제조 실행 시스템(MES): AI 기반 생산

대부분의 제조 공장에서는 기계 점검, 데이터 추적, 부품 결함 확인 등의 일상적인 작업이 이루어집니다. 안타깝게도 이러한 반복적인 작업은 장시간 근무 중에 간과되기 쉽습니다. 

그러나 AI 및 기계가 시각 정보를 이해하도록 가르치는 데 중점을 둔 하위 분야인 컴퓨터 비전과 같은 발전으로 인해 이러한 작업 중 상당수가 현재 자동화되고 있습니다. 이러한 수준의 제조 자동화를 지원하기 위해 제조업체는 또한 작업 현장 전체의 데이터를 통합하는 시스템을 사용하고 있습니다. 

특히 공장 현장에서 이러한 변화를 주도하는 시스템 중 하나는 제조 실행 시스템(MES)입니다. 최첨단 MES 소프트웨어는 생산의 모든 단계를 추적하고 실시간 데이터를 제공하며 팀이 현장의 문제에 신속하게 대응하도록 지원할 수 있습니다. 

이번 글에서는 제조 실행 시스템(MES)이 공장에서 어떻게 작동하는지, 그리고 AI 및 컴퓨터 비전과 같은 기술이 MES를 어떻게 더 스마트하고, 더 빠르고, 더 안정적으로 만드는지 살펴보겠습니다. 그럼 시작해 볼까요!

MES(Manufacturing Execution System)란 무엇입니까?

MES 생산 소프트웨어는 공장 현장에서 생산을 관리하고 모니터링합니다. 이는 엔터프라이즈 자원 계획(ERP) 시스템과 같은 엔터프라이즈 솔루션을 실시간 제조 운영과 연결합니다.

ERP는 재고, 자재 및 일정을 계획하는 반면, MES는 실행에 중점을 둡니다. MES는 기계 및 작업자에게 지침을 보내고, 생산 데이터를 캡처하고, 각 단계를 실시간으로 추적합니다. 즉, 제조업체는 지연을 발견하고, 품질을 추적하고, 더 빠른 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 

예를 들어, 제약 및 항공우주와 같은 산업에서 MES는 배치, 장비 설정 및 작업자 입력을 추적하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 문제가 발생할 경우 모든 생산 단계를 더 쉽게 추적할 수 있습니다.

MES와 ERP 시스템 간의 관계

MES 및 ERP 시스템은 연결되었을 때 가장 효과적입니다. 리소스 계획 ERP 시스템을 재고, 주문 및 재정과 같은 높은 수준의 계획을 처리하는 운영의 두뇌로 생각할 수 있습니다. MES 생산 소프트웨어는 생산 프로세스, 장비 모니터링 및 품질 검사와 같은 현장 활동을 실시간으로 관리하는 손과 같습니다. 

뇌와 손이 함께 작동하면 전체 시스템이 더 원활하게 실행됩니다. 둘을 연결하면 계획과 실행 사이에 명확한 연결이 생성됩니다. 이를 통해 조정이 개선되고 팀이 전체 운영에서 더 빠르고 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

현대 제조업체에 MES가 중요한 이유는 무엇인가요?

공장에서는 매일 맞춤형 주문, 주문 변경 및 엄격한 품질 검사를 처리합니다. 이러한 문제를 더 잘 처리하기 위해 MES 소프트웨어는 유연성을 유지하고 정확성을 유지하도록 구축되었습니다. 이러한 시스템은 팀에게 작업 현장의 명확한 뷰를 제공하고 변경 사항에 신속하게 대응할 수 있도록 합니다.

특히, MES 기술은 실시간 추적을 제공하여 생산 공정에서 핵심적인 역할을 합니다. 이는 기계 상태, 작업 지시 및 자재 흐름을 모니터링합니다. 이를 통해 팀은 생산량에 영향을 미치기 전에 속도 저하나 문제를 감지할 수 있습니다.

또한 MES 시스템은 생산 전반에 걸쳐 재료, 기계 설정 및 작업을 추적하여 생명 공학 및 의료 기기 제조와 같이 규제가 심하고 복잡한 산업에서 추적성을 가능하게 할 수 있습니다. 이러한 실시간 데이터는 감사를 지원하고 규정 준수를 보장하며 일관된 제품 품질을 유지할 수 있습니다.

MES 표준의 역사

스마트 팩토리라는 개념이 대중화되기 전에는 제조업체들이 생산 관리를 위해 연결되지 않은 시스템에 의존했습니다. 이로 인해 워크플로우를 조정하거나, 추적 가능성을 유지하거나, 실시간 통찰력에 접근하기가 어려웠습니다. 운영이 더욱 데이터 중심적으로 성장함에 따라 업계는 MES 기술이 더 광범위한 생산 설정에 어떻게 적합한지 정의하는 일관된 방법이 필요했습니다.

주요 이정표는 1990년대 후반에 ISA-95가 도입된 것입니다. ISA-95는 MES 생산 소프트웨어를 ERP와 같은 엔터프라이즈 시스템과 생산 현장의 장비 간의 연결 고리로 정의했습니다. 이는 MES가 생산 일정, 재고 추적 및 품질 관리와 같은 작업을 지원하는 방식을 표준화하는 데 도움이 되었습니다.

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제조업의 요구 사항은 시간이 지남에 따라 변화했습니다. 이제 기업은 더 나은 추적성, 실시간 데이터에 대한 빠른 액세스, 규정 준수 및 효율성 목표를 모두 충족하는 시스템을 원합니다. 이러한 요구 사항은 오늘날의 MES 소프트웨어를 형성했으며, 현재 제조 자동화를 지원하고 공장이 스마트하고 연결되도록 돕습니다.

핵심 제조 실행 시스템 기능

다음은 필수적인 MES 소프트웨어 기능과 생산 프로세스에서 생산성, 추적성 및 품질 향상과 관련된 방법입니다.

• 리소스 및 작업 지시 관리: MES는 기계, 도구 및 작업자를 작업 지시에 할당하여 적절한 리소스를 적시에 사용할 수 있도록 합니다. 이를 통해 유휴 시간을 줄이고 더 나은 리소스 계획 및 ERP 시스템 조정을 지원합니다.
• 생산 모니터링 및 제어: MES는 기계 상태, 사이클 시간 및 진행 상황을 실시간으로 추적합니다. 경고는 팀이 지연 또는 가동 중지에 신속하게 대응하여 생산 프로세스를 순조롭게 유지하도록 돕습니다.
• 추적성 및 계보: MES는 로트 번호, 일련 데이터 및 구성 요소 이력을 통해 각 부품의 여정을 기록하여 규정 준수 및 리콜 준비를 위한 완전한 감사 추적을 생성합니다.
• 품질 관리: MES는 모든 단계에서 제품이 표준을 충족하는지 확인하기 위한 검사를 실행합니다. 검사 결과를 기록하고 결함이 발생하면 이를 표시하여 결함이 앞으로 진행되지 않도록 합니다.
• 재고 관리 및 자재 관리: MES는 원자재, 재공품 및 완제품을 실시간으로 모니터링합니다. 올바른 부품이 준비되었는지 다시 확인하고 재고 관리 사례를 강화합니다.
• 유지 보수, 인력 및 분석: MES는 예측 유지 보수를 지원하고, 노동 효율성을 개선하며, 더 나은 프로세스를 위한 통찰력을 제공하기 위해 장비 사용량과 작업자 성과를 추적합니다.

MES에 컴퓨터 비전 및 AI 도입

MES 제조 소프트웨어는 생산 데이터를 추적할 수 있지만, 카메라의 시각적 입력은 분석하지 않습니다. 장비의 마모 또는 조립 오류와 같은 중요한 세부 사항은 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 컴퓨터 비전은 개입하여 통찰력 레이어를 추가함으로써 한때 완전히 수동 또는 센서 기반이었던 작업에 대한 제조 자동화를 가능하게 합니다.

제조업의 이미지 분석은 Vision AI 모델에 의해 주도됩니다. Ultralytics YOLOv8과 같은 컴퓨터 비전 모델은 비디오 프레임에서 객체를 감지, 추적 및 분류할 수 있습니다. 

예를 들어, YOLO11은 결함을 발견하여 실시간 품질 검사를 가능하게 하고, 제한 구역 내 작업자를 감지하여 안전을 모니터링하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

다음은 YOLO11에서 지원하는 컴퓨터 비전 작업 중 일부에 대한 자세한 내용으로, 생산 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

• 객체 감지: 이 작업은 MES가 생산 중에 구성 요소나 도구를 감지하고, 올바른 위치에 있는지 확인하고, 조립 오류를 방지하는 데 도움이 됩니다.
  
• Image classification: 항목을 합격 또는 불합격으로 분류하거나 제품 유형별로 분류하는 데 사용할 수 있으므로 MES가 분류를 자동화하고 실시간 품질 관리 결정을 내릴 수 있습니다.
  
• 자세 추정: 자세 추정을 사용하여 사람 또는 기계의 자세를 분석하면 안전 및 인체 공학 표준을 지원하고 MES는 편차를 기록하고 잠재적 위험을 표시할 수 있습니다.
  
• Instance segmentation: 항목이 겹치거나 밀접하게 그룹화된 경우에도 이 작업은 항목을 감지하고 분할할 수 있습니다. MES는 각 부품을 보다 정확하게 추적하고 재고 관리를 개선할 수 있습니다.

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클라우드 MES를 통한 생산 현장 디지털화

수동 데이터 입력, 의사 소통 오류 및 느린 생산 프로세스와 같은 일상적인 문제를 해결하기 위해 많은 제조업체들이 클라우드 기반 제조 실행 시스템(MES)으로 전환하고 있습니다. 이러한 시스템은 기계, 사람 및 데이터를 하나의 플랫폼으로 통합하여 팀이 보다 효율적으로 작업하고 동기화 상태를 유지하도록 돕습니다.

클라우드 기반 MES를 사용하면 재고 관리, 품질 관리 및 주문 업데이트와 같은 작업이 실시간으로 수행되며 모든 장치에서 액세스할 수 있습니다. 이를 통해 지연이 줄고 오류가 줄어들며 전반적인 운영 관리가 더 쉬워집니다.

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클라우드 기반 MES 시스템의 또 다른 주요 이점은 자동화된 부품 검사 및 작업자 활동 모니터링과 같은 컴퓨터 비전 솔루션으로 향상될 수 있다는 것입니다. 

예를 들어, 앞에서 본 것처럼 Ultralytics YOLO11을 사용하여 구성 요소, 도구 또는 완제품과 같은 객체가 공장 바닥에서 이동하는 것을 추적할 수 있습니다. 이러한 솔루션에서 얻은 통찰력은 워크플로 비효율성을 식별하고, 잘못 배치된 품목을 방지하고, 실시간 의사 결정을 지원하는 데 사용할 수 있습니다.

MES: 통합 및 스마트 팩토리 트렌드

컴퓨터 비전 및 클라우드 기반 시스템 외에도 MES 기술은 일반적으로 더욱 스마트해지고 연결되어 리소스 계획 ERP 시스템, 클라우드 도구 및 사물 인터넷(IoT) 장치와 긴밀하게 통합되고 있습니다. 이러한 변화는 대응성을 직접적으로 개선하고 제조업체는 더 빠르고 데이터 기반 의사 결정을 내릴 수 있습니다.

예를 들어, 주요 추세 중 하나는 에지 컴퓨팅의 사용입니다. 클라우드로 데이터를 보내는 대신 MES는 이제 생산 현장에서 로컬로 데이터를 처리할 수 있습니다. 이를 통해 실시간 데이터 수집 및 처리가 가능하여 운영에 대한 가시성을 높일 수 있습니다.

꾸준한 성장을 보이고 있는 또 다른 분야는 디지털 트윈의 사용입니다. 이는 기계 또는 전체 시스템을 시뮬레이션하는 가상 모델입니다. 실제 설정에서 발생하기 전에 문제를 조기에 식별하고 개선 사항을 테스트하는 데 사용할 수 있습니다.

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주요 내용

MES 기술은 오늘날 공장의 중요한 부분이 되고 있습니다. 컴퓨터 비전 모델과 같은 최근 혁신의 지원을 통해 MES 소프트웨어를 사용하여 현장을 모니터링하고, 문제를 조기에 발견하고, 생산을 원활하게 유지할 수 있습니다. MES 시스템이 계속 발전함에 따라 제조업체가 품질을 유지하고 더 스마트한 일상적인 결정을 내리는 데 훨씬 더 큰 역할을 할 것입니다.

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