변화하는 제조 환경, 페이퍼리스 제조 환경의 필연성

짐 데이비스(Jim Davis)
지멘스 PLM 소프트웨어 솔루션 컨설턴트

제조 산업에서는 다양하고 새로운 기술과 방법 그리고 전략을 보여 왔다. 산업의 특성 상 계획과 목표들이 ‘친환경으로의 전환’, ‘보다 적은 자원에서 이뤄지는 많은 작업’으로부터 ‘지식 획득 및 재사용’의 페이퍼리스 제조업으로의 운영 등에 만연한 요소에 걸쳐 많은 진보와 혁신의 시도를 해온 것이다. 무엇보다 오늘날의 화두는 페이퍼리스 제조 환경의 구축이다. 인쇄된 지면 및 기계 지침의 제거를 통해 비용을 줄이기 위해 간소화된 절차 및 시장 출시 기간 단축을 지향하고 있는 것이다.
설계 기술은 과거의 보드 제도 및 종이 인쇄에서 2D 및 3D 와이어 프레임을 이용한 컴퓨터 작업 환경으로 변화해 왔으며, 이제는 툴 설계 및 제조 과정을 정의하는 전체 솔리드 모델로 전환하고 있다.
심지어 오늘날 우리는 손끝에서 가상의 제조 환경을 창출할 수 있는 스마트한 휴대 장치를 보유하고 있다. 양식 또는 작업 시트에 수동 기록되었던 데이터의 대부분은 이제 엔지니어링 및 작업 현장에서의 많은 컴퓨터 시스템에서 관리될 수 있게 된 것이다.
이러한 맥락에서 페이퍼리스 제조는 자동화 계획을 충족하기 위한 새로운 기술 중 일부분을 혼합한 방법론으로 보여 진다.
예를 들어, 툴 설계 소프트웨어는 종이에서 이뤄진 설계 수동 작업을 대체하는 것이 아니라 설계 작업을 더 빠르고 쉽게 반복 가능한 자동화를 제공한다. 이렇듯 CAD/ CAM에서부터 ERP 솔루션까지 컴퓨터화된 시스템을 사용하는 것은 종이 기반 툴 사용의 필요성을 줄여주는데, 페이퍼리스 접근법의 사용이 실제 비즈니스 가치를 제공하는 방안들이 있다.

초기 단계에서의 고객 협력

가령, 오늘날 많은 공구 제조업자들은 새로운 제품 개발 프로젝트를 위해 내외부적으로 제품 데이터 관리(PDM) 시스템을 활용하는 대기업과 협력하고 있다. 그들은 공급 업체가 시스템의 특별 관리 구역에 로그인을 허용하는 메커니즘을 갖고 있을 수 있다.
이러한 고객들과 파트너십을 조정하고 맺는 것과 이러한 유형들을 그들의 시스템에 접근시킴으로써, 툴 제작자는 단지 작업 요구사항을 전통적인 제도 또는 하드카피 사양으로 받고, 전자 데이터 파일로 작업 요구사항을 다운로드 받는 것보다 더 많은 일을 할 수 있는 완벽한 위치에 있을 것이다.
프로젝트 상에서 전자적으로 조기 협력함으로써 특히 제조 분야에서 공구 제조업자는 고객들이 제품을 설계하는 데 도움을 줄 수 있다. 그리고 고객들이 선호하는 공급자로 경쟁자보다 한 수 앞설 수 있다.

통합 엔지니어링 및 제조 플랫폼

일단 금형 작업이 성공적으로 이뤄지고 고객 데이터를 확보할 경우 페이퍼리스 시스템으로부터 부가가치를 창출할 수 있는 기회를 찾아 볼 수 있다. 대부분의 공구 제조업체들은 CAD와 CAM 또는 CAE(분석 및 시뮬레이션)를 위한 소프트웨어 애플리케이션을 보유하고 있을 수 있으나 이 모든 애플리케이션은 설계 엔지니어링 및 제조에서 별도로 배포되는 독립 제품들이다. 이 솔루션들의 조합에 있어서의 문제점은 제조의 전반적인 설계에 일반적으로 연관성이 없다는 것이다.
非 연관적인 작업 흐름의 예로는, 기업이 고객 데이터를 추출해 내면서 금형 제작을 위한 일반적인 CAD 툴을 갖고 있으며, 두 번째로 금형 설계를 위한 CAD 시스템, 세 번째로 기계 툴을 운영하는 데 사용되는 NC 프로그램 생성 CAM 시스템을 각각 보유하고 있다는 것이 될 수 있다.
GES 또는 STEP과 같은 일반적인 데이터 포맷이 이러한 시스템 사이에서 데이터를 변환하는 데 사용되는 경우, 이 작업을 수행하는 시간은 비생산적인 의미 없는 시간일 뿐만 아니라(생산과정에 부가가치가 없는) 시간에 대한 비용이 추가될 수도 있다. 엔지니어링 과정을 더하는 것은 고객들이 프로세스에 참여하게 하고 비용이 커지는 것을 막는다.
데이터 변환 없이 설계 및 제조의 모든 업무를 수행할 수 있는 완전 통합된 CAD/CAM 솔루션에 투자를 함으로써 금형 작업의 비용을 절감할 수 있으나 궁극적으로 수익 및 시장 입지 확보를 위해 보다 더 많은 작업을 수행하기 위해 추가적인 시간이 요구될 수 있다는 점도 해결해야 할 것이다.
예) 각 CAD 파일 변환 및 검토는 5분 정도 소요되며, 이 업무는 하루에 12번 이뤄지며 하루 8시간 중 매 1시간씩은 여러 CAD 시스템을 보완하는 데 쓰여왔다. 일반 매장에서 두 CAD 시스템 간에 데이터를 옮기는 데 매 년 20만 달러를 지출한다.
별도 CAM 시스템으로의 데이터 이동의 경우, 비용이 추가적으로 발생할 수 있다. NC 프로그래밍을 필요로 하는 금형 디자인에 120개의 부품이 있고 각 부품은 데이터 내보내기/가져오기/데이터 검토 과정을 요구한다고 하자. 그렇다면 일반적인 속도로 비 가치 추가 데이터 이동에 한 도구 당 10시간 - 또는, 1천 달러의 비용 - 이 쉽게 발생한다.

프로세스의 자동화

페이퍼리스 시스템은 오늘날 기술이 각 단계 별로 기하학적으로 더 많은 것을 가능하게 한다는 것이다. 과거에는 허용 오차, 표면 마감 요구사항 등과 같은 많은 데이터가 설계 과정의 한 일환으로 제도에 포함되었다. NC 프로그래머 또는 품질 검사 프로그래머와 같은 요구사항 다운스트림 사용자들은 일반적으로 러퍼런스로서 제도 프린트를 사용한다.
오늘날 우리는 PMI(제품 제조 정보)와 같은 3D 모델 정의를 통해 대부분의 데이터를 추가할 수 있다. 이것은 치수, 허용 오차 또는 표면 마감과 통합된 포맷을 위한 국제 표준에 따라 정의된다. 또한, 표면 마감과 허용오차 범위 차이를 아우르는 특정 표면 컬러를 설계부서 및 제조부서가 허용한 모델에 사용하는 것처럼, 틀에 박히지 않으나 구체적인 기업 기반 방안이 쓰일 수 있다.
최근 CAM 및 CMM(측정 기계 편성) 프로그래밍 소프트웨어는 이런 기하학적이지 않은 데이터를 읽는 데 사용되며 NC 프로그래밍 또는 품질 검사 프로그램이 자동적으로 운영되도록 설정될 수 있다.
CAM 분야에서, 이는 기능 기반 기계 가공(FBM) 기술의 사용과 함께 종종 결합된다. 인쇄물에서 데이터를 읽는 필요성이 감소되면서 단지 종이 사용 감소뿐만 아니라 CAM 또는 CMM 프로그래밍 생산성이 급격히 감소하는 결과를 초래한다.
페이퍼리스 자동화에서의 다른 중요한 이점은 오류의 감소에 있다. PMI 유형 데이터 기반의 자동 프로그래밍은 일반적인 상호작용의 프로그래밍 방식에 비해 놀랍도록 빠를 뿐만 아니라 시스템이 설정되면 가상화적으로 오류가 발생하지 않게 된다.

생산 현장의 개념 변화

생산 현장에 있는 컴퓨터를 통해 습득 가능한 2D 및 3D 금형 설계 정보를 창출하는 것은 가장 흔히 볼 수 있는 프로세스 단계에 있는 종이 인쇄물의 필요성을 제거한다. 금형 설계자는 조립 및 부품 도면을 계속 전자 제작할 수 있으나 생산 현장의 제도를 인쇄하지 않는 것은 종이, 잉크, 복사 제품의 수반되는 비용을 줄일 수 있다. 하지만 진정한 가치는 다른 측면에서 비롯된다.
먼저, 디스플레이 화면에서의 데이터 접근 및 보기는사용자 역할을 기반으로 통제되거나 로그인 할 수 있다. 
데이터 제어 시스템에 따라, 생산 현장 사용자들은 최근 작업 데이터로의 접근 권한을 부여 받을 수 있으며, 개정 및 낡은 인쇄를 통한 작업 위험을 줄일 수 있다. ‘잘못된 제도 사용’에서의 한 가지 실수는 도구에 대한 이익의 비용을 치를 수 있다는 것이다.
동일하게 기계 도구 CNC 파일의 전송 역시 적용이 된다. NC 프로그램을 운반하기 위한 종이  테이프가 몇 년 전부터 사라지고 오늘날 전자 데이터 파일로 대체 되었으나 여전히 도구 리스트가 있으며 작업 패키지의 일부로 제공되는 시트와 도면을 설정한다.
기계 툴을 잇기 위한 DNC(직접 수치 제어)를 위한 전자 시스템의 사용은 표준 기능이나, 툴 프리세터에서 워크 셀에서와 같이 사용하는 시점에서 전자 형식으로 가능한 작업 패키지의 나머지는 제조하는 데 덜 일반적이다. 24인치의 대형 평면 디스플레이를 통해 복잡한 데이터와 제도를 구형 장비에서 살펴보는 것보다 더 유용하게 만들 수 있다.
이 모든 것이 페이퍼리스 환경의 한 부분으로 간주 될 수 있으며 보기 기술은 비교적 간단하다. 중요 가치 추가에 있어 중요한 단계는 페이퍼리스 환경에서 접근 가능 한 데이터를 관리하는 데 있다.

데이터 및 프로세스 관리

페이퍼리스 환경은 전자 데이터로 완전히 전환함을 의미한다. 이러한 시스템은 각 데이터 파일이 나타내고자 하는 정의를 이해하고 모든 항목을 확인 할 수 있거나 편집 가능한 담당자를 제어하기 위해, 모든 유형의 엔지니어링 정보를 관리하는 데 맞게 설계 되었다.
가령, CAM 소프트웨어에서 ‘저장’ 버튼을 클릭하면, NC 출력 파일, 설정 시트, 공구 목록 등을 포함하여 작업되는 모든 세트의 데이터가 자동적으로 프로그램 및 작업 레퍼런스 아래 자동적으로 저장된다. 데이터 집합은 전면 개정 통제 하에 제조 공정 기준에 소속되어 있다.
이 모든 것은 누구나 작업 및 개정 등을 위한 명확한 데이터 집합을 찾을 수 있다는 것이다. 이것은 크게, 데이터 오류 위험 및 올바른 데이터를 찾기 위해 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 후의 유사한 작업에 있어 더 쉽게 접근할 수 있게 한다.
생산 현장에서의 작업 패키지를 제공하는 기초로서 사용 될 때, 이러한 데이터 관리 접근 방식이 비로소 성공적일 수 있다.
실제로, 어떠한 업무를 위해 승인된 데이터 세트를 이에 대한 완전 출시 상태로 시스템의 생산 현장 접근 가능 섹션으로 설정할 수 있다. 웹 스타일의 검색 기술을 이용하여 공작 기계에 직접 연결할 수 있도록 허용하면서 생산 현장 사용자가 출시된 작업 패키지의 일부분으로 접근 가능하도록 한다.
우리는 덜 통제 되거나 중복될 가망성이 있는 별도 현장에 위치한 PC로 데이터를 전송하지 않고 이 작업을 수행할 수 있다. 이것은 데이터 제어 및 보안이 고객이 요청한 주 요구사항인 현장에서 굉장히 유용하게 사용될 수 있다.
간단히 말해서, 지금까지 설명한 모든 사항들은 페이퍼리스 제조 환경의 필연성이자 중요성을 보여주는 것이라 할 수 있다. 페이퍼리스의 진정한 가치는 전자 데이터를 처리하기 위해 사용한 방법, 데이터를 생성·이동·관리하는데 사용하는 시스템에서의 생산 효율성에 있다. 데이터는 올바른 문맥에서 관리되고 사용될 때 가장 높은 부가가치가 될 수 있음을 기억해야 할 것이다.

예를 들어, 툴 설계 소프트웨어는 종이에서 이뤄진 설계 수동 작업을 대체하는 것이 아니라 설계 작업을 더 빠르고 쉽게 반복 가능한 자동화를 제공한다. 이렇듯 CAD/CAM에서부터 ERP 솔루션까지 컴퓨터화된 시스템을 사용하는 것은 종이 기반 툴 사용의 필요성을 줄여주는데, 페이퍼리스 접근법의 사용이 실제 비즈니스 가치를 제공하는 방안들이 있다.