CIM이란 말은 미국이 시스템 기술자 조셈 해링턴 박사가 1973년에 출판한 책에 사용된 것이 최초라 알려져있다. CIM은 Computer Interrated Manufacturing 의 약자로서 '컴퓨터 통합 시스템' 이라 불리어진다. 즉 영문으로 그대로 풀어보면 제조라는 기업의 목표를 효율적으로 달성하기 위해 컴퓨터라는 도구를 이용하여 생산 시스템을 통합화한다라는 기본개념을 추구하는 것이라고 할 수 있다.
CIM 의 정의
CIM이란 단어를 사전적인 의미에서 번역하면 컴퓨터 통합 생산 시스템(Computer Integrated Manufacturing)이라 할 수 있다. 하지만 국제적으로 공인된 CIM의 정의는 없다. CIM에 대한 최근의 정의는 "CIM이란 제조 및 사회환경의 급속한 변화에서 기업이 생존하기 위해서 국내 외 경쟁사를 이기기 위한 전략계획을 수립하고 이를 달성키 위해 많은 개념과 다양한 방법을 활용하여 구축한 총체적인 통합시스텀" 이다. 다시 말해, 전략계획을 통해 세계의 경쟁에서 이길수 있는 제 품울 개발하고, 제품 설계부터 제작에 이르는 모든 프로세스를 컴퓨 터를 이용하여 설계 분석하고, 피드백(Feedback)을 통하여 좋은 제품울 신속하게 생산할수 있도록 프로세스를 개선시키고, 제조현장에 서는 생산성을 극대화시키기 의해 시장조사는 물론 제품 생산에 있 어서 공정의 순서,수요자재의 공급, 창고관리 및 재고관리 등 생산 계획 및 관리에 관련된 모든 요소들의 최적화가 이루어지도록 제반 개념과 방법을 활용하여 구축한 통합관리 시스텀인 것이다.
CIM을 우리나라에선 "공장자동화"나 "무인자동화" 또는 "대형 컴퓨 터 시스텀" 정도로 알고 있다. 이러한 CIM 개념의 오류는 CIM 을 설정하는데 많은 혼선이 있게 할뿐만 아니라 필요이상의 설비확 대로 투자증가가 야기되어 경영자로 하여금 CIM 구축에 대한 의사 결정을 어렵게 한다. 특히, 관리계층에 있는 사람들은 작업자를 줄이 기 위한 수단으로 CIM 구축을 고려하는 것이 일반적인 경우인데 다 행히 최근 CIM에 대한 견해가 호전되고 있다. CIM을 앞서 언급한 것처럼 "개념"이나"철학"으로 이해하는 경영인이 점점 줄어드는 대신에 "기업생존을 위해 생산 속도를 향상시키거나 제조환경 변화에 대처하는 구체적 방법의 하나" 로 인식하기 시작하는 것은 다행스러운 일이라 하겠다.
CIM 구축이 성공하기 위해서 Charles M. Savage는 국가의 고유한 환경과 문화가 중요한 요소라고 지적하고 있다. 이는 외국으로부터 우리나라에 도입된 CIM에는 우리의 환경과 문화가 고려된 것이 아니라 외국의 환경과 문화적 배경을 근거로 시스템이 구축된 것이기 때 문이다. 우리나라의 CIM은 개념이나 이론전개에 있어서 미국이나 일본의 CIM과는 거의 차이가 없으나, 구축하는 방법은 우리 나라와 우리 기 업에 필요한 모든 요소들을 중심으로 구축되어야 한다. 즉 생산 현장 을 중심으로 필요한 모든 문제점을 체계적으로 졔거한 다음 CIM을 구축해야 하는 것이다.
CIM은 세계의 기업환경이 요구하는 유연성 있는 생산시스템으로서 종래의 소극적인 생산방식을 탈피한 적극적인 생산방식이라 할 수 있다. 즉 수주에서 제품의 출하까지 일련의 생산활동을 유기적으로 연결하여 물품과 정보변화의 흐름을 신속하게 파악하고 적절하게 대응할 수 있는 생산방식이 바로 CIM이다.
최근들어 급격히 CIM(Computer Intergratd Manufacturing)에 대한 관심이 높아지고 있다. 머시닝 센터(Machinging Center)나 유연생산시스템(FMS:Flexible Manufacturing System)의 연장선상에 CIM이 있다고 하는가 하면, CAD/CAM/CAE를 중심으로 논하기도 한다. 또 일본의 독특한 생산방식에 대항하기 위해 미국은 최근들어 급격히 CIM(ComputerIntergratd Manufacturing)에 대한 관심이 높아지고 있다. 머시닝 센터에 CIM으로 대항한다는 설도 있고 머리속에서 생각한 대로의 물건이 자동적으로 설계, 제조되어 나온다는 SF적인 CIM공장에 대한 이야기도 있다.
CIM발전과 더불어 미국방성에서 출발하여 광속의 상거래 개념으로 이해되는 CALS가 도입되고 있으며 새로운 연구분야로 EC(Eletronic Commerce)와 더불어 각광을 받고 있다.
CIM 도입효과
CIM을 성공적으로 구축했을 때 얻을 수 있는 효과는 단순히 절감되는 인원이나 비용측면보다는 유연한 생산시스템의 구축으로 비즈니스의 신속화, 즉 제품의 적시개발은 물론 자재의 구매부터 생산까지, 제품의 수주에서 출하까지의 총체적인 시간 단축까지 기업 내의 전체적 연계에 의한 전략적 협업관계의 구축이다. 실제 미국 주요기업들의 CIM 적용효과는 National Research Council의 보고 자료에 의하면 다음과 같이 나타나 있다.
인건비 절감 5 - 20 %
설계 및 엔지니어링 비용 절감 15 - 20 %
엔지니어 능률 향상 3 - 35배
제조현장 생산성 향상 40 - 70%
생산리드타임 단축 30 - 60 %
공정재고 감축 30 - 60 %
설비 생산성 향상 2 - 3 배
제품품질 2-5배
3. CIM의 기술 & 구축
CIM 구축에 필요한 요소기술
CIM 요소기술이란 기반기술의 구체적 부분을 뜻하며 기반기술이 가능하기 위해서 빠져서는 안 될 중요한 요소이다. CIM 기반기술과 요소기술을 구분한 것은 이들이 서로 밀접한 관계를 맺고 있으므로 이해를 돕기 위해 설명상 체계적으로 구분해 놓은 것이다. SME 에서 제정한 CASA의 Enterprise Wheel에 의하는 것이 지극히 타당적이다.
1. 기반기술-Data Base, Network, System 관련기술
2. 관리기술-MRP/MRP2, JIT, OPT, Quality Control
3. 분석기술-Simulation, OR, Benchmarking 등이 필요
4. 응용기술-사용자에게 편리함을 주기 위한 사용자 Interface와 의사결정을 지원하기 위한 인공지능 필요
5. 설계기술-CAD/CAM/CAE 등이 필요하다.
CIM의 단계별 구축내용
가) 제 1단계
각 부문의 업무를 효율적으로 진해하기위해 필요한 시스템 환경을 구축한다. 본사에서는 사무 합리화를 행하고 의사결정을 제외한 모든 업무를 시스템이 대신한다. 판매부문에서는 시장의 정보 검색으로부터 견적 작업까지 시스템화 하고, 연구.개발부문에서는 CAD,CAE등이 도입되어 복잡한 설계작업을 효율적으로 진행하게된다. 제조부문은 현장상황을 반영한 생산계획을 수립하고 계획에 따라 물류의 움직임을 정확히 파악하고 예저대로 제품을 출하하기 위한 시스템이 도입된다.
나) 제 2단계
2단계는 부문간에 발생하는 낭비를 줄이고 회사 전체가 효율적으로 업무를 진행하기 위해 시스템 환경을 구축한다. 이 시스템 환경은 그 범위가 전사를 지원할 수 있도록 '전체 지원 시스템'의 성격을 갖는다. 또한 통합 환경하에서 사용자는 시스템을 자유롭게 사용할 수 있어야 한다.
다) 제 3단계
3단계에서는 1,2단계에서 조성한 시스템 환경을 주어진 목적하에서 이용할 수 있도록 팀을 구성한다. 이 팀은 구축된 시스템 환경을 이용하고, 상호 정보 공유를 하고 신제품의 개발, 생산기획, 판매계획 등의 업무를 동시에 진행한다. 이러한 움직임은 주로 지적 생산을 하는 기획, 판매, 개발 등 간접부문과 업무를 직접 추진하는 직접부문과 같이 준비하고 기획함으로 문제 해결이 가능하다.
CIM구축에 필요한 구성요소
네트웍기능과 프로세서의 통합을 커뮤니케이션 측면에서 지원할 수 있는 네트웍은 CIM구축의 기초를 이루는 매우 중요한 요소이다. 전체적 운영을 생각해 볼 때 기종이 다른 시스템간의 정보교환은 필수불가결한 사항이며, 이를 위한 표준화, 개방화의 실태를 파악하여 대처해 나가야 한다.
MRP/JIP 제조업체의 업무 프로세스 근간은 MRP이다. MRP는 계획중심형으로 논리가 단순 명쾌하며. 관리자 측면에서 기업의 현상을 한눈에 알아 볼 수 있도록 한다. 그러나 MRP는 한편으로는 현장운영 면에서 약점을 갖고 있으며 정보시스템에 치우치기 쉬운 면이 있다. MRP로 기본체계를 정립하고 현장 레벨에 간판을 이용한 JIP방식으로 조정 기능을 갖도록 하는 것이 필요하다.
CAD/CAM/CAE/CAT CAD를 단지 도면 작성의 도구로서만 사용한다면 큰 부가가치를 창출할 수 없다.패러매트릭 기능은도면의 재이용을 촉진하며,솔리드 모델링은 설계와 생산 기술의 시뮬레이션등의 CAE분야로 확산된다. CAD시스템의 금형설계에서 NC가공 데이터의 자동생성과 네트웍을 통한 DNC로 통합되면 CAM 분야로 발전된다. 즉, 기술 분야의 EWS(Engineering Workstation)의 이용도는 기업기술력의 수준을 나타낸다.
POP (Point of production) CIM 은 물류의 흐름과 정보흐름이 일치를 강조하며, 이를 위해서는 물건이 움직이는 발생원에서 데이터를 파악하는 것이 필요하다. POP의 방식에는 바코드, 센서, 현장용 키보드 등의 설치 환경에 적합하도록 선택되어져야 한다. 선택시 고려사항은 경제성, 입력의 부담정도, 상위 기능과의 인터페이스, 현장으로의 피드백 기능 등이 있다.
인공지능 (AL) 일부 대형 플랜트의 설비 진단에전문가 시스템을 적용한 예가 있으나 인고 지능 기술은 아직 실용화 되지 못하고 있다. 향후 CIM 분야에서의 유력한 적용 영역은 생산 스케줄링 분야이다.스케줄링 분야는 사람의 경험과 기술에 의존적이며 고객의 다양한 요구와 유연한 생산체계에서의 활동적인 스케줄링은 인간 능력의 한계를 벋어날 것이다.CAD/CAM/CAE 분야와 제조공정에서의 자기 진단, 자기회복등에 대한 인공 지능화도 종종 논의되고 있다.
컨커런트 엔지니어링(Concurrent Engineering) 시장요구의 다양화로 제품 수명이 짧아지고 있다. 시장을 우선적으로 점유하는 것이 중요한 과제로 대두되고, Time-to-market이 이윤 증대의 중요한 점이 되고 있다.맥킨지의 조사자료에 의하면 개발비용이 50% 증가할 경우 손실이 3.5% 인 반면, 출하가 6개월 지연되면 33% 의 손실이 발생된다고 한다. 컨커런트 엔지니어링의 실시요건으로는 데이터, 기술, 노하우의 체계적인 정비가 필요하다. 이를 위해서는 엔지니어링 데이터 베이스의 구축이 필요하며, 컨커런트 엔지니어링은 향후 기술 분야의 CIM 구축에 핵심이 될 것이다.
FMS/FA 로봇, 자동삽입기 등을 이용한 기계화, 단위 자동화를 넘어선 시스템적 자동화가 기본개념으로 요구된다. 정보의 전달 및 공유에 의해 계획과 실적의 피드백이 상호보완하는 체제에서 개선이 이루어진다. 유연생산 체제의 개념은 다품종 소량생산의 시장요구에 대처할 수 있는 방안으로 검토된다. GT, 한 개 흘리기 방식, 혼류생산등 FMS로 가기 위한 많은 기술과 노력이 요구되고 검토되어야 한다
CIM 구축을 위한 정보처리기술
CIM 시스템에서는 모든 부분에서 컴퓨터가 사용되고 있다. 최근 컴퓨터 이용상황은 컴퓨터의 본래기능인 계산처리 기능을 뛰어넘어 정보처리를 주된 기능으로 한다. 여기서는 하드웨어적 단위개체로써 컴퓨터를 활용하고 있으나 기능적으로는 실태를 바로 나타내는 프로세서를 말한다. CIM시스템의 경영관리면의 MIS 영역에는 OA 컴퓨터가 IMS(Intelligent Manufacturing System) 영역에서는FA컴퓨터가 주체가 된다.
1. CAD 시스템
CAD 설계는 인간의 창조적 활동으로 생성된 개념을 도형 혹은 입체구조로써 표현하는 장치이며, 인간과 기계의 대화적 작업을 가능하게 하는 장치이다. 여기서도 도형처리 기능과 애플리케이션 소프트웨어를 핵심으로 한 프로세서가 중심이 된다. 그밖에도 설계자와의 대화장치를 이루는 머신 인터페이스와 설계에 필요한 자료를 축적하는 데이터 베이스 시스템이 결합되어 기본적 CAD 시스템이 구성된다. 데이터 베이스는 내장 파일 구조 타입으로부터 외부자원에 의존하는 타입에 이르기까지 광범위하다.
2. CAM 시스템
CAD와 N/C의 결합에서 출발한 CAD의 개발은 일찍이 플랜트 전체의 통합을 가능하게 하는 '생산공정준비', '생산공정제어'의 기능을 갖고 있다. 또한 CAD는 플랜트 운영의 주역이 되고, CIM 시스템 통합의 핵심적 중추기능을 갖는다.
3. FA 프로세서
현재 시장에서 여러 종류의 프로세서가 있는데, CIM 환경에서 FA에 사용되는 프로세서를 규모적으로 분류하면, 퍼스널 컴퓨터 베이스형, FA전용형, 미니컴 베이스형의 세가지로 분류된다
4. N/C 시스템
자동공작 기계는 디지털 신호로 구동하는 서브모터에 의해 작동된다. N/C 시스템은 CAD로부터 출력한 정보를 공작기계에 전달하는 정보로 변환시키는 프로세서 기능을 수행하는데, 매체로서 종이테이프 등이 이용된다. 한 개의 수치 정보에 따라 공작기계는 하나의 동작을 행하며, 작업동작이 바뀔 때마다 수치데이터 테이프를 갈아 끼운다.
5. 컴퓨터 지원생산(CAP)
CAP는 CIM을 지탱하는 하나의 기둥이지만, CAD, CAM과의 밀접한 정보교환을 기초하여 생산전반을 원활하게 진행시키는데 중요한 기 능을 한다. 결국 CAP는 일정계획 즉 생산 계획을 뜻하며 이는 수요예측기능, 수주선택기능,생산계획기능, 재고관리기능으로 나눌 수 있다. 이러한 기능은 마케팅관리와 물류계획등으로 통제될 수 있다. 적기에 적량 의 물건을 공급한다는 문제뿐만 아니라 판매까지도 CIM에서 통합한 것이 바로 이 CAP인 것이다. 이는 네트워크의 발달로 가능하고 이 분야에 지식공학 및 인공지능을 응용하여 시스템을 구축하여야한다. 다음의 그림은 지식공학을 응용한 생산계획 시스템의 예로 ISTOP (Intelligent STrategic and OPerational system)이다. 이는 얼마간의 지식베이스의사결정시스템을 분권적으로 분산 배치한 시스템이다.
각 역할을 살펴보면 분산DB는 자원, 설비, 주문에 관한 정보이고 전 략적 계획 모듈은 지식베이스와 의사결정시스템으로 구성되고 여기 서 생산자원 및 재고 평균리드 TIME이라는 포괄적인 수주에 관하여 분석이 이루어지고 전략적 경영목표에 대한 관련성을 조사한다. 기준일정계획 모듈은 지식베이스와 의사결정시스템으로 구성되고 최종제품의 제조일정을 고객수요에 맞추도록 계획을 공장수준의 실 행가능성과 전략적계획과 조화시켜 결정되도록 지원한다. 전술적계획 모듈은 워크수준의 모듈로서 지식베이스 조언시스템으로 구성되어 있다. 이는 각 워크센터를 지원하면서 전략적계획 모듈, 기준일정계 획 모듈 및 다른 워크센터 각각의 계획과 조화된 계획을 세워 일정을 작성한다.
이처럼 CAP도 지식공학을 응용하는 쪽으로 발전을 하고 있다.
4. CIM의 실태
우리기업의 현상
1.우리기업의 일반적 문제점
실적 또는 양중심의 관리풍토 또는 사고방식
결과 중시의 양적관리지표에 의한 평가방법
업무의 수작업량이 많다.
업무 프로세스가 일관적이지 못하다.
타 부문과의 긴밀한 정보 교류가 없다.
데이타가 부정확하다.
2. 분야별 문제점
1) 영업 판매관리의 문제점
-고객주문의 비 효율적인 관리
-수주예측의 정확도가 낮고 영업정보에 대한 신뢰도가 낮다
-수주내용(주문사양, 주문양, 주문취소)이나 생산계획의 변경이 많고 변경시 대응 기준이 없다.
2) 제조현장의 문제점
-생산계획 수립의 원칙이 없다.
-생산계획의 변경이 잦고 계획변경의 기준이 없다.
-계획에만 그치는 생산계획
-계획과 실적의 원인 & 차이 분석을 하지않는다.
3) 품질관리의 문제점
-품질에 대한 인식이 잘못되었다.
-불량을 줄이기 위해 많은 편법이 도입되어 실제 발생되는 불량률이 왜곡되는 경향이 많다.
-불량에 대한 책임이 만든사람에게 돌아가지 않는다.
-품질이력 관리체계가 안되어 있다.
4) 자재관리의 문제점
-자재계획 수립의 원칙부재
-전산재고와 실물재고가 맞지 않는다.
-기준정보와 그 관리체계가 부재
-구매 진척 상화을 제조 현장이 알지못한다.
5) 시스템의 문제점
-업에 맞는 전체적인 시스템 개념의 부재
-사용하지 않는 시스템이 많다
-관리중심의 시스템이다
-시스템간의 연결부족으로 데이타가 중복입력된다
-대형호스트 중심의 시스템이다.
-사용하기 복잡한 시스템이다.
국내기업 CIM 구축의 장애요인 & 구축성공의 필요요인
1. CIM의 잘못된 개념
- CIM을 기술지향적인 공장자동화 또는 무인공장으로 본다
- CIM을 작업자를 줄이거나 대치하는 수단으로 본다
- CIM은 매우 크고 복잡한 시스템으로 본다.
- CIM은 처음부터 끝까지 경영측에서 주도하여야 한다고 본다.
2. CIM 구축성공의 필요한 요인
- CIM추진은 최고 경영자에서, 구축은 제조현상에서 부터 시작한다.
- CIM추진을 위해 전담 Task Focus 팀이 필요하다.
- CIM에는 구축시 필요한 요소 기술을 지원하기 위한 외부 전문가가 필요하다.
- CIM은 수학방정식과 달리 정확한 해답이 없다.
- CIM에서 보안유지가 중요하다.
- CIM은 구체적인 청사진에 의해 단계적으로 구축되어야 한다
외국의 CIM모델들
1 The IBM concept of CIM
- BM은 거의 or 전혀 변화 없이 다양한 산업에서 사용되어질 수 있는 제품을 착안
- 자동화되어지는 공장의 제품, 방법, 절차가 변화되는 것은 필수적이라고 보았다.
- COPICS라고 불리우는 시스템을 개발.
- 서로다른 각종 데이터를 처리하기 위해 통신, Database , 프리젠테이션 기술을 개발하였다.
- IBM은 COPICS구조 안에서 그들 자신의 hardware와 software의 해를 향상시키기 위해 노력 → 현재 연구되고 있는 많은 CIM개념이 IBM개념에서 영향 받음
2. The NIST-AMRF hierarchical model
- NIST(National Institute of Standards and Technology)에서 제안
- NIST 모델은 제조를 위한 제어 system의 구성이 매우 용이
- 경영정보 system(MIS), 제어 system, design과 계획 system으로 구성
- 경영정보 system(MIS), 제어 system, design과 계획 system으로 구성
3 The Siemens concept of CIM
- CIM은 계획, 판매, 구매, PP&C, CAD, CAQ, CAM의 주 기능들로 구성
- 이 기능들은 집중적인 정보흐름에 의해 상호 연결
- 특징 : 회계, 인사, 재정을 구성하고 있는 CAO (Computer Aided Organization) 활동을 합체
- 공장에서 폭 넓은 data처리 및 system에 관한 요구 사항들을 구체화
- 고려사항 : batch 형태와 대량 생산, 다양한 생산 system의 배치와 조립 위치
- key point : Siemens 모델은 CIM의 일반적인 측면뿐만 아니라 더 나은 복잡성을 제조업자에게 소개하는데 알맞다.
4 The Digital Equipment Corporation CIM concept
요점 :
- 모든 기업 기능을 지원. 좋은 system 개요를 지원, 재생 package에 하부 기능들을 모듈화. 쉬운 system 구성을 위한 interface를 매우 명백하게 정의
- 분배 system을 위한 networking 서비스(업무기능, data구조, 하부구조, 정보 system의 통합)
5. DEC
DEC( Digital Equipment Corporation )의 CIM 개념은 컴퓨터를 이용하여 기업 내 모든 활동을 정보 처리의 통합으로이루는 것으로, 개방된 CIM시스템을 계획하고 실행하기 위해 참조 서류를 제공한다. 전 통제 시스템은 기능적 모듈로, 또 이는 비즈니스 간의 자료를 반영한다. 이 모델은 전체적 개념인 뛰어나 모든 기업의 기능을 지원하게 되어 있고 고객의 요구에 따른 사용이 쉽게 되어 있다.
국내 CIM구축사례
1. B회사는 장치산업회사로서는 최초로 CIM구축을 한 회사로, 1970년 이래 독점적 시장환경에서 생산규모 확대에 주력했다가 1990년대에 들어서면서 신규 경쟁업체의 등장으로 변화를 필요로 하게 되었다. B사는 사무자동화(OA), 공장자동화(FA), 엔지니어링(EA) 각 부문을 3단계로 나누고 부문별 추진 팀을 구성하여 기본 설계를 하였다. 3단계로 나눈 CIM구축작업 중 1단계 동안은 단위 자동화 및 사무자동화, 기능 통합화를 목표로 설정하여 OA부문 개발을 완료하여 경영정보 시스템(EIS), 관리,담당자 시스템(MIS), 개인서비스 정보 시스템(PSIS)의 3개 시스템 및 각각의 하위 시스템들을 구축하여 관련업무의 효율적인 처리를 가능하게 했다.
2. 타이어 업계 - 금호
60년 창업 이래 각종 타이어를 생산하는 금호는 89년 3개월간의 파업으로 인해 국내 시장에서의 위치가 전락하였고, 미쉐린, 브뤼스톤 등 세계 3대 타이어 업체가 1993년부터 국내 시장에 진출함에 따라 경쟁력 향상을 위해 CIM구축을 하게 되었다. K사는 80년대 말 미국 U사의 SPEC를 도입하였고, 이의 완성에 따라 본격적인 CIM구축을 위한 상세설계를 위해 외부 전체업체를 선정하기로 하고, 연구 조사 끝에 S사를 선정하기로 했다. 통신을 중요시한 K사는 네트워크 프로토콜 사용을 위해 GM사의 MAP3.0을 채택했다. 또한 DAS(Data Acquisition System), 생산라인 모니터링과 통제, 통계적 공정관리 SPC(Statistical Process Control)등의 부문과 관련 부문을 개발하여, 타이어 제조공장으로서는 국내에서 최초로 모든 PLC(Programmable Logic Controller)와 PC가 연결되는 Multi ? Tasking이 가능하도록 시스템을 구축하였다