● 들어가며 ⅲ ∥1부∥ 스마트제조시스템 01 01 스마트팩토리 3 1. 스마트팩토리란 3 2. 사물인터넷(IoT) 8 3. 사이버물리시스템(CPS) 11 4. 스마트팩토리 도입배경 및 추진단계 20 5. 스마트팩토리 핵심기술 26 02 스마트제조시스템 31 1. 스마트제조시스템이란 31 2. 추진전략 40 3. 사례연구 53 03 제조실행시스템 64 1. MES 개요 64 2. MES 참조모델 67 3. MES 발전과정 및 방향 74 ∥2부∥ 생산제어 83 04 Manufacturing Operation System 85 1. MOS 개요 85 2. MOS 솔루션 91 3. 기준정보 95 05 일정계획 105 1. 개요 105 2. 생산공정관리 111 3. 일정계획(Job Scheduling) 118 06 설비엔지니어링 135 1. EES 개요 135 2. 설비효율 관리(EPT) 142 3. 설비이상 탐지(FDC) 146 4. 선진공정제어(APC) 173 07 수율관리 187 1. 수율관리의 개요 187 2. 공정능력지수 190 3. 핵심 설비변수의 발견 195 4. 데이터마이닝 200 ∥3부∥ 설비제어 및 물류자동화 223 08 설비자동화 225 1. 설비온라인 225 2. PLC(Programmable Logic Controller) 228 3. DCS(Distributed Control System) 237 4. HMI 241 5. 공정 파라미터 244 09 공정설비제어(EC) 250 1. EC 개요 250 2. SECS 프로토콜 253 3. OPC 표준 266 4. 시리얼통신 271 10 물류자동화 276 1. 자동반송 개요 277 2. 자동반송의 종류 및 Trend 279 3. 물류제어시스템(MCS) 283 4. SEMI Standard 290 ∥4부∥ MES 진단 및 사례연구 293 11 MES 진단 및 평가 295 1. 수준진단 방법론 295 2. 프로세스 성숙도 모델 298 3. MMP 진단 Tool 303 4. 사례연구 307 12 사례연구_A사 MES 327 1. 추진 개요 327 2. 주요 업무분석 330 3. 구축결과 335 4. 중점 추진과제 341 5. 스마트제조시스템과 제조경쟁력 359 ● 참고문헌 370 ● 찾아보기 373

[머리말] 연구실에서 바라보는 광교산 자락은 점점 울긋불긋한 모습으로 가을의 정취를 더해가고, 변함없이 그 자리에서 또 다른 새로운 모습으로 우리에게 다가온다. 지난 겨울의 그토록 혹독했던 추위와 한 여름의 폭염과 태풍을 이겨내고 살아남은 나무들은 저마다 각양각색의 독특한 모습으로 그 존재의 아름다음을 한껏 뽐내고 있으리라. 오늘날 우리가 살아가고 있는 세상은 무서운 속도로 변화하고 있다. 그중에서도 특히 제조업의 급격한 변화는 기업의 생존과 직결되는 문제로 더 심각하게 다가오고 있다. 4차 산업혁명, 인공지능(AI), 빅데이터(Big Data), 사물인터넷(IoT), 스마트팩토리(Smart Factory)로 대표되는 새로운 변화의 물결 앞에 많은 제조기업들이 조금이라도 경쟁력을 높이기 위하여 치열한 경쟁을 해나가고 있다. 금융권에서는 AI 플랫폼을 탑재한 투자솔루션을 활용하여 인공지능(AI) 투자자문회사를 설립하고, 의학계에서도 인공지능, 빅데이터를 활용한 의료서비스를 제공하고, 농촌지역에서도 스마트팜으로 농작물 관리를 자동으로 한다고 대대적으로 선전하고 있다. 제조업에서도 AI기술(Machine Learning, Deep Learning)을 이용하여 생산을 최적화 하는 것이 생산성을 높일 수 있다고 발표하였다. 이러한 시대적인 변화와 혁신의 요구에 발빠르게 대응하고 준비하는 기업들은 살아남아서 그 열매를 따먹고, 제대로 대응하지 못하는 기업들은 점점 경쟁력을 상실해가고 있는 것이 오늘의 냉혹한 현실이다. 또한 오늘날 대학을 졸업한 학생들의 청년백수 문제는 얼마나 심각한가, 실업률은 계속 증가하여 두 자리 숫자를 넘어섰고, 재수ㆍ삼수는 기본이고 삼포(연애, 결혼, 출산) 세대가 사회의 신조어로 떠오르고 있다. 청년은 청년대로 일자리를 달라고 아우성이고, 중년 백수는 그들대로 일자리를 달라고 서로 아우성치고 있다. 이와 같이 삼포세대가 나오게 된 배경은 일자리를 구하지 못한 데서 비롯된 것임은 두말할 필요가 없다. 이와 같이 기업은 기업대로 시장에서 생존하기 위하여 지속적인 변화와 혁신을 해야 하고, 또 그 과정에서 사원들은 아무런 준비 없이 거리로 내몰리고 있다. 저자는 오랫동안 기업의 제조현장에서 경쟁력을 끌어올리기 위한 스마트팩토리 구축업무를 추진하였고, 몸담고 있는 기업의 눈부신 발전을 함께 하였다. 그러한 성장의 가장 큰 비결은 사원들의 열정을 기반으로, 기업의 빠른 변화와 혁신 그리고 정보시스템을 활용한 경쟁력의 확보라는 것을 결코 부인할 수 없다. 지금은 학교에서 강의를 하면서 어떻게 하면 학생들이 조금이라도 경쟁력을 갖추어 사회에 진출하고, 본인이 원하는 분야에서 지속적으로 성장해 나갈 수 있을까 하는 현실적 고민들을 하게 되었다. 사회 전체적으로는 취업이 어려운 것이 현실이지만, 시장이 요구하는 성장 가능성이 높은 분야는 공급이 턱없이 모자라는 것이 또한 현실적인 문제이다. 이러한 시대적 변화와 혁신의 트렌드를 읽고 그에 필요한 지식을 배우고 역량을 갖추어 도전한다면, 남들과 차별화된 경쟁력을 갖추고 앞으로 무한한 성장 가능성을 갖게 될 것이다. 또 기업 입장에서는 정보시스템이 어떻게 기업경영에 활용되어 일하는 방법을 바꾸고, 어떻게 성과를 내고 발전해 나가야 하는지 이론과 실제 사례를 통하여 차별화된 경쟁력을 갖추는데 조금이라도 도움을 주고자 집필하게 되었다. 본서는 1부 스마트제조시스템, 2부 생산제어, 3부 설비제어 및 물류자동화, 4부 MES 진단 및 사례연구 순으로 구성되어 있다. 1부, 2부, 3부에서는 스마트팩토리 및 스마트제조시스템에 대한 이해와 필요한 핵심 기술들을 살펴보고, 나아갈 방향을 제시한다. 핵심적으로 필요한 기술들은 이론적인 내용과 독자의 이해를 돕기 위하여 현장 사례들을 추가하여 기술하였다. 스마트팩토리, 스마트제조시스템 분야에 이론적으로 정리된 자료들이 많지 않지만, 최대한 관련 자료들을 체계적으로 정리하여 전반적인 이해를 도울 수 있도록 기술하였다. 또한 일정계획, 설비엔지니어링 등 최근에 기업에서 많이 이슈가 되고 있는 분야는, 이론적 내용을 위주로 최대한 자세하게 기술하였다. 현장에서 활용할 수 있는 알고리즘 및 예제를 추가하여 학생들이 실무와 이론을 같이 학습할 수 있도록 배려하였다. 4부에서는 진단 및 평가하는 방법에 대하여 살펴보고, 마지막으로 초일류 기업들의 사례을 공유하여 실제 제조 현장에서 어떻게 구축되고 활용되는지, 그리고 어떤 효과를 보고 있는지 경쟁력을 분석하였다. 저자는 오랫동안 제조현장에서 스마트팩토리 구축업무를 추진하였고, 현장의 프로세스 이노베이션(Process Innovation), MES, 무인자동화(Full­Automation)에 이르는 전 과정을 가장 앞서서 추진하였다. 그리고 이러한 제조 패러다임의 변화가 제조경쟁력의 원천이 되고, 이러한 활동들이 기업이 초일류 기업으로 도약하는데 핵심 요소가 된다는 것을 직접 경험하였다. 아울러 초일류 기업으로 성장하려면 동종 업계의 선두기업과 새로운 기술에 대한 지속적인 벤치마킹, 끊임없는 혁신활동이 전제되어야 한다는 것을 직접 경험하였다. 본 교재의 이론적인 내용과 실제 사례를 통하여, 학생들이 경쟁력을 갖추어 사회로 진출하는데 도움이 되고, 또 기업들이 현장에서 이를 활용하여 기업의 경쟁력을 한단계 올리는 계기가 되리라는 것을 믿어 의심치 않는다. 마지막으로 이 분야에 대한 체계적인 연구가 부족한 상황에서 강의용 교재로 출간하다 보니 그 내용이 다소 미약하고 일부 순서가 맞지 않는 부분들이 있을 수 있다는 것을 미리 말씀드리며, 앞으로 빠른 시일 내에 더 나은 내용, 새로운 내용으로 독자들에게 보답할 것을 약속한다. 본 교재를 출간할 수 있도록 가정에서 많은 응원과 후원을 아끼지 않은 사랑하는 가족들, 그리고 물심양면으로 지원을 해주신 경기대 산업경영공학과 교수님과, 또한 집필과정에 처음부터 함께 해준 서울대 심우진 군, 경기대 윤미선 양, 그리고 부족한 원고를 편집하느라 끝까지 수고를 아끼지 않으신 박영사 편집부에도 진심으로 감사의 말씀을 드린다. 2020년 1월 광교산자락 연구실에서 玄 岩