 팀과 함께 아이디어를 주고받으면서, 그 분야 최고시스템을 개발하는 과정은 믿을 수 없을 만큼 역동적이고 생산적인 최고의 시간이 됐다.

사출기에서 통합은 빈틈없이 이루어졌다. 작업자는 Intouch 사용자 인터페이스 소프트웨어가 다음에 해야 할 작업을 보여주면, 시작 버튼을 선택하고, 해당 작업이 양쪽 시스템에서 로딩된다. 공정 템플릿 및 제어 범위는 eDart 쪽에 자동으로 채워지며, 작업 사이클 기준은 Intouch 쪽에 자동으로 표시된다.

통합이 진전됨에 따라 수동 작업의 개시가 RJG의 금형 태그(mold-tag) 하드웨어를 이용해 처리할 수 있게 됐다. eDart가 금형의 압력 변환기 또는 금형 태그에 연결되면, Intouch는 양쪽 시스템에 작업을 자동으로 로딩해준다. 두 업체 별도의 모니터링 시스템이 첨단기술을 이용해 긴밀하게 결합한 것이다.

통합 개발작업의 마지막은 모니터링 시스템에서 작업이 개시되지 않거나 또는 가공수 온도가 제대로 설정되지 않은 경우에는 사출기 가동이 시작되지 않도록 하는 수준까지 업그레이드 됐다. 이 시스템들로 할 수 있는 일이 열거할 수 없을 만큼 많다. 하지만 이 시스템 사용을 촉진하기 위해 우리가 진행했던 현장 도입 과정에 대해서 약간 설명하고자 한다.

성공을 위한 열쇠

 

생산 모니터링 시스템은 사람들이 사용할 때만 성공을 거둘 수 있다.

모두가 그 시스템을 사용하지 않는다면 비싼 돈을 들였지만 공장의 작업장 배치도를 컴퓨터 화면에 옮겨 놓은 것 이상이 되지 못한다. 공장 여기 저기에 자리잡은 커다란 스크린이 보기에는 멋있을지 모르지만, 이런 투자는 필요치 않다.

따라서 중요한 과제는, 어떻게 모든 작업자가 기꺼이 이 시스템을 사용하도록 할 것인가이다. 그렇게 하기 위해서는 우선, 적절한 팀 멤버 선택이 중요하다. 그리고 직무전문가(subject matter experts, SME)의 활용이다. 특정 문제의 해결이든 지속적인 개선 프로젝트든 이 개념에 철저히 기반한다.

실제로 작업을 수행하는 팀 멤버를 그 과정에 개입시키면 문제의 근본 원인을 찾는데 도움이 될 뿐 아니라, 일을 맡은 팀 멤버는 그 솔루션에 대해 주인의식을 갖게 된다. 또한 다른 팀 멤버들도 그 솔루션에 대해 책임의식을 지니도록 역할도 한다. 매일매일의 책무 일부로 시스템을 사용할 사람들을 프로젝트 추진 팀 멤버들로 꾸려야 성공할 수 있다.

그 다음 고민은 현재 진행업무 절차에 최대한 영향이 미치지 않아야 한다. 특히 현재의 절차가 효과적인 경우라면 더욱 그러하다. 시스템을 이미 사용 중인 절차 및 보고서 형식과 결합해 사용할 수 있어야 한다. 이점이 매우 중요한 역할을 한다.

시스템이 생성해내는 보고서가 손으로 작성했던 보고서와 동일하지는 않다 해도 비슷하면 어떨까? 그렇다면 시스템 보고서는 모든 사람에게 이미 익숙하고 편안한 형식이면서, 이전에 손으로 일일이 작성해야 했던 보고서보다 시간과 노력을 훨씬 적게 들이면서 실시간 데이터를 보여줄 수 있고 스크랩 발생률 10%라는 사실을 파악하는 데 12시간을 낭비할 필요가 없다. 하지만 이 말을 변화가 필요 없다는 말로 오해해서는 안된다. 결국, 우리는 변화가 불가피한 여러 가지 개선 작업을 성공적으로 이루어 냈다.

우리는 또한 고객이 요구하는 바에 가능한 최소한의 영향을 미치는 변화를 시도했다. 그런 변화의 가장 좋은 예는 가공 기술자들이 하루에 네 번씩 작성해야 하는 공정 사이클 체크리스트가 있다. 시스템을 설치할 때, 사출기에서 나오는 데이터를 신뢰할 수 있는지, 공정 설정값을 벗어난 숏이 자동적으로 불량처리 되는 지, 그리고 지나게 불량이 많이 발생했을 때 공정 사이클 중단이 이루어 지는지 등을 확실히 하기 위해 공장 내 모든 사출기에 제대로 설치 됐는지 여부를 승인하는 과정을 거쳤다.

이제는 기계에서 포장되어 나오는 모든 성형품이 검증된 공정범위 내에 있다는 증거를 제공할 수 있었지만, 고객은 여전히 하루 4번의 공정 사이클 체크리스트를 요구했다. 그래서 Intouch 팀에 요청해 각각의 고객에게 선적 시 인쇄해 첨부할 수 있는, eDart 데이터를 통해 정확히 동일한 형식의 체크리스트 작성 기능을 추가했다. 이로 인해 두 개의 시스템을 완전히 통합시키면서 체크리스트 작성업무를 시스템 상에서 자동으로 수행할 수 있었고, 숙련된 기술 인력을 보다 부가가치가 큰 활동에 집중하게 됐다.

이는 프로젝트에는 즉각적인 이득이었지만, 이 시스템의 진정한 성공은 매일매일 사용해야 하는 팀 구성원들의 손에 여전히 달려있다. 그럼 이제 무엇이 필요할까? 이 점에서 제조분야와 모니터링 시스템의 제조현장 도입 양쪽 경험이 풍부한 Intouch Monitoring는 단계를 밟아가라는 계획을 제시했다. 

이런 말은 누구나 하지만, 큰 돈을 투자한 시스템이 본격적 작동에 앞서 불편이 발생된다면 기다려 줄 기업이 얼마나 될까? 기업이 극단적인 수준이 아니어도, 당연히 새로운 시스템을 활용해야 한다는 압박을 받게 된다. 제일 먼저, 우리는 팀원들에게 다운타임 코드 입력을 요청했다. 그것뿐이었다.

HMI는 매번 다운타임 코드 입력을 강조했다. 매일 아침 우리는 전체 다운타임 및 입력된 다운타임 코드를 추적해 그 결과를 팀 구성원들에게 전달했다. 이와 관련해 변동이 심한 팀 구성원들을 상대로 추가 교육시간을 할애하며, 공정 흐름 및 절차를 만들어냈다.

이러한 공정 흐름 및 절차를 결합해 종국에는 공장 전체를 위한 시스템 매뉴얼이 만들어졌다. 그런 다음 금형설정 작업자 및 가공 기술자들에게도 다운타임 시간을 입력하도록 했다. 얼마 지나지 않아 정확한 다운타임 입력이 일반적 관행으로 자리잡게 됐다.

금형을 바꿀때 가공 기술자는 사출기 가동을 중지하고 시스템에서 곧바로 원료(material)를 선택한다. 이때 원료 취급 담당자는 원료 변경을 마친 즉시 다운타임에서 ‘교체(changeover)’로 변경한다. 그러면 금형설정 작업자가 금형 변경을 완료한 뒤, 다운타임을 ‘가공 기술자(process technician)’ 로 변경하는 식이다.

교체 소요시간을 줄이는 데 도움이 되는 데이터를 시스템이 제공해준다고 생각해 보라. 우리는 교체 과정에서 발생하는 시간낭비를 신속하게 찾아내어 개선했다. 다운타임 작업을 완료한 뒤에는 스크랩 입력 분류에 대한 작업을 시작했다. 각각의 새로운 작업은 이전 작업보다 훨씬 더 짧은 시간 안에 완료할 수 있었고, 약간의 시간 투자가 있다 해도, 그 결과는 그만한 가치가 있음이 증명됐다.

이 프로젝트에 주도적으로 참여했던 것이 이 업계에서 필자가 쌓아온 커리어의 하이라이트 중 하나다. 팀 전체가 처음 접해보는 이 시스템에 새로운 기능을 추가할 수 있도록 밀어붙여 그 작업의 성과가 매우 만족스러운 것임을 모두 몸소 느낄 수 있었다.

필자는 Intouch 개발 팀에게 “이런저런 기능이 필요한 데 언제까지 될까요?”라는 말을 지겹도록 했다. 또 어떤 때는 RJG 팀에게 신제품 캐비티 압력 크랜스듀서의 정확한 작동 증명을 다소 무리하게 요구했다. 그리고 몇 주 후 그들은 트랜스듀서 검증 장비를 들고 나타나 나를 놀라게 했던 일도 있다. 정교하게 맞춤화된 이런 모니터링 시스템들은 회사에 엄청난 도움이 되고, 큰 이익을 가져다줄 수 있다.

여기서 가장 큰 난관은 아마도 회사 내 모든 이들을 시스템에 동의하도록 하는 과정일 것이다. 때로는 모든 사람의 의견을 감사히 경청한 뒤, 가장 옳은 방향이라고 생각되는 결정을 내려야 할 수도 있다. 

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