컴퓨터 통합 생산 시스템(CIM)

컴퓨터 통합 생산 시스템(CIM)

  1. CIM의 정의

CIM(Computer Integrated Manufacturing)은 소비자의 니즈(needs)를 입력으로 하고 완성품을 출력으로 하는 일련의 처리, 즉 제품의 설계, 생산설계, 생산제어, 생산관리, 생산프로세스를 통합적 처리를 지향하는 것으로 제안되었다. 그러나 관심을 가지는 기업과 인구가 증가함에 따라 기초개념은 다양하고 애매하기까지 되었다. 설계의 자동화는 CAD (Computer Aided Design)라고 하는 명칭으로 1960년대의 초에, 또 생산의 자동화는 수치제어 공작기계와 자동 프로그래밍으로 1950년대에 탄생하였다. 그 내용은 CAM과 거의 같았으나 용어로서 CAM (Computer Aided Manufaturing)은 CAD에 대비되어 1960년대 후반에 탄생하였다. CAD와 CAM은 당초 상이한 분야의 전문가들에 의하여 개발되었으나 실용화가 진전되면서 양 기술은 본질적으로 일괄처리가 가능하다는 결론을 내리게 되었다. CAD와 CAM을 통합하기 위해서는 양자의 중간적인 위치에 있는 CAPP (Computer Aided Process Planning)가 불가결한 기술이 됨에 따라 이 기술개발을 중심으로 CAD/CAM 시스템개발이 진전되었다.
한편 생산관리를 중심으로 하는 관리부문의 자동화는 CAD/CAM부문과는 완전히 독립된 부문으로 1950년대 초부터 개발되었으며 이것을 CAPC (Computer Aided Prodution Control)이라고 부르는 경우가 많았다. 그러나 생산현장으로부터 보면 CAPC는 당연히 CAD/CAM과 통합하여 처리해야 하므로 양자의 통합시스템이 개발의 대상이 되었다. 우리는 이것을 제 1 Level 이라고 부르기로 한다. 같은 의미로 CIM(1)이라고도 한다.
CAD/CAM과 CAPC의 통합은 생산정보처리를 주 대상으로 하고 있다. 그런데 실지로 제품을 생산하기 위해서는 생산설비나 물(物)의 흐름을 취급하는 하드웨어를 포함하여 생각할 필요가 있다.
이러한 생각에 따라 생산의 정보처리와 하드웨어를 통합하고 또한 자동화하는 움직임이 대두되었다. 일반적으로 이것을 FA (Factory Automation)라 부르며, CIM의 제 2 Level, CIM(2)에 해당된다고 할 수 있다. 제조된 제품은 판매되는 것에 의해 처음으로 기업활동으로서 가치가 부여됨을 생각하면 CIM(2)에 판매나 마아케팅의 통합이 요구된다. 이 Level을 CIM(3)이라 칭한다. 현 단계의 기업에서 CIM이라s고 부르면 CIM(3)을 대상으로하는 경우가 많다. 기업전체의 활동을 자동화하기 위하여 연구/개발 및 경영/재무를 추가로 통합할 필요가 있으며, 이때의 CIM은 각각 CIM(4)와 CIM(5)에 도달하면 기업전체의 통합화가 이룩되며 이를 EA(Enterprise Automation)라고 부르기도 한다.

  2. CIM의 발전 연혁

다품종소량생산의 생산성을 대량생산시스템의 목표로 1970년대 중반부터 미국 및 일본에 출현하기 시작한 유연생산시스템인 FMS(Flexible Manufacturing System)를 근간으로 하여 고도로 발달된 컴퓨터, 정보기술로 치열한 생존경쟁에서 살아남기 위해 제조업체에서 앞다투어 도입, 발전시키고자 하는 컴퓨터 통합생산인 CIM이 세계적으로 활발하게 개발, 보급 중에 있다.
1980년대까지는 기업내의 각 부문의 자동화를 중심으로 발전되어 왔으나 1990년대 들어서서는 자동화된 각 부문의 상호결합을 지향하고 있으며 핵심용어로는 "통합/융합", "지식", "맨 머쉰(Man Machine)" 등이 오르내리고 있다. 향후 21세기는 "분열/자유", "지혜", "인간의 고도화" 등이 관심용어가 되리라 생각된다. 제조분야에 있어서 현 단계에서의 큰 특징은 정보와 물류의 전략적인 통합 작업이라고 할 수 있다. 이러한 배경을 바탕으로 생겨난 것이 CIM이다.

  3. CIM의 구조

공장의 자동화는 자동화기기의 도입규모와 기술의 수준에 따라 NC공작기계, 산업용 로봇등 단위기계에 의해 자동화되는 간이 자동화 단계 (점의 자동화)로 부터 각종 자동화기기가 유기적으로 상호 연결되는 생산라인 자동화 단계 (선의 자동화), 생산시스템 전체의 자동화 (입체의 자동화), 공장전체의 자동화등을 거쳐 생산, 판매, 기술, 개발등의 부문들을 통합하는 CIM으로 나가게 된다.
CIM을 이해하기 쉽도록 CIM의 구조를 설명해 보겠다. 앞에서도 설명하였지만 CIM은 5가지의 단계로 이루어져있다.

Level-1 : Line Control System
반송기기, 자동창고, 컨베이어, 공작기계, 로봇 등의 Controller, Computer등을 LAN을 통하여 Level-2의 컨트롤시스템과 유기적으로 결합하고 있다.

Level-2 : 플로컨트롤 시스템
생산라인의 공정간의 진척문제, 품질문제, 공정에 배치한 기기의 문제를 즉시 파악하여 개선을 촉구하기 위한 관리 시스템이다.

Level-3 : 생산관리/기술관리 시스템
생산관리 시스템은 MRP를 중심으로 하는 자재소요량계획 시스템과 자재의 납입, 재고, 출고관리 시스템으로 구성되며 기술관리 시스템은 제품, 부품, 공구의 설계 및 공정의 설계, 해석을 위한 각종 TOOL을 기술자에게 제공한다.

Level-4 : 공장관리 시스템
해외와의 정보교환을 지원하는 Corporate Interface System과 공장 간접 사무부문의 업무를 지원해주는 공장사무관리 시스템으로 구성된다. Corporate Interface System에는 국내외의 영업수주정보를 관리하는 수주정보 시스템, 본사와 생산계획을 주고 받는 생산계획정보 시스템등이 있다. 공장사무관리 시스템에는 구매정보 시스템, 회계정보 시스템, 인사정보 시스템, 품질정보 시스템이 포함된다.

Level-5 : 공장경영 시스템
공장경영의 의사결정을 지원하는 최상위 정보 시스템으로 Level-4의 공장관리 시스템에서 파악된 실적정보를 경영 데이타 베이스로 정리하여 계획치와 실적치를 대비하여 차이, 분석을 가능하게 한다.

  4. CIM에 의한 최적 경영의 Know-How

  1) 合理化에 基礎한 自動化 推進
생산관리 시스템 최적화의 문제는 IE학계를 중심으로 하여 끊임없이 제기되어 왔으며, 또한 이의 실현을 위한 여러 해결 방안이 제시되어 왔다. 한편 산업 자체에서도 TQC, TPM, JIT 개념에 입각하여 생산라인의 효율화, 공정개선, 품질문제의 원천적인 해결을 등을 통한 생산성향상을 도모하여 왔다. 최근들어 노사분규로 인한 생산성 저하를 경험한 바 있는 많은 제조업체들은 로보트, PLC 및 제어용 컴퓨터들을 이용한 공장자동화 부분의 투자에 많은 관심을 쏟고 있다.
또한 종래의 주먹구구식 생산·자재관리 시스템에서 탈피하여 최적화 개념에 기초를 둔 MRP 및 CRP등에 의한 선진관리 기법을 과감히 도입하고 있는 실정이다. 이와 함께 CAD·CAQC (Computer Aided Quality Control)·CAPMC (Computer Aided Process Monitoring & Control)·CAPP (Computer Aided Process Planning) 기법 등 제조업체의 수주단계로부터 출하에 이르는 주요한 업무들이 컴퓨터와 네트워크 기술에 의하여 연결되는 CIM (Computer Intergrated Manufacturing)개념이 보편화 되어가고 있다.
수년전까지만 해도 컴퓨터 기업들에 의해서 개념적으로만 설명되던 [CIM]의 사례들을 이제는 국내의 제조업체에서도 찾아볼 수가 있게 된 것이다. 그러나 최적 생산시스템의 구축을 위한 방편으로서, 자동화 또는 컴퓨터에 의한 시스템 구축만을 고려한다면 이는 크게 잘못된 것이다. 자동화는 반드시 기업의 전사적 제조전략 추진의 일환으로서 추진되어야하며, 항상 합리화에 바탕을 두어야 한다.

  2) 合理化는 最適生産의 基本
합리화란 낭비제거에 기초를 두고 있으며, 기업의 경영전략에 맞추어 지속적으로 추진되어야 할 기본적인 사항이라고 할 수 있다. 어떠한 제조업체도 合理化 增進을 무시한 자동화, 또는 시스템화를 추진할 경우, 기대했던 만큼의 효과를 거두기는 어려울 것이다. 그 이유로서 MRP 프로젝트의 추진의 예를 들어보자.
많은 업체들이 생산 및 자재관리의 전산화 방안으로서 MRP 소프트웨어를 도입하여 각 기업의 고유한 실정에 맞는 生産在庫管理 시스템을 구축하고 있다. 그러나 MRP를 도입한 모든 기업들이 다 똑같은 관리 수준에 와 있는 것은 아니다. MRP는 생산관리를 정형화하여 재고감소 및 납기단축 등의 탁월한 효과를 올리는 것으로 알려져 있다. 그러나 MRP 도입 그 자체가 재고정확도, BOM 정확도, Lot Size 의 감소, Mixed Prodution 및 기타업무의 개선을 자동으로 해결하지는 못한다. 이는 마치 CAD시스템이 제품 디자인을 자동으로 해결하지 못하는 것과 마찬가지이다. 그러나 MRP는 주요관리 포인트를 명확히 지적해 주며, 생산재고관리의 청사진을 제시해 주므로, 이 청사진에 맞추어 지속적인 개선활동 및 업무처리 절차의 정비 등을 통하여 꾸준히 노력한 업체는 재고정확도 95%이상·BOM 정확도 99%이상에 도달한 CLASS "A"에 속하는 MRP 사용자로서 인정받게 되는 것이다. 따라서 MRP 프로젝트를 추진할 경우에는 반드시 기업내에서 프로젝트 추진조직을 만들고, 실제 MRP컨설팅에 경험이 있는 외부 컨설턴트에 도움을 받아 프로젝트를 추진하는 것이 바람직하다. 단순히 소프트 웨어 및 하드웨어의 기능적인 측면만 고려해서 MRP패키지를 선정하여 사용자에게 사용을 강요하는 형태의 도입방식은 바로 실패를 뜻한다.
한편 일부에서는 적지않은 비용을 투자하여, 기업실정을 잘 모르는 외부 컨설턴트를 프로젝트에 참여시키는 일에 대하여 懷疑的인 견해를 갖는 경우도 있다. 그러나 이는 잘못된 생각이다. 최초 1년간의 프로젝트 추진과정에서 명확한 방향설정과 관리포인트를 설정하는 일은 MRP추진 경험이 없는 자체 프로젝트 팀으로서는 그리 수월한 일이라고 할 수 없다. 특히 생산재고관리 시스템의 구축은 생산·자재·구매·판매·회계·기술 등 기업의 거의 전 부서가 연관이 되므로, 합리화 및 생산성 향상에 대한 과정이 여러 부서에서 서로 상충되는 경우가 있다.
전사적 차원의 합리화 추진의 성공사례는 이미 많은 일본 제조업체에 의해서 우리에게 잘 알려져 있지만, 그 核心을 이루는 사상은 공장전체를 하나의 흐름으로 엮어서 파악하는 일이며, 각 SUB공정 또는 부문 단독의 효율증진만을 꾀하여 왔던 종전의 서구 산업사회의 합리화 개념과는 큰 대조를 보인다. 공장의 각 부문은 전공정과 후공정의 상호 연관관계를 파악하고 흐름을 이해하여, 부문과 부문 사이에서 흔히 발생하기 쉬운 재고의 낭비, 품질불량의 낭비들을 제거하기 위하여 노력해야 한다.

  3) 최적 생산시스템 구축을 위한 CIM접근 방법
앞서 언급한 바와 같이 최적 생산시스템의 구축을 위해서는 합리화가 선행되어야 하며 이러한 합리화의 추진은 바로 기업의 경영목표 및 제조전략에 부합되는 것이라야 한다. 한편 제조 업체 내.외부에서 발생하는 데이타량의 급격한 증가 및 실시간 데이타처리의 필요성들은 자료처리 및 의사결정을 위한 컴퓨터 응용 소프트웨어의 발전을 촉진시켰고, 그 결과로 CAD, MRP, CAQC 등의 여러 소프트웨어들이 하드웨어와 함께 보급되었다.
한편 각 부문별 필요에 의해서 별도의 하드웨어 및 소프트웨어들을 각기 사용해온 사용자들은 점증하는 부서간의 정보교환의 필요에 의해서 컴퓨터간의 상호연결을 통한 생산 시스템의 효율증진을 추구하게 되었다. 이러한 추세에 맞추어 다른 기종간의 정보교환을 원할히 할 수 있는 네트워크 기술의 발전을 가져오게 되었다. 각 컴퓨터 및 PLC 제조업체들은 각 기업별 CIM 모델을 개발하여 시장확산을 꾀하고 있으며 국내 제조 업체들도 CIM구축을 위한 별도 조직을 가져오는 등 CIM은 이제 우리에게 현실로 다가와 있는 것이다. 그러나 분명한 사실은 많은 제조업체들이 CIM추진방향 설정 및 이미 도입한 장비들의 통합에 고심하고 있다는 사실이다.
CIM 추진에 있어서 가장 먼저 해야 할일은 [왜 CIM을 구축하려고 하는가?]라는 질문에 대한 답변과 아울러 우리기업의 제조전략은 무엇인지를 생각해내는 일이다. 왜냐하면 CIM은 결코 제조기업의 목표가 아니며 제조업체의 장기전략에 따라 5년~10년후를 내다보며 변화해 가는 개념이기 때문이다. 최적 생산구축을 위하여는 지속적인 합리화의 추진, MRP·CAD 등 부문별 자동화, 그리고 CIM에 입각한 상호 부서별 연결관계의 증진등이 뒤따라야 하며 CIM의 구축을 위해서는 다음과 같은 전제조건이 필요하다.
① 현재 시스템의 장단점에 대한 파악 및 이해가 선행 되어야 한다. CIM의 구축은 결코 무에서 유를 창조하는 것이 아니므로 현재 구축되어 있는 시스템의 현황을 파악하여 그 바탕 위에서 추진되어야 한다.
② 효율적인 CIM 시스템은 정형화된 경영계획 및 전략계획의 바탕위에 구축되어야 한다. CIM의 구축은 결코 CIM의 컴포넌트의 무분별한 조합에 의해서 이루어지는 것이 아니며 기업의 장기제조전략에 입각하여 단계적으로 추진되어야 한다.
③ 전략적인 문제에 대한 해결방안으로서 CIM 해결방안에만 의존하지 않아야 한다. 자동화 또는 CIM에 의한 해결책이 항상 문제를 풀어 주는 것은 아니다. 미국의 가와사키공장의 사례는 이미 설치된 컨베이어벨트라인을 폐지하고 JIT개념에 입각하여 표준운반설비에 의한 수동공급방식을 택하므로서 재공·재고절감 및 원가절감을 가져온 교훈적인 사례이다.
④ 기업의 제조목표달성을 위하여 필요한 수준 이상의 기술의 도입을 삼가해야 한다. 지금 당장 필요한 수준 이상의 장비를 도입할 경우 구입 비용 증가·보수비용 증가 및 장비 교육비용의 증가로 인한 부담을 안게 된다. 단, 첨단 시스템의 운용으로 인한 바이어의 신뢰증진 등 기업 이미지 및 판매증진효과 등이 기대될 경우는 이에 대한 검토가 충분히 이루어 져야 한다.
⑤ 자동화를 병목현상 타개 수단으로 활용하여야 한다. 여기서 병목현상이란 생산능력을 제한하거나 리드타임·원가 또는 품질측면에 있어서 경쟁력을 약화시키는 것을 말한다. 이러한 병목현상은 제조현장에서 발생할 수도 있고 또한 수주시스템 또는 생산재고관리 시스템에서 발생할 수도 있다.
⑥ 전사적 차원에서 가장 문제가 심각한 병목현상부터 먼저 공략해야 한다. 예를 들면 설계 리드타임의 단축이 기업의 가장 중요한 전략목표인 경우는 우선적으로 CAD/CAM의 도입이 고려되어야 하며 과잉재고의 압박 및 생산 시스템의 불안정의 해결이 가장 중요한 전략목표일 경우에는 MRP의 도입이 우선 고려되어야 한다.
⑦ 사람을 대체하는 대신에 사람의 능력을 증진시키기 위하여 전산화를 추진해야 한다. CIM의 추진에 있어서 사람은 가장 중요한 구성요소이다. 따라서 사람을 대체한다는 측면보다는 사람이 CIM 추진전략 수립 및 시스템 구축에 있어서 중추적인 역할을 한다는 사실을 염두에 두어야 한다.
⑧ 비능률적이거나 비효율적 또는 통합되어 있지 않은 시스템은 자동화하지 말아야 한다. 결코 CIM 이 현재 비효율적인 시스템을 자동으로 효율적인 시스템으로 만들어 주기를 기대해서는 안된다. CIM 통합 시스템 구축 이전에 각 기업은 현재 구축되어 있는 CIM의 구성요소들을 효율적인 시스템으로 향상시키려는 노력을 먼저 해야 할 것이다. 현재 "B"등급의 MRP사용자가 "Shop Floor Automation"을 통한 CIM 시스템 확장을 꾀한다고 해서 저절로 "A"등급 MRP사용자가 될 수는 결코 없기 때문이다.
⑨ 자동화 이전에 현재 시스템을 단순화하여야 한다. 단순화는 숨겨져 있던 문제점들을 노출시켜 주고 시스템화를 보다 용이하게 만들어 준다.
⑩ 성공적인 CIM 시스템은 통합된 전사 데이타 베이스를 기초로 구축되어야 한다. CIM 시스템에 있어서 정보는 매우 중요한 요소이므로 반드시 정확하고, 표준화되어 있으며, 완전한 통합 데이타 베이스 구축은 CIM의 성공에 필수적이다.
⑪ 표준 하드웨어·소프트웨어 및 기술을 선정해야 한다. CIM 구축이 어려운 이유 중 하나는 각 서브 시스템 간의 연결을 고려치 않고, 산업표준을 따르지 않는 장비들을 비계획적으로 구매하는데 있다. 어떠한 CIM 장비라도 향후 통합화를 고려하여 산업표준을 준수하는 업체로부터 구매하는 것이 바람직하다.
⑫ CIM은 "Top-Down"으로 계획하고, "Bottom-Up"방식으로 실시되어야 한다. CIM 계획은 경영차원에서 시작되어야만 기업의 장기 전략요소들이 CIM계획단계에서 반영될 수 있다. 그러나 실제 시스템 구축은 사용자 레벨에서 시작되어야 하며, 반드시 기업의 제조전략과 일치되는 방향으로 추진되어져야 한다.

  5. CIM은 [목표]가 될 수 없다.

최적 생산 시스템의 구축은 one Time Project"로서 달성될 수 있는 성격의 것이 아니다. 그것은 지속적인 개선활동의 축적으로서만 얻어질 수 있으며, 컴퓨터라는 훌륭한 도구에 의해서 구체화될 수 있다. 단지 CIM이 기업의 목표가 아니라 기업의 제조전략을 달성하기 위한 수단임을 분명히 인식함이 중요하다. 따라서 CIM의 추진이 電算部署 주관으로 추진되는 경우엔, 근본적인 문제의 해결보다는 전산 기술 위주로 추진될 憂慮가 있음을 유의해야 한다.
성공적인 CIM 구축을 통한 최적생산 시스템의 확립은 기업의 제품전략, 판매전략, 제조기술전략, 생산관리전략등의 조화를 통한 全社次元의 사업이며, 따라서 최고경영층의 직접적인 이해와 참여만이 성공에의 가장 기본적인 관건이라고 하겠다.

[출처] 컴퓨터 통합 생산 시스템(CIM)|작성자 티거