Special Report - 공정제어 메이저 3사의 MES 시장전략

2017년부터 FDA나 EMEA 승인을 위해 요구되는 주요자료들이 전자문서 양식으로만 제출이 가능해지면서, 생산시설 전체를 아우르는 자동화된 전자 시스템이 필요해짐에 따라, 제약 및 바이오 기업들은 MES(Manufacturing Execution System 생산관리시스템) 도입이 불가피해졌다.
제조기업이 MES를 도입하게 되면 인적오류를 절감하고, 재고관리가 가능해지며, 공정 규정 위반 가능성이 줄어들 뿐 아니라, 보다 빠른 판단과 결정을 가능하게 함으로써, 생산성을 높여주는 이점을 얻을 수 있다.
국내 MES 업계에는 삼성SDS를 비롯해서, 한국 에머슨 프로세스 매니지먼트, LG CNS 및 로크웰 오토메이션, GE, 원더웨어, 한국요꼬가와전기 등의 업체들이 참여하고 있으며, 특히 제약 및 바이오 분야에서는 한국 에머슨 프로세스 매니지먼트와 로크웰 오토메이션, LG CNS 등의 3사가 각축을 벌이고 있다.
제약업계의 공장 신ㆍ증축과 함께, 또 한 번 물을 만난 국내 MES 시장은, 저유가 및 조선산업의 침체를 대체하기 위한 전략으로서 현재 공정 자동화 업체들의 영업 및 마케팅 전략이 본격화되고 있다.
누가 MES 시장을 보다 많이 확보할 수 있을 것인가? 자동화 업체들의 향후 성적표가 달려 있다.

<기획ㆍ취재 최교식 기자 cks@engnews.co.kr>

한국 에머슨 프로세스 매니지먼트 이용하 전무

올해 S 사 및 H 사 프로젝트 수주… 제약 및 바이오 분야 독주 ‘눈길’

“‘Dynamic order management’ 기능 업데이트됨에 따라, 보다 효율적인 생산 관리 운영 기대”

-공정제어 업체들이 최근 제약 및 바이오 분야에 관심을 집중시키고 있다. 그 이유는 무엇인가.

▲현재 저유가 및 조선 산업의 침체 등으로 인해, 관련 프로젝트들이 대부분 취소되거나 연기가 된 상황이다. 따라서 이를 대체할 만한 시장이 필요한데, 가장 가시화되고 있는 것이 바이오와 제약시장이기 때문이다.

미국이나 유럽은 오래 전부터 바이오와 제약시장에서 MES 도입이 활성화되어 있고, 최근에는 인도 등의 신흥국 역시 바이오나 제약 분야의 MES 수요가 확대되고 있는 추세다.

Syncade 아키텍처

-제약이나 바이오 업계에서 왜 MES 수요가 활성화되고 있나.

▲의약품은 인체에 직접적인 영향을 줄 수 있기 때문에, 까다롭고 엄격한 규제 및 규율이 적용된다. 제약, 바이오, 생명과학 산업의 제조시설들이 더욱 세심하고 정밀한 관리를 필요로 하는 것도 바로 이 때문이다.

최근 제약업계에서 논의되고 있는 이슈 가운데 하나는 2017년부터 FDA나 EMEA 승인을 위해 요구되는 주요자료들이 전자문서 양식으로만 제출이 가능해지면서, 생산시설 전체를 아우르는 자동화된 전자 시스템이 필요하다는 점이다.

그러나 대부분의 제약 및 생명과학 제조 기업에서는 프로세스 전반을 전자로 가동할 만한 소프트웨어 플랫폼을 보유하고 있지않은 경우가 많다. 따라서 공정 전체가 연결되어 있지 않아, 자동화가 되지 않는 영역이 존재하고 인적 오류가 발생하며, 유닛 별로 각기 다른 시스템이기 때문에 운전원에게 할당되는 교육시간은 늘어나고, 모든 정보를 통합 관리하는데 어려움이 따른다.

데이터 무결성과 전자배치기록(EBR Electronic Batch Records) 관련 사항들로 인해, 제조 기업들은 좀 더 효율적인 시설관리는 차치하더라도, MES(Manufacturing Execution System 생산관리시스템)의 도입을 고려하지 않을 수 없게 됐다.

-MES 도입으로 얻을 수 있는 이점으로는 어떤 것이 있나.

▲MES를 도입하게 되면 인적오류 절감, 재고관리, 공정 규정 위반 가능성 감소, 효율성 및 보다 빠른 판단 및 결정에 대한 생산성 증대 등의 이점을 얻을 수 있다. 이러한 이점은 전체 공정의 데이터가 한 곳의 데이터 스토로지로 모일 때 비로소 가능해진다. 이 때 MES 도입 이전에 미리 구축되어야만 하는 제조 제어 시스템(MCS, Manufacturing Control System)이 주요 기능을 한다.

따라서 에머슨에서는 MES인 신케이드(Syncade)와 MCS인 DeltaV 운영을 함께 추천하고 있다. 이러한 통합 솔루션은 상호 커뮤니케이션을 위해 초기에 투자해야 하는 비용을 감소해 추후 제품 추가에 대한 유지보수 부담을 줄이고, 생산관리 시스템과 제조 제어 시스템의 운전화면이 한 화면에서 표시되어 두 시스템의 레시피가 함께 조합될 수 있다는 장점을 제공한다.

-제약 및 바이오 분야에서 한국 에머슨의 행보가 이슈가 되고 있는데.

▲7년 전, 우리 한국 에머슨에서 전자기록 관련 프로젝트를 처음으로 수행한 고객이 H사다. 이것은 제약업계에 MES가 도입된 거의 최초의 프로젝트였기 때문에, 많은 동종업체들이 관심을 보이기 시작했고, 이 고객사의 성공적인 도입을 계기로 한국 에머슨에서는 N사, H사, S사 등의 프로젝트를 잇달아 수주하게 됐다.

Syncade 모듈

-지금 얘기한 고객들은 Syncade와 함께 DeltaV가 도입이 되어있나.

▲바이오와 일반 제약회사는 공정이 다르다.

바이오 업계는 리엑터로 동물세포 배양을 해야 하기 때문에, 거의 대부분이 연속공정에 배치가 가미되어 있는 형태라 DCS가 필수적이다. 이와 달리 일반 제약 분야는 패키지 아이템이 들어있고, LMS나 WMS, ERP와 같은 상위 솔루션과의 인터페이스가 많기 때문에, MES가 필수적이다.

우리가 수주한 프로젝트들 역시 DCS와 MES가 함께 공급이 된 경우도 있지만, 고객사의 성격에 따라, 기본적으로 자동화 시스템만 도입이 된 사례도 있고, DCS와 MES가 모두 도입이 된 사례도 있으며, MES만 도입만 사례도 있다.

특히 올해 수주한 H사의 모 공장 프로젝트는 처음에 DCS를 도입하고 이후, 그 위에 MES를 구축하게 되는 사례로, 한국에서는 처음 시도되는 케이스에 해당한다.

-신케이드가 국내에서 제약이나 바이오 분야 외에 공급된 사례가 있나.

▲신케이드는 Syncade Operation과 Syncade Logistics라는 두 가지의 솔루션이 있다.

Syncade Logistics는 터미널 관리자에게 강화된 도구 보안 및 개선된 자재이동. 제고 제어를 제공하며, 운영자들이 철도, 트럭, 선박, 바지선, 파이프라인으로 운송된 자재의 저장과 유통을 효과적으로 관리할 수 있게 해준다. 또한 모듈의 견고한 자재 추적기능이나 선하 증권과 같이 필요한 문서의 자동생성 기능을 통해 운송/저장기간 동안 고객 및 규제기관에게 자재와 관련한 명확한 문서를 제공한다.

Syncade Operation은 주로 바이오, 제약 위주의 솔루션이며, Syncade Logistics는 오일 & 가스 및 해상출하, 육상 출하와 관련된 터미널 소프트웨어다.

특히, 우리 한국 에머슨에서는 올해, Syncade Logistics로 H사의 5개 터미널 프로젝트를 모두 수주하는 성과가 있었다.

이외에도 국내 실적은 아니지만, 호주의 모 LNG 가스 회사에 신케이드의 모듈 전체가 도입이 됐다. 이처럼 신케이드는 제약이나 바이오 분야 외에, 오일 & 가스나 산업자동화 분야에도 적용이 될 수 있다.

데이터 무결성과 전자배치기록(EBR) 관련사항들로 인해, 제조기업들은 MES 도입을 고려하지 않을 수 없게 됐다.

-지금 얘기한 Syncade Logistics는 원래 에머슨 MES 포트폴리오에 있던 솔루션인가.

▲에머슨에서는 지난 해 6월 ESI(Energy Solution International)사를 인수해서 이 회사의 솔루션을 Syncade에 통합을 시켰다. ESI는 오일 & 가스, 수송 분야의 터미널 관리 소프트웨어 전문 업체로서, 에머슨에서 이 기업을 인수한 이유는 이 회사의 솔루션이 Syncade에 패키지로 통합하기가 쉬웠기 때문이다. Syncade를 다기능화하기 위한 것이 인수 목적으로, 에머슨에서는 오일 & 가스, 더 나아가 셰일가스 시장으로까지 Syncade 시장을 확대해 나가기 위한 노력을 전개하고 있다. 가스를 소스로 사용하는 분야는 터미널이 필요하기 때문이다.

-Syncade의 전자식 배치기록과 관련된 기능적인 이점으로는 어떤 것이 있나.

▲Syncade는 Internet Explore를 사용하는 모든 Thin Client 기기가 지원이 되며, 강력한 그래픽 레시피 엔지니어링 툴을 바탕으로 기존 문서 기록서를 쉽게 전자 문서로 구현할 수 있다. 또한 여러 시스템 정보들을 연동하여 활용할 수 있는 기본적인 Behavior들이 준비되어 생산 환경을 준비하고 일탈사항을 줄이는데 도움을 준다.

특히 Syncade가 타사 솔루션과 차별화되는 특징 가운데 하나는 타사 솔루션은 미리 구성된 엔지니어링 틀을 기본으로 고객의 여러 규정을 맞춰 가는 형식이라면, Syncade는 고객의 상황/의견을 중심으로 하여 좀 더 유연성 있게 시퀀스를 구성해 나가는 방식을 사용한다는 점이다. 이에 따라 고객이 이미 사용하고 있는 방식이나 일탈에 관한 대응방법 등이 훨씬 수월하게 적용되는 이점을 갖게 된다. 이처럼, 에머슨의 Syncade는 ‘활용하기 편한 시스템’을 목표로 하여, 활용의 유연성에 초점을 맞추고 있다.

또 다른 특징은 업계에서 처음으로 Zero 클라이언트를 지원하기 시작하여 노하우를 갖고 있으며, 이외에도 현장에서의 타 시스템들과 DCS/PLC 플랫폼과의 연결방식이 매우 유연하다는 점 역시, Syncade의 강점이다.

-GMP 및 QbD와 관련해서 에머슨 솔루션이 고객에게 제공하는 이점은 무엇인가.

▲국내 제약업계의 수출 확대와 국제규격에 맞는 품질 향상 및 관리에 대한 필요성이 지속적으로 제기되면서, 한국에서도 QbD(Quality by Design 설계기반 품질고도화) 도입에 대한 논의가 있었다. 특히 올해 2월, 한국식품의약품안전처(식약처)가 종근당 등의 3개 제약사에 위탁사업으로 개발한 QbD 모델 공개를 발표하면서, QbD 도입 자체에 대한 관심 또한 높아지고 있다.

앞서도 설명했듯이, 현재 대다수의 의약품 제조시설은 각각의 유닛이 연결되어 있지 않다. 수기로 기록하는 배치기록과 문서들은 인적오류가 발생될 가능성이 높다. 최근의 글로벌 제약 트렌드는 서로 다른 시스템으로 구성된 각 유닛을 통합 관리하는 것이다. 생산시설 전체를 아우르는 자동화된 전자 시스템을 통해 좀 더 높은 효율과 생산성을 추구하기 위해서다.

의약품 품질관리를 위해 정부와 기업이 추구하고 있는 QbD는 의약품 개발단계에서 생산 프로세스 단계의 리스크 평가를 통해 제품에 영향을 줄 수 있는 CPPs(Critical Process Parameters) 간의 관계와 CQAa(Critical Quality Attributes)를 파악해 일탈발생 시 문제점에 대한 해결방안을 찾고, 리스크를 관리해 균일한 품질의 생산을 가능케 하는 접근법이다.

21세기형 GMP(Good Manufacturing Practices 우수건강기능식품 제조 및 품질관리 기준)라고 불리는 QbD는 의약품 생산공정에서 발생할 수 있는 위험성을 개발단계부터 미리 예측하여 체계적인 대처 및 품질관리를 가능하게 하는 시스템이다. 현재 국내 제약 시설에 적용되어 있는 GMP에서는 제조공정과 품질관리가 이원화된 시스템으로 운영되지만, QbD에서는 이를 단일 시스템으로 통합하기 때문에, 실시간 관리가 가능하다는 점이 큰 차이점이다.

에머슨은 QbD 프로그램의 일환으로 MES와 공정분석기술(PAT Process Aanlytical Technology)을 제공하고 있다. 따라서 배치방출시간(Batch Release Time)과 품질보증(QA) 검토 완료시간을 단축하고 계량 및 조제 효율성을 증가시키며, 종이를 사용하지 않는(Paperless) 전사적 운영을 통해 궁극적으로는 더욱 정확하고 편리한 품질관리가 가능해진다.

에머슨의 로즈마운트(Rosemount) 및 마이크로모션(Micro Motion) 계측기와 DeltaV MCS, 내장형 배치분석, 공정모델링 소프트웨어, Syncade 운영관리 소프트웨어 등을 통해 제조공정을 온라인으로 분석하고, 공정변화에 따라 원자재와 운영관리 소프트웨어에 따라 원자재와 핵심자재들을 조절하여 최종제품 생산시기를 앞당기고 생산비용을 최소화할 수 있다.

-한국 에머슨이 제약이나 바이오와 같은 라이프사이언스 시장에서 경쟁력을 가지고 있는 이유는 무엇인가.

▲한국 에머슨은 MES 글로벌 브랜드 업체로서, 한국 시장에서도 올해 제약 및 바이오 분야 독주로 눈길을 끌고 있다. 한국 에머슨은 15년 전 쯤, C사의 바이오 프로젝트를 수주하면서 라이프사이언스 분야를 주도할 수 있는 발판을 마련했다.

당시만 해도 C사 처럼 CMO를 그렇게 대규모로 하고자 하는 기업이 없었고, 프로젝트 수행벤더로서 자동화 시스템 벤더를 선정한 것도 처음이었다. 이 C사의 2차 프로젝트까지 수행하고, 이후 국내 다수의 동물세포 배양 바이오 프로젝트를 한국 에머슨에서 수행을 했다.

기술적인 측면에서 설명하면, DeltaV의 배치방식이 대단히 우수한 것이 중요한 요인으로 작용하고 있다. 바이오 분야는 배치가 핵심인데, 동물세포의 리엑터 배양 배치에 있어서 DeltaV가 적합한 성능을 지니고 있다는 것이 관련고객들의 평가다. 실제로 미국 시장의 바이오 프로젝트에서는 DeltaV가 시장점유율 1위를 차지하고 있다.

한국 에머슨에서 올해 H사 프로젝트를 수주한 것을 계기로, 국내 바이오 시장이 확대될 것으로 예상이 된다.

특히, 한국 에머슨은 국내 공정제어 업계에서 유일하게 MES 수행팀을 조직해서 운영하고 있다. 타 경쟁사들이 대부분 영업만 담당하는 것과 달리, 5~6년 전부터 제약 및 바이오 전담 수행팀이 운영되고 있고, Syncade 수행팀이 1년 전부터 운영이 되고 있다.

유럽과 미국, 한국이 각각 MES 구축 방식이 다르다. 유럽지역은 MES가 도입이 된 지가 오래됐고, 대형 기업들은 수행팀이 잘되어 있다. 그러나 국내시장은 지금 시작된 단계다. 따라서 자동화 개념부터 새롭게 정립을 해야 한다.

우리 한국 에머슨이 경쟁사와 다른 점 가운데 하나는, 프로젝트를 수주하기 전 단계에 개념설계부터 한다는 점이다. S사 프로젝트 역시 프로젝트를 수주해놓고 프로젝트 및 프로세스 관련 개념설계를 하기로 한 사례다.

FEED(Front End Engineering Design)는 IT팀과 자동화팀, QA, QC, 생산 관련 담당자들이 모두 모여서, 기본 디자인에 대한 콘셉트나 TO-BE 프로세스를 디자인하는 작업들이 진행된다.

-최근 수주한 프로젝트로는 어떤 것이 있나.

▲올해 H사 모 공장과 S사 프로젝트를 수주했고, 현재 수주가 유력시 되는 프로젝트가 2 건 정도가 있다.

-올2016년 한국 에머슨의 제약 및 바이오 분야에서의 사업성과를 어떻게 예상하나.

▲전년 대비 300% 가까운 성장을 예상하고 있다.

Recipe Authoring

-향후 바이오시장 및 MES 수요 전망을 어떻게 하나.

▲KIET 자료에 따르면, 글로벌 바이오시밀러(Biosimilars) 시장은 14%의 성장이 예측되지만, 한국 시장은 이보다 높은 19%에 가까운 성장이 예상이 되고 있다.

특히, 앞서 얘기했듯이, 제약업계가 공장을 신·증설하는 추세이기 때문에, 향후 몇 년간 제약업계에서의 MES 수요가 확대될 것으로 보인다.

-에머슨은 퍼베이시브 센싱 전략을 통해 IIoT(Industrial Internet fo Things 산업 사물인터넷)를 강하게 드라이브하고 있는 기업이다. IIoT를 구현하는데 있어서 MES는 어떤 역할을 하나.

▲에머슨의 강점 가운데 하나는, 에머슨은 밸브부터 시스템까지 플랜트를 건설하는데 필요한 기기와 시스템의 75%를 공급할 수 있는 기업이라는 것이다. 또 상위 시스템이 MES와 심리스하게 인터페이스가 되며, 에머슨의 배치시스템이 관련규정에 맞도록 되어있고 검증이 됐기 때문에, 제약회사가 에머슨의 DCS와 MES를 사용하게 되면 밸리데이션이 별도로 필요 없다는 것은 대단히 큰 이점이다.

사물인터넷은 결국 디바이스 간 인터페이스다. 공장 최하단의 센서부터 시작해서 상위 시스템까지 인터페이스하여 IIoT를 구축하는데, 에머슨의 기술을 이용하면 인터페이스에 전혀 문제가 없고, 전 세계적으로 다수의 성공사례를 통해 이미 기술력이 검증이 됐다.

-MES 사업전략은 어떻게 전개해 나가고 있나.

▲MES는 현재 에머슨에서 역량을 집중하고 있는 사업 영역 가운데 하나다. MES 사업을 전개하는데 있어서 중요한 것 하나는 FDA나 cGMP 규정이 계속 추가 및 업데이트가 되기 때문에, 고객에게 시스템 공급업체나 MES 공급업체가 계속해서 라이프사이클 서비스를 제공해야만 한다는 점이다.

MES는 프로젝트 수행도 중요하지만, 설치 이후의 유지와 지원이 대단히 중요한 사업이다.

에머슨에는 실행팀은 물론, 라이프사이클 서비스(Lifecycle Services LS) 팀이 운영이 되고 있어서, 유지뿐만 아니라 새로운 기능에 대한 업그레이드나 시스템 퍼포먼스 체크, 교육 등의 지원을 제공하고 있다.

-Syncade에 새롭게 추가된 기능으로는 어떤 것이 있나.

▲크게 두 가지가 새롭게 추가가 됐다.

첫 번째는 Dynamic Bill of Materials나 Bill of Materials(BOM), Bill of Equipment, Recipe 등의 Dynamic Order Management 기능을 통해 생산 관련변화/변경사항에 유연하게 대처할 수 있도록 하는 기능이 추가됐다. 즉, BOM 등을 유닛과 멀티로 링크시킬 수 있게 되고, 쉽게 관리하고, 오더할 수 있게 됐다.

두 번째는 프로세스 분석기술이나 배치분석, neural nets/MPC 등의 Advanced Control Application을 Syncade와 쉽게 접목시켜서 다방면에서 정보를 사용할 수 있도록 기능이 업데이트됐다. 즉 Syncade에 빅데이터를 접목시켜서, 모든 데이터를 모아서 분석할 수 있도록 기능이 업데이트됐다.

-향후 MES 기술 트렌드를 어떻게 전망하나.

▲앞으로 MES는 보다 사용하기 쉽게 기능이 개선되어 나갈 것으로 보인다. 또한 고객의 기존 시스템과의 인터페이스를 위한 유연성(Flexibility)이 강화가 될 것으로 생각한다.

또 과거, MES는 IT 언어로 프로그램을 했지만, 앞으로는 라이브러리화해서 간단하게 장비이름만 바꿔서 데이터화해서 사용할 수 있도록 패키지화될 것으로 예상이 된다.

-향후 에머슨의 MES 기술전개 방향에 대한 설명을 부탁한다.

▲에머슨에서는 모바일 플랫폼 및 클라우드 플랫폼화를 강화하는데 주력하고 있다. 모바일 기능은 이미 일부 탑재가 되어 있지만, 앞으로는 작업자들이 돌아다니면서 핸드폰이나 태블릿으로 보다 편하게 작업할 수 있도록 모바일 기능을 강화하는 한편, 클라우드로 원격 모니터링이나 서비스를 할 수 있도록 클라우드 플랫폼을 강화해 나가고 있다.

한편, 에머슨은 정밀화학 및 원자력 분야에서도 종종 사업기회를 넓혀나가고 있지만, 라이프 사이언스 시장이 지속적으로 발전해 나갈 수 있는 가능성이 있고, 수요 확대가 예상이 되고 있기 때문에, 라이프 사이언스 시장에 초점을 맞춘 기술전개와 사업전략을 전개해 나가고 있다.