궁금했던 부분: ERP의 MPS-MRP로 이루어지는 생산계획과 SCM의 MP-FP로 이루어지는 생산계획간의 차이는 무엇인가?

현재 많은 기업에서 기간시스템으로 활용하고 있는 전사적자원관리(ERP) 시스템이 SCM활동을 충분히 지원하고 있는지 혹은 추가적으로 새로운 시스템이 더 필요한지에 대해서 경영진들은 어떤 생각을 하고 있을까? 적지 않은 경영진들이 ERP가 이러한 부분들을 대부분 지원한다고 생각해, 추가적인 솔루션 도입이 필요 없다고 생각한다. ERP의 영업관리, 생산관리, 구매관리, 재고관리 등의 기능들만으로도 충분히 지원되는 것으로 이해하고, 추가적인 솔루션에 대한 요구를 하는 경우는 드물다.

하지만, ERP의 대부분 기능들은 트랜잭션 처리 위주로 설계가 된 관계로, SCM에서 필요로 하는 의사결정을 내리기 위한 정보를 제공해주는 데는 기능적 한계가 있다. 예를 들면, 생산기지를 전세계에 10개를 가지고 있는 제조회사가 있다고 하자. 동일한 제품을 제조원가, 고객납기 등의 여러 가지 제약에 맞춰 빠른 시간에 시뮬레이션을 해서 경영진이 생산지 결정을 해야 한다고 할 때, 기존 ERP의 생산계획기능은 이러한 기능을 수행하는 데 있어 알고리즘 부재, 빠른 연산 기능 부족 등 분명한 한계를 지니고 있다.

ERP와 SCM의 역할을 나누어 따져 보면, ERP는 SCM의 기반 정보로 트랜잭션 데이터(SO, PO, 재고 등)를 제공하고, SCM의 공급망계획(SCP)은 ERP에서 제공된 정보를 기초로 하여 여러 제약조건을 감안한 계획정보(생산, 구매계획 등)를 생성한 후에 ERP로 넘겨 주어 실행을 하게 해준다. 즉, 실행과 계획의 역할 구분이 ERP와 SCM을 나누는 기준으로 볼 수 있다.

계획(생산, 배송계획 등)이 유의미한 숫자가 되기 위해서는 ERP에서 이루어지는 데일리 오퍼레이션의 결과값들이 정보와 실물의 흐름 속에서 정물 일치가 이루어져야 한다. SCM은 이러한 데일리 오퍼레이션이 정상적으로 이루어진다는 전제 하에서 밸류 체인간 최적화를 통해 의미있는 결과를 만들어 내는 시스템이다.

예를 들어 물동관리의 수준이 월 단위의 결산에 머물고 있다면, 공급망계획(SCP)을 주간 단위로 할 수가 없게 된다. 정확한 재고, 생산실적, 구매정보를 적어도 주간 단위로 얻지 못하기 때문이다. 이렇듯 대부분의 SCM의 기능들이 기간시스템인 ERP에 정확한 데이터를 만들어 주지 못하면 작동이 안 되는 구조를 가지고 있다. 그래서 SCM의 도입을 논의할 때, 그 회사의 기간시스템(ERP포함)에 대한 준비성을 충분히 검토한 후 SCM의 도입 여부를 결정하는 것이 현명한 방법이다.

(출처: http://www.press9.kr/news/articleView.html?idxno=363)

ERP와 SCM의 Planning 차이점

기존의 ERP 시스템의 계획과 SCM 시스템의 계획 방법에는 다음과 같이 차이가 있다.

ERP 시스템은 MRP(Material Requirement Planning)를 수행한 후, CRP (Capacity Requirement Planning)을 수행한다. 이 때, Material Constraint와 Capacity Constraint가 동시에 고려되지 않는 무한 계획(Infinite Scheduling)을 수행한다. ERP에서는 Material에 대한 계획을 세운 후, Capacity에 대한 계획을 통하여 앞서 세워진 Material에 대한 계획의 타당성을 검증하는 방법을 사용한다. 따라서, MRP와 CRP의 반복 작업을 통하여 현실적인 Scheduling을 모색하게 된다.

이에 비하여 SCM 시스템의 Material Constraint와 Capacity Constraint를 동시에 고려하여 한번에 문제를 푸는 유한 계획(Finite Scheduling)을 수행한다. 이와 같은 연유로 SCM 시스템을 ERP 보다 진보된 개념의 Advanced Planning & Scheduling 시스템이라고 부르는 것이다. ERP 시스템의 경우에는 MRP의 개념만이 포함되어 있지만, 공급망을 최적화하려는 SCM 시스템에서는 MRP 개념이외에 배송이나 물류와 관련된 DRP(Distribution Resource Plan)의 개념이 동시에 포함되어 있다

(출처: (논문)주문 생산 방식 하에서 SCM과 ERP의 효과적인 통합시스템 구현에 관한 연구, 고은주)

최근 트렌드도 확인 필요

MES는 제조현장에서 발생하고 있는 정보를 실시간으로 수집, 분석하여 관련자 또는 관련 시스템에 신속하고 정확한 정보를 제공한다. 그리고 MES에서 수집된 정보를 바탕으로 의사 결정하여 최적화된 생산관리가 가능하게 된다. 또한, 품질 관리, 인적 생산성 관리, 설비 가동률관리, 설비보전관리 등의 기능을 제공하여 생산의 효율화를 기할 뿐만 아니라 각종 개선과제를 도출하여 품질, 비용, 인도 기간 등을 향상하고 현금흐름을 개선한다.

ERP 생산실행 프로세스의 경우, 제조산업의 다양성, 공정관리의 특수성과 복잡성 때문에 ERP에서 제공되는 생산관리 기능으로 관리하고 통제하는데 기능상의 한계점을 가지고 있다. 따라서 일반적으로 ERP 시스템을 구축한 다수의 제조업의 경우, 마치 바늘과 실처럼, ERP를 Main System으로, MES를 Sub System으로 사용한다. 즉 MES를 통하여 세부 공정관리를 수행하고, 공정현장 데이터에 기반한 의사결정이 실시간으로 이행될 수 있도록 한다.

MES는 시스템 간의 정보 정합성 유지를 위하여 표준화 기반의 양방향 통신 체계가 필요하며, 제어 가능한 양방향 인터페이스를 위한 표준 통신 절차가 필요하다. 이 기능은 스마트공장 구현에 있어서 중요한 요소이며, 다양한 기술적 방법이 사용되거나 생성되고 있다. ICT 기술의 발전은 설비, 공정, 센서 데이터를 통합하여 실시간으로 공장 상황을 파악할 수 있게 하는 스마트공장의 플랫폼을 제공한다. 

스마트공장의 핵심 기술인 시뮬레이션 기반의 CPS 구현을 위해서는 제조현장의 실시간 제약 사항, 요구사항 등을 반영해야 한다. 공장에서는 다양한 공정 정보가 MES, ERP 등의 시스템과 상호 연계되어 관리된다. 그리고 CPS에서는 제조 빅데이터 관리와 분석을 통한 사이버 모델을 구성하고 가시화를 수행하며, 이를 바탕으로 최적화된 스마트공장이 구현된다. 이 과정에서 MES의 정확한 공정 실적 데이터가 중요하며, 생산 스케줄링 및 공정 물량과 생산성을 고려한 설비/공정별 작업지시의 최적화를 실현할 수 있다.

그러나 연속생산 공정이나 프로세스 산업을 제외한 일부 제조업의 경우, ERP 시스템과 MES와의 실적 인터페이스 과정에서 정보의 비 동기화 문제가 수작업 공정 혹은 이산 공정(Discrete Operation)에서 발견되고 있다. ICT 기술이 적용되지 못하는 수작업 공정의 한계점도 있지만, ERP에서는 공정특성이 같은 그룹 단위의 대공정 코드로 관리를 하고 있으며, MES에서는 공정관리를 위하여 세부공정 코드로 구현이 되어 사용하고 있어서 상호 두 개의 시스템의 관리 목적상 차이점이 존재하기 때문이다.

따라서 각각 공정 정보의 관리 범위가 서로 달라 물리적인 생산정보를 제대로 전달하지 못하는 현상이 발생 된다. 이 경우 ERP와 MES 구축을 고려한 기준정보 설계가 선행되어야 하며, MES는 목표 생산라인의 특성을 제대로 반영해야 한다. 또한 공정 실적에 대한 집계 Point를 정의할 필요가 있다.

출처: (논문) ERP 시스템 기능 확장성에 관한 구현 사례연구, 김성민

http://i-bada.blogspot.com/2021/01/mes-erp-routing.html

ERP & MES 연동 아키텍처 | 해맥(海脈)의 IT/정보기술 (i-bada.blogspot.com)

 원가 = 제조원가 + 판매 및 관리비  

■ 제조원가 = 사람 + 재료 + 지원(인적,물적)

  1. 사람: 직접 노무비 + 간접 노무비
    1) 직접노무비: 생산 제품에 직접 투입되는 생산 공정의 노무비
    2) 간접노무비: 여러 공정에 공통으로 투입되거나 간접적으로 관련되는 R&D, 생산관리, 생산 기술, 품질관리, 공무 등의 노무비

  2. 재료: 직접 재료비 + 간접 재료비
    1) 직접재료비
      - 직접재료: 제품 생산에 직접 소비되며 주요한 구성 요소가 되는 재료
      - 부분품비(반제품): 물품 자체가 완제품의 성격을 지니는 동시에 추가적인 가공을 하지 않고 그대로 조립되거나 사                                용되어 직접 생산에 사용할 수 있는 재료
    2) 간접재료비
      - 보조재료: 부재료로 제품 생산에 직,간접적으로 소비되지만 중요성의 정도가 낮아 가격 구성의 중요 요소가 되지                      않는 경우로 원가 산출의 난이도와 중요도에 따라 제조경비로 처리하기도 한다.

  3.  지원: 직접경비 + 간접경비
    1) 직접경비
      - 외주가공비: 외부 협력업체에 재료를 공급하며 가공을 의뢰하여 발생하는 가공비
    2) 간접경비
      - 감가상각비: 제품 생산과 관련하여 사용되는 건물, 기계 장치, 구축물, 공구 등의 유형 고정자산이 사용 가능 연수                         에  따라 가치가 떨어지며 발생하는 비용
      - 복리후생비: 생산과 관련한 종업원의 복리후생에 지출하는 경비로 종업원의 의료, 위생, 보건, 오락, 급식비, 교육                         등과 관련하여 발생하는 비용
      - 전력비: 제조부문과 관련하여 소비하는 전력비용
      - 수도광열비: 제조부문에서 발생한 수도료, 연료비, 유류대 등
      - 수선비: 제조부문과 관련한 건물, 기계 장치, 공구, 구축물, 차량 등의 수선과 유지에 투입되는 비용
      - 소모품비: 작업현장에서 발생하는 문구류, 청소용품 등의 소모품 비용
      - 소모공구비: 제품 생산에 소모되는 공구비
      - 지급임차료: 공장 용도의 토지, 건물, 구축물 등을 임차한 경우에 지급하는 임차료와 사용료
      - 제세공과금: 제조부문에서 발생하는 인지세, 재산세, 자동차세 등의 세금과 공공단체에 내는 공과금등
      - 차량유지비: 화물차, 지게차, 버스 등 차량 유지와 관련하여 발생하는 비용
      - 그 외: 제조부문에서 발생하는 교육 훈련비, 보험료, 통신비, 지급수수료, 도서 인쇄비, 접대비 등

■ 판매 및 관리비
- 노무비: 영업, 마케팅, 인사, 총무, 구매, 회계 부문의 인건비
- 광고선전비: 상품과 제품의 판매 촉진을 목적으로 불특정한 여러 사람에게 광고하고 선전하는 데 쓰이는 비용
- 판매촉진비: 판매를 촉진하려는 특별한 이벤트, 전시회 등에 참여하며 발생한 비용

[출처: (book) 경영에서 바라본 원가절감 - 이명선/삶과 지식]

통합모델은 사업계획, 제조운영관리, 생산제어 등을 수직적 계층(Control Hierarchy)으로 구분하여 레벨0에서 레벨4까지를 다루고 있다. 레벨0의 실제 프로세스 계층에서부터 레벨4의 전사(Enterprise)계층까지 단계적으로 정의하고 있다.
 
레벨0: 설비와 장비의 운영으로 공정이 진행되는 최하위 계층
레벨1: 센서나 기기가 구동하여 공정을 직접적으로 감지하거나 조정하는 계층
레벨2: 레벨1에서 정의한 구동제어를 감독하고 관리하는 Supervisory Control 계층
레벨3: 생산에 관련된 운영관리나 작업계획과 분배 및 제품정보를 제공하며 분/시간 단위의 스케줄을 관리하는 계층
레벨4: 주간,월간 생산계획과 같이 공장별 생산계획이나 영업 목표를 관리하는 계층
 
레벨1,2에 해당하는 PLC, DCS 등 공정 라인과 설비제어 부분을 생산제어로 통칭하고, 레벨3에 해당하는 생산관리 계층을 제조운영관리 MOM(Manufacturing Operations Management)으로 정의하고 있으며, 레벨1에서 레벨3까지를 광의의 MES 영역으로, 또는 레벨3만을 협의의 MES로 설명하고 있다.
 
출처: <스마트제조시스템>, 심현식
 

■ 설계 변경 (Engineering Change)

엔지니어링 업무에서 업무 절차를 관리하는 주된 목적 중의 하나는 설계변경을 체계적으로 관리하자는 것이다. 한 건의 설계변경은 하나의 특징적인 이벤트로 표현될 수 있으며 이러한 이벤트는 ECR(Engineering Change Request)를 시작점으로 ECO(Engineering Change Order), ECN(Engineering Change Notification)으로 진행되는 동안 일관성 유지를 위한 구분자로 이용된다.

1) ECR (Engineering Change Request) : 변경 요청

제품 개발 또는 제조, 판매 현장에서 제품 문제가 발생되었거나 새로운 개선 사항이 발생하면, 해당 담당자는 제품 개발 엔지니어에게 자신의 의견을 일반적인 문장으로 서술하여 설명하거나 보다 구체적으로 기술적인 변경 대상을 지적하여 기술적 검토 및 조치를 요구한다. 이와 같은 요구는 업무처리 절차상 하나의 태스크를 발생시킨다. ECR에는 요청자 정보와 요청 내용, 조치 필요일 등이 포함된다.

2) ECO (Engineering Change Order) : 변경 지시

ECO는 접수된 ECR을 검토하고 이에 대한 기술적 조치 사항을 서술하는 것으로, 통산 부품, 조립품 단위의 추가, 삭제, 변경과 함께 관련된 각종 기술문서의 변경, 첨부 등을 포함한다. 여기에 변경 조건(적용일자, 적용Lot 등)이 부가될 수 있다. 변경 대상과 범위, 조건 등이 결정되면 최종적으로 승인이나 검토를 위한 정보(검토 및 승인자)가 부가된다.

3) ECN (Engineering Change Notification) : 변경 공지

ECO에 포함된 Routing 정보에 따라 해당 검토자 또는 승인권자에게 ECO의 승인 또는 검토를 요청하는 기능이다. 승인된 ECO는 두가지 기능을 수행한다. 먼저 변경 내용과 변경 범위, 조건 등을 실제로 시스템에 반영하는 기능이다.

이때 부품이나 BOM 등은 MRP/ERP 와 밀접한 관련이 있기 때문에 MRP/ERP Interface에 기반을 둔 보다 복잡한 동기화 과정을 거친다. 다음으로 관련된 인원에게 ECO를 배포하는 기능으로 통상 ECO 내용에 미리 배포선을 지정하거나 승인 후 ECO 담당자가 배포선을 지정한다.

출처: https://thatisgood.tistory.com/entry/ECR-ECO-ECN

■ AI, 데이터 기반의 제조 플랫폼(KAMP-Korea AI Manufacturing Platform) 구축 및 운영계획

- 데이터 인프라, 전문가, 기업지원 서비스를 연결해 스마트 공장의 인공지능 활용 가속화

■ 스마트공장 확산 사업 추진

1단계> 클라우드 인프라 구축 등 제조데이터 활용 기반 마련

2단계> KAMP 중심으로 클라우드 기반 AI 스마트공장 본격 확산

3단계> 제조데이터 거래 플랫폼 운영 등 마이제조데이터 활성화

1. NHN, 한국형 AI 제조 플랫폼 'KAMP' 구축 맡아

www.datanet.co.kr/news/articleView.html?idxno=150700

  ㄴ NHN은 자체기술력으로 완성한 클라우드 서비스 '토스트(TOAST)'는 물론, 플랫폼 기반의 다양한 클라우드 구축과 운영 경험을 보유하고 있다. 또한, NHN과 KT는 정부 주도의 개발형 클라우드 플랫폼 파스-타(PaaS-TA)와 연계가능한 클라우드 사업자로, 대규모 인프라 구축 및 운영이 필요한 KAMP의 성공적인 사업 추진을 이끌 것으로 평가받았다.

2. UNIST, 세계 최초 제조업 특화 AI데이터셋 공개

www.fnnews.com/news/202012081031172247

  ㄴ 뿌리기술 특화 데이터셋 5종(CNC머신, 사출성형기, 용접기, 머신비전, 프레스)
  ㄴ 5종의 공정 데이터를 제조업 현장에서 체계적 수집 후, 표본 테이블 구성 및 전처리 과정 통해 데이터셋 구축

3. '제조 AI 데이터셋' 12종 개방

www.dt.co.kr/contents.html?article_no=2020112902109931731002&ref=naver

  ㄴ KAIST는 KAMP 운영기관으로 '제조AI분석빅데이터센터' 구성, 사업을 추진
  ㄴ KAIST 문인철 교수: 직접개발한 실시간 공정관리시스템(RPMS)에서 확보한 '중략 계측 이미지 데이터 셋'
  ㄴ KAIST 최재식 AI대학원 교수: 글로벌 자동차 제조기업의 엔진에서 수집한 데이터 셋 제공

제조업의 비즈니스 프로세스는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.

하나는 '공급망 관리(SCM: Supply Chain Management)' 라고 불리는 자재 조달에 관한 일련의 업무로 현물의 흐름에 따른 업무 프로세스입니다.

다른 하나는 '엔지니어링 체인(Engineering Chain)'으로, 제품의 판매 전략으로부터 개발 설계, 양산, 판매, 애프터 서비스, 생산 종료(EOL: End of Life) 까지 일련의 업무에 대한 기술 정보 연계를 말합니다.

공급망(Supply-Chain)과 엔지니어링 체인(Engineering Chain)의 연결 지점에는 BOM(부품명세서)이 있어 설계 변경이라고 불리는 기술 정보의 갱신에 따라 설계 의사가 생산에 반영됩니다. 즉, 기술 부서가 작성한 도면을 실제 제품에 적용하기 위해서 필요한 기술 정보의 전달이 엔지니어링 체인의 역할이라고 할 수 있습니다.

<출처: 그림으로 이해하는 스마트팩토리>

BPR (Business Process Reengineering)

기업이 스마트팩토리를 도입을 고려할 때, 가장 먼저 수행해야 하는 업무가 BPR이다. 기존의 생산 및 업무 방식에서 스마트팩토리에 맞는 비즈니스 리엔지니어링을 우선적으로 수행하여야 한다.

■ BPR의 개념

비즈니스 리엔지니어링이란 비용, 품질, 서비스, 속도와 같은 핵심적인 경영성과 지표들의 비약적인 향상을 이룩하기 위해 사업활동(Business Process)을 근본적이고 급진적으로 재설계하는 것

치열해지는 경영환경에서 경쟁우위를 확보하기 위해 업무처리방식의 재설계와 정보기술을 결합해 획기적으로 경영성과의 상승을 이룩하기 위한 경영혁신기법

기존의 기업 가치관과 경영의 모든 원칙을 지워버리고 혹은 부숴버리고, 비즈니스 과정의 과감한 재구성을 통해 보다 적은 투자와 적은 노력, 적은 인원으로 생산성과 품질, 서비스와 속도에 혁신을 가져오는 경영의 총체적인 재창조 과정이다. 

■ BPR의 기본원칙

첫째, 업무의 통합화는 과업의 분업화와 전문화, 세분화, 조직화가 아닌 통합을 목적으로 하는 것으로 주기시간 단축 및 환경 변화에 대한 신속한 대응을 가능하게 하는 것을 말한다.

둘째, 분산자원의 중앙집권적 관리는 분산된 자원을 중앙관리를 함으로써 자원의 효율적인 활용 및 관리비용의 절감을 가져올 수 있다.

셋째, 병렬형식의 업무처리는 순차적인 기능들 사이의 연결을 강화시키고, 필요 시 기능들을 동시에 처리하여 업무시간을 크게 단축시키는 효과기대 가능성이 존재한다.

■ BPR의 특징

① 업무 프로세스(Business Process)

- 리엔지니어링의 결과로 조직은 여러 개의 작업들이 하나의 작업으로 통합, 라인 작업자들의 의사결정 수행, 확인 및 통제업무의 축소, 조정업무의 최소화, 프로세스의 유연성 확보 등 변화 가능

② 본질적인 재고(Fundamental Rethinking)
- 리엔지니어링은 아무런 가정이나 당연한 사실이 없이 '무'에서 시작된다. 종전의 업무방식이나 사고방식에 매달리지 않아야 한다. 그리고 업무프로세스에 있어 비용-편익(Cost-Benefit)의 측면을 항상 고려해야 한다.

③ 근원적인 재설계 (Radical Redesign)

- 리엔지니어링은 기존의 체제에서 단순히 개선하는 것이 아니라 과거의 것을 모두 버리고 무에서부터 새롭게 출발하는 것이다. 리엔지니어링은 항상, 개선 또는 수정이 아니며 파괴적인 경영혁심의 측면에서 이해해야 할 것이다.

③ 급진적인 향상(Dramatic Improvement)

- 리엔지니어링의 목적은 약간의 개선이 아닌, 생산성의 급격한 향상에 있다. 

■ BPR 추진 방법론

마이클 해머의 추진 방법론

① 리엔지니어링의 준비

- 리엔지니어링의 기본원리에 대해 조직구성원에게 교육 실시

② 리엔지니어링 추진 조직 구성

- 리더, 프로세스 리더, 리엔지니어링 팀, 조정위원회를 구성

③ 핵심 프로세스의 열거

- 프로세스의 현상태 및 혁신이유를 명백히 기술한 상태분석 자룔를 통해 핵심 프로세스를 열거

④ 프로세스의 선정 및 실행 우선순위 결정

- 장애, 중요도, 기능성의 세 가지 기준평점을 통해 프로세스를 선정하고 수행 우선순위를 결정한다.

⑤ 비전 설정

- 기업내의 구성원들에게 전달되는 리엔지니어링의 필요성에 관한 메시지를 명확히 설정한다.

⑥ 프로세스의 이해

- 고객의 입장에서 인터뷰 기법이나 팀 구성원이 직접 업무를 수행해 보는 방법을 통해 기존 프로세스를 이해한다.

⑦ 프로세스의 재설계

- 창의적이고 혁신적인 아이디어 창출과 정보기술을 활용하여 프로세스를 제설계한다.

⑧ 프로세스의 운영

- 변화에 대한 저항을 줄이고 문제점을 관찰하면서 재설계된 프로세스를 운영한다.

■ BPR 성공 요인

첫 번째, 최고경영자의 적극적 의지

- 비즈니스 BPR의 추진은 여러 부서에 걸쳐진 프로세스를 대상으로 하기 때문에 의사결정권자의 적극적인 참여와 조정능력이 절대적으로 필요

두 번째, 전사적인 공감대 형성이다. 구시대적인 업무절차와 의식으로는 범세계적인 경쟁세계에서 낙오할 것이라는 절박한 공감대가 형성되어 있지 않으면 BPR의 성공은 보장받기 힘들다.

세 번째, 추진 주체의 올바른 구성이다. BPR이 정보기술을 기반으로 시행된다고 해서 정보시스템 부서를 주축으로 시행해서는 안 된다. BPR은 대상 프로세스에 관련 부서를 주축으로 경영혁신 추진조직을 구성하여 추진하되, 그 멤버의 일부로서 정보시스템 부서장을 포함시키는 것이 바람직하다.

- 출처: 스마트 팩토리 운영전략과 이해 (한올)