｢정보시스템연구｣ 제19권 제4호

한국정보시스템학회

2010년 12월, pp. 233～252

工程管理의 效率性 提高를 위한 RFID시스템 構築에 관한 硏究

- “E”社 事例를 中心으로-

* 울산컴퓨터뱅크, ceo@iucb.co.kr

** 울산대학교 경영대학 경영정보학과, ypark@mail.ulsan.ac.kr, 교신저자

김원덕*․박용태**

			<목 차>
Ⅰ. 서론 Ⅱ. RFID시스템에 관한 선행 연구 2.1 RFID의 정의 및 장·단점 2.2 RFID 적용 가능분야 2.3 국내·외 산업별 RFID 적용사례 Ⅲ. “E”사(社)의 RFID시스템 추진 배경 및 개발 절차 3.1 현황 및 문제점 3.2 기대 효과 3.3 시스템 설계의 기본방향 및 개념도 3.4 RFID시스템 구축 전(前)·후(後)의 공정흐름도 및 업무흐름도				3.5 프로젝트 일정관리 IV. RFID시스템의 구현 4.1 RFID시스템의 개요 4.2 시스템 구축 후(後) 주요 구현 화면 V. 시스템 도입 효과와 시사점 및 향후 계획 5.1 RFID시스템 도입 효과 5.2 시사점 5.3 향후 계획 VI. 결론 참고문헌 <Abstract>

Ⅰ. 서 론

최근 정보시스템의 도입을 통한 생산 공정관리의 기술이 발전함에 따라 자동차산업의 생산시스템도 점차적으로 모듈 생산방식으로 전환됨에 따라 생산관리 업무에도 많은 변화가 일어나고 있다. 완성차 회사들은 필요한 부품을 필요한 만큼 필요한 시간에 완성차 공장에 조달하는 것을 목표로 하던 부품 조달방식(JIT: Just-in-time)에서 필요한 부품을 필요한 형태 및 순서로 필요한 시간에 조립 공장에 조달하는 것을 목표로 하는 모듈(module) 조달방식 (JIS: Just-in-sequence)으로 바꾸면서 점차 향상된 생산관리를 추구하고 있다. 그리고 자동차부품 제조회사들 역시 모듈 조달방식을 위한 생산 공정의 효율적인 관리를 위해 제반 시스템을 개선함으로써 조직 전반의 가치사슬(value chain)을 효율적으로 운영하는 효과를 기대할 수 있을 것이다. 최근 많은 기업들이 업무 효율을 향상시키기 위하여 RFID(Radio Frequency IDentification; 전자식별)기술을 응용한 정보시스템을 공정관리, 물류유통 및 운송, 공급망관리(supply chain management), 신용카드, 보안 분야에서 사용하고 있으며 (최상래와 김현지, 2004; Kim and Garrison, 2010; Kourouthanassis and Roussos, 2006; Want, 2006), 이를 반영하듯 국내 RFID시장도 2009년에는 2008년에 대비 49.4% 성장한 연 6,241억 원 규모를 형성할 것으로 전망되며 2012년에는 약 13∼19％의 성장이 예상되고 있다 (김희진, 2009).

	工程管理의 效率性 提高룰 위한 RFID시스템 構築에 관한 硏究

｢정보시스템연구｣ 제19권 제4호, 2010년 12월

환경의 불확실성(Grover and Goslar, 1993)과 경쟁업체와의 경쟁관계(이재범 외, 2006)가 기업으로 하여금 정보기술의 도입과 활용에 영향을 미치는 것처럼, 자동차 범퍼(bumper)를 생산하는 "E"사(社)는 제조업의 특성상 복잡한 설계와 생산라인을 운영하고 있으며, 경쟁우위를 확보하기 위해서는 수요자의 납기단축요구 충족, 새로운 공법의 출현 등과 같이 급변하는 환경변화에 신속하게 대응할 수 있는 효과적인 생산관리시스템의 구축이 중요하다고 인식하고 있다. "E"사(社)는 이미 ERP시스템을 운영하고 있으나 제조현장과 실시간으로 데이터를 송·수신 하는 데 어려움을 겪고 있다. 구체적으로 "E"사는 커뮤니케이션의 비효율성, 작업자의 생산현황 데이터 입력 미숙에 따른 제품의 관리능력의 편차로 인한 불량제품 이력 파악의 어려움, 완성품 대비 자재손실을 파악의 어려움, 생산이 완료되기 전까지는 원래의 생산계획대비 생산 진도를 알 수 없음 등의 문제점을 가지고 있다.

본 연구는 "E"사(社)가 RFID를 응용한 생산 공정관리시스템 구축의 효과로서, 첫째) 각 공정별 제품생산 관련 데이터의 실시간 수집, 둘째) 각 공정에 할당된 부하에 대한 생산 진척 정보 실시간 파악, 셋째) 기존의 기간업무시스템 및 ERP시스템과의 연계를 통한 원활한 정보 흐름의 프로세스 구축 등으로 인한 생산성 및 품질향상의 성과를 거둔 것을 보여주고자 한다. 그리고 본 연구는 시스템구축 과정에서 나타난 문제점들과 해결방안 등을 제시하여 향후 유사한 생산 공정관리시스템을 구축하고자 하는 기업에 실제적인 시사점을 제시하고자 한다.

Ⅱ. RFID시스템에 관한 선행 연구

2.1 RFID의 정의 및 장·단점

RFID는 소형전자 칩과 안테나로 구성된 전자 태그(tag)를 사물에 부착하여 전자 태그의 고유 주파수를 통해 사물을 인식하여 기존 정보시스템과 실시간으로 정보를 교환·처리할 수 있도록 하는 기술이다(Laudon and Laudon, 2010). 한 개의 RF태그를 판독하는 시간이 수 밀리세컨드(millisecond)에 불과하기 때문에 데이터의 전송속도에 비례하여 다수의 태그를 동시에 인식할 수 있으며, 주파수가 높은 마이크로파방식 RFID시스템에서는 수백 개, 저주파 RFID에서는 수십 개의 무선 태그의 동시 인식이 가능하다. RFID기술은 바코드(barcode)에 비해 고속으로 정보처리가 가능하며, 내구성이 뛰어나고 정보량을 바코드보다 월등히 많이 저장할 수 있다. 반면에 RFID시스템은 일반적으로 주변 환경에 금속 물질이 있거나 태그가 부착되는 사물에 금속으로 된 부분이 있을 때 전파 간섭이 일어나는 것이 단점으로 지적되고 있다 (Lampe et al., 2005, p.79-81). 하지만 RFID기술이 지닌 잠재적 역량으로 인하여 여러 산업에서 공급망관리, 물류관리, 판매관리, 보안, 전자카드 등 다양한 분야에서 업무 효율의 향상을 위해 활용되고 있다.

2.2 RFID 적용 가능분야

국내에서는 RFID기술 및 응용시스템이 정보통신부와 산업자원부를 중심으로 u-센스 네트워크(USN) 구축을 위한 정책적 노력의 일환으로 추진되어 왔으며 (안종규, 2003), RFID 공급 기업들은 RFID 관련 활성화 예상분야를 물류관련 서비스가 36.1%로 가장 높게 예상하고 있으며 그 뒤를 이어 보안·방범이 23.5%, 유통서비스가 18.5%, 도로·교통이 14.3% 순으로 보고 있다 (김희진, 2009). RFID기술 및 응용시스템은 신원확인 및 보안, 물류·유통, 금융, 군사, 의료(이은군, 2004; Tu at al., 2009), 등과 같은 다양한 분야에서 여러 가지 형태로 응용되고 있다.

2.3 국내․외 산업별 RFID 적용사례

남익현(2005)은 국내·외에서 RFID기술이 적용되고 있는 사례들을 분석하여, RFID기술과 응용시스템들이 아래와 같이 여러 산업에서 다양한 형태로 사용되고 있음을 보여주고 있다.

서울 은평 구립도서관은 종합자료실에 소장하고 있는 6만 권의 장서에 RFID 태그(13.56MHz, 수동형 태그)를 부착하여 무인 도서대출·반납이 24시간 가능하게 하였다. 또한 RFID기술의 도입이 도서관으로 하여금 자료 및 도서의 파악·추적, 도난방지를 위한 게이트웨이 안테나, 장비 상태를 모니터링 하는 원격관제프로그램 등이 가능하게 하였다.

삼성테스코를 중심으로 한 컨소시엄은 RFID를 부착하는 상품의 재질과 판독환경의 차이에 따라 RFID의 인식률이 상이하게 나타남을 보여주었으며, 안정적인 인식률을 유지할 수 있는 기술의 지속적인 개발과 RFID기술의 적용을 위한 비즈니스프로세스 개발의 필요성을 지적하였다.

(주)북센은 물류센터에 사용되는 모든 운반용기(버켓, 팔레트)에 RFID 태그를 부착하여 작업의 효율 향상을 시도하여, 물품의 재고조사와 반출에 있어 인력·시간·비용의 절감효과를 거두었다. 또한  C.J.를 중심으로 한 컨소시엄은 박스 단위의 게임기에 RFID칩을 부착하여, 재고 파악시간을 단축시키는 효과를 거두었다.

한국 국방부는 부대자산의 효율적 관리 및 유비쿼터스(ubiquitous) 국방탄약관리시스템을 추진하기 위하여 RFID를 도입하였다. U-국방탄약관리시스템 도입 후 탄약수불 관련 행정 부담을 획기적으로 줄일 수 있었으며, 재물조사 시간의 단축 및 탄약고 저장 공간의 효율성 향상, 안전 위반사항 등을 사전에 판단할 수 있게 됨으로써 저장기준 위반에 따른 안전사고 요인을 제거할 수 있었다 (김진원 등, 2006).

2006년에 "A" 항만터미널은 RFID를 이용한 게이트 시스템을 구축하였다. RFID 시스템 구축으로 인하여 "A"터미널은 컨테이너의 게이트통과시간 단축, 게이트 주변의 교통 혼잡 완화, 관련 사회경제적 비용 절감, 보안등급 관리와 차량 출입통제의 용이 등과 같은 효과를 거두었다 (이석용 등, 2006). 상기에 서술된 국내 RFID기술 적용사례는 <표 1>과 같이 요약될 수 있다.

<표 1> 국내 RFID기술의 적용 선행사례 요약(자료: 남익현, 2005)

적용분야	주요내용 및 효과
도서관 (서울 은평 구립도서관)	도서관 자료대출 및 반납 관련 대기시간의 단축, 잘못 위치한 자료가 크게 감소, 사서의 도움 없이 이용자가 원하는 자료를 신속· 정확하게 찾을 수 있음
상품 (삼성테스코 컨소시엄)	상품의 재질과 판독 환경에 따라서 인식률이 상이하게 나타남, 안정적인 인식률을 유지할 수 있는 기술의 지속적인 개발이 필요함
출판물유통 ((주)북센)	모든 운반용기(bucket, pallet)에 RFID 태그를 부착하여 작업 효율향상 시도, 물류관리에 있어 인력·시간·비용의 절감효과
물류관리 (C.J., GLS 컨소시엄)	물품 검수시간 단축, 재고 보유 일수 파악 용이, 재고관리 정확성 향상 및 인력의 효율적인 배치 가능
국방 (국방탄약관리시스템)	탄약 일일 결산 및 분석을 실시간 처리 가능, 행정 부담을 경감 및 탄약 수불 시간 단축, 탄약 재고파악에 소요되는 시간 20%이상 단축, 탄약의 분실방지 및 안전사고 예방이 가능
항만 컨테이너터미널	컨테이너의 게이트통과시간 단축, 게이트 주변의 교통 혼잡 완화, 관련 사회경제적 비용 절감, 보안등급 관리와 차량 출입통제의 용이

국외 RFID기술과 응용시스템에 관한 일부 선행연구는 다음과 같다. 타이완에서 SARS(Severe Acute Respiratory Syndrome)의 확산을 방지하고 신속한 대처를 위하여 감염지역 및 감염인원에 대한 추적관리를 목적으로 병원 의료진에게 RFID 태그를 부착하여 의료진의 행동경로를 추적 관리하기 위한 SARS제어시스템을 구축하였다. 이는 SARS와 같은 전염병의 경로추적 등에 RFID기술를 이용함으로써 인간의 생명 및 안전과 직결되는 고부가가치 프로세스를 구축할 수 있다는 것을 보여주고 있다.

일본의 나리타공항의 수하물관리시스템에 RFID 응용하였다. RFID시스템 구축 후 나리타공항은 항공수화물의 적재 및 분류작업에 많은 시간과 인력을 절약하였을 뿐 아니라 수화물 판독오류를 줄이고 수하물관리의 정확성을 높이는 효과를 거두었다.

미국 국방부는 2005년 1월부터 RFID기술을 사용하여 군수물자 재고관리의 효율성을 향상시키고 인력 절감과 인적자원의 효과적인 재배치를 위하여 국방조달 물품에 대한 RFID 태그 부착 의무화를 시행하여, 궁극적으로 전투기능의 강화와 업무프로세스의 유연화를 달성할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.

영국 최대의 소매 유통업체인 Marks & Spencer사는 재고 및 물류관리의 효율성을 높이고자 식품운반용 tray, dolly, roll cage, pallet 등에 350만 개의 RFID 태그를 부착하여 활용하는 공급망관리(supply chain management) 프로젝트를 수행하였다. RFID시스템으로 인한 물류작업의 정확성 향상으로 Marks & Spencer사는 10년간 5,000만 유로 이상의 물류관리 비용절감을 기대하고 있다.

독일의 Metro Group Future Store사는 고객이 쇼핑을 더 쉽고 편리하게 할 수 있는 환경을 제공하고자 RFID시스템을 구축하였다. RFID시스템 도입으로 당사는 제품수송, 출고, 배송, 보관위치관리, 매장 내 이동 등을 실시간으로 추적하여 제품의 가용성을 향상시켰으며, 제품의 실시간 재고 파악 및 유효기간 관리를 효과적으로 하였다. 그리고 쇼핑카트(shopping cart)에 RFID 태그를 부착하여 매장에서의 카트 출입정보를 효율적으로 하고 있다. 상기에 서술된 국외 RFID기술 적용사례는 <표 2>와 같이 요약될 수 있다.

적용분야	주요내용 및 효과	국가
질병예방 (SARS 제어시스템)	전염병의 경로를 추적함으로써, 전염병을 예방하고 인간의 생명 및 안전과 직결된 고부가가치프로세스 구축	타이완
공항 (나리타공항 수화물관리시스템)	항공수화물의 적재 및 분류작업에 인력과 시간절약, 수화물 판독오류 감소 및 수하물관리의 정확성 향상, 수화물 분실과 관련한 보험비용 부담 감소	일본
국방 (국방물품조달)	군수물자 재고관리 효율성 제고, 군수물자관리 인력절감과 효과적인 인적자원의 재배치	미국
식품SCM (Marks & Spencer)	공급사슬의 리드타임 단축, 신선한 물품의 제공, 재고관리 정확성 향상에 따른 매출증대, 물류비용 절감액에 따른 상품가격 인하	영국
유통 (Metro Group Future Store)	재고관리 용이, 제품결함에 대해 신속하게 대처, 결재프로세스의 간편화	독일

<표 2> 국외 RFID기술의 적용 선행사례 요약(자료: 남익현, 2005)

상기에 언급된 것처럼 국내·외의 RFID기술을 응용한 선행 사례들은 주로 물류유통 및 운송, 공급망관리, 보안 분야에서 업무 효율을 향상시키기 국한되고 있다. 따라서 본 연구의 RFID기술을 공정관리에 이용한 사례는 RFID기술을 공정관리에 적용하고자 하는 조직과 IT실무자들에게 많은 시사점을 주리라 사료된다.

Ⅲ. “E”사(社)의 RFID시스템 추진 배경 및 개발 절차

본 장에서는 “E”사의 현 공정 현황 및 문제점과 RFID기반의 공정관리시스템 도입으로 인한 기대 효과 등이 설명되어 있다. 그리고 “E”사가 구축한 RFID시스템 설계의 기본 방향 및 개념도가 서술되어 있으며, 시스템 구축 전·후의 공정흐름도와 업무흐름도가 소개된다. 마지막으로 "E"사의 RFID시스템 구축에 대한 프로젝트 일정관리가 설명되어 있다.

3.1 현황 및 문제점

“E”사의 도장공정의 흐름도와 문제점을 설명하면 아래와 같다. “E”사의 도장라인 생산 공정흐름은, 1) 수지 원재료를 가공하여 완성된 플라스틱 제품의 범퍼가 도장라인으로 투입되고, 2) 투입공정을 거쳐 분리공정에서 다시 로보트 작업지시공정을 거쳐 도장작업 지시공정으로 투입되며, 3) 작업지시에 따라 도장이 완성된 완제품은 컨베이어라인을 타고 행거를 이용해서 육안검사공정으로 도착한다. 4) 육안검사에서 양품은 하차하고, 5) 불량품은 리페어(repair) 공정으로 다시 보내어 진다. 이런 과정이 하루에 50사이클 정도 반복되며, 공정과정에서 반제품의 재고관리 및 생산 LOT(생산과정) 추적이 수작업으로 이루어지고 있어, 투입제품의 착오로 인한 다량의 불량 위험과 적정 재고관리의 어려움으로 인하여 적정재고 및 불량발생이 일어난다. 그리고 이로 인해 생산과정을 추적하는 데 많은 시간이 소요되고 있어 생산 공정관리상의 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 RFID를 적용한 신개념의 공정관리시스템의 도입으로 실시간 정보관리 체계의 개선 및 전(全)공정의 모니터링 구현으로 업무의 표준화, 정보의 공유성, 관리의 손실을 최소화 하고자 하였다. "E"사가 안고 있는 문제점들은 구체적으로 아래와 같다.

ⓛ 제품 기초정보의 활용 취약

제품의 기초정보에 의해서 작업지시가 구동되기 때문에 제품의 기초정보 활용이 매우 중요하다. ERP(enterprise resource planning)시스템과 MIS(management information system) 간의 데이터 공유 단절로 인한 기초정보 입력의 부정확성이 많은 업무적 손실을 가져 온다.

② 공정진행 정보의 지연과 오류

ERP시스템과 MIS 간의 데이터 공유 단절로 생산계획 대비 생산 진도 파악의 어려움으로 over/short run이 발생한다.

③ 입력정보의 확인성 부족

기존 MIS시스템은 입력정보의 조회화면이 관리자화면에서 조회가 되지 않음으로써 입력데이터 정보가 현장에서만 확인이 가능하다.

④ 작업자의 업무진척 상황 파악 곤란

기존의 시스템은 실시간 생산정보를 파악할 수가 없어 작업자의 업무진척 상황을 파악하는데 어려움이 있다.

⑤ 서류와 제품의 불일치 및 책임회피

작업자의 행거(hanger)번호 입력 미숙에 따른 관리부재와 불량 제품에 대한 이력관리 부재로 인하여 생산성이 떨어지고 작업자의 책임회피 현상이 발생한다.

⑥ 적정 재고관리 어려움

기존의 재고관리는 작업자에 의존하는 상황이기 때문에 재고의 정확성 및 실시간 재고 파악을 할 수가 없다.

⑦ 수정작업관리에서 품질추적에 많은 시간 소요

색상 일괄변환 시 작업자의 불량 제품에 대한 이력관리 부재로 생산성이 떨어지고, 불량품의 원인분석 및 조치에 많은 시간이 소요된다.

⑧ 작업자 실수로 인한 다량의 불량 위험

작업자의 작업지시 이행 미숙 및 자료입력 미숙으로 인해 다량의 불량품이 발생하고 있다.

3.2 기대 효과

“E”사는 RFID 태그를 지그(jig: 범퍼 운반 기구)에 부착하여, 지그가 범퍼 생산 공정을 1일 약 50회 반복적으로 회전하면서 과거 수작업으로 진행되던 제품 생산 정보 수집이 RFID 태그를 통하여 자동적으로 수집되므로 아래와 같은 효과를 기대한다.

① 생산정보수집

공정별, 모델별 생산 수량 정보와 불량품 정보를 실시간으로 수집하여 관리시스템에 정보 제공을 가능하게 함으로써 실물과 정보가 일치하는 물류이동관리가 가능하도록 한다.

② 생산진척정보 제공

지그에 부착된 RFID 태그를 통해 생산현장으로부터 실시간 수집된 생산현황정보와 관리시스템에서 제공되는 주문량의 실시간 비교가 가능하므로 작업진척 파악이 가능하게 된다.

③ 작업시간관리

생산정보의 실시간 수집으로 인하여 공수분석, 장비가동율, 실적달성율의 근거로 shift(주·야 교대)시간을 현장에서 직접 관리할 수 있어, 보고 체계를 간소화 할 수 있게 된다.

④ 장비이상 유무 자동 파악

지그에 부착된 RFID 태그가 인식되지 않을 경우, 리드기(reader) 또는 다른 전기장비 등의 이상 유무를 즉시 파악할 수 있어 현장 작업자가 효과적으로 조치를 취할 수 있다.

⑤ 정보의 정확성과 신뢰도 개선

<표 4>  기존 문제점 및 RFID시스템 도입 후 기대 개선 효과

문제점	개선효과
제품 기초정보의 활용 취약	실물과 정보가 일치하는 물류이동관리
공정진행 정보의 지연과 오류	실시간 정보관리 및 작업 진척 파악
입력정보의 확인성 부족	업무의 SPEED 개선 및 동선감소
작업자의 업무진척 상황 파악 곤란	업무처리의 표준화 정착
서류와 제품의 불일치 책임회피	정보의 정확성과 신뢰도 개선
적정 재고관리 어려움	작업내역의 확인 및 검증기능 확대
수정작업관리에서 품질추적에 많은 시간 소요	재료투입 착오 시 경광등 경고로 다량 제품 불량 방지
작업자 실수로 인한 다량 불량 위험

지그가 각 공정을 지날 때, 지그에 부착된 RFID 태그를 통해 작업자의 간섭 없이 리드기를 통하여 지그에 탑재된 제품 정보가 컴퓨터시스템에 자동 입력되므로 수작업에 비하여 입력데이터의 정확도와 신뢰도를 개선할 수 있다.

⑥ 업무의 속도 개선 및 동선감소

RFID 태그를 이용한 자동 데이터 수집이 가능하므로, 수작업에 비해 데이터 입력 업무 속도가 향상되고 종업원의 동선감소로 peak time의 업무효율을 향상 시킬 수 있다.

상기에 기술된 문제점과 RFID시스템 도입으로 기대되는 개선 효과는 <표 4>와 같이 요약될 수 있다.

3.3 시스템 설계의 기본방향 및 개념도

성공적인 RFID기반의 공정관리시스템을 구축하기 위하여 아래와 같은 설계의 기본방향을 적용하였다.

첫째, 기업의 특성과 환경을 충분히 고려한다.

둘째, 기존시스템과의 연계 및 호환성을 충분히 고려하여 시스템을 설계한다.

셋째, 향후 원활한 확장성 및 사용자의 시스템의 편의성에 중점을 둔다.

본 사례의 자동차 범퍼 도장공정에서 기존의 수작업으로 인하여 수반되는 문제점들을 개선하기 위한 방법으로 LOT관리를 통한 “RFID 공정관리시스템”의 개념도는 <그림 1>과 같이 설계되었다. 하단부의 모든 데이터는 RFID시스템을 거쳐 POP(point of production) 터미널과 도장 POP server에서 집계되어 MIS시스템에 전달하게 되는 시스템으로 구성되어 있다. 또 RFID 공정관리시스템은 리얼타임(real-time)방식으로 시스템구축 후 모든 자료와 실적정보들을 사용자 또는 경영자시스템까지 연결하는 원활한 프로세스를 형성하고 있다.

<그림 1> RFID를 활용한 공정관리시스템의 개념도

3.4 RFID시스템 구축 전(前)·후(後)의 공정흐름도 및 업무흐름도

<그림 2> RFID시스템 구축 전(前) 공정흐름도

LOT관리를 위한 RFID 공정관리시스템의 구축 전(前)·후(後) 공정흐름은 <그림 2> 및 <그림 3>과 같다. 공정흐름도는 크게 범퍼 도장투입, 도장처리, 검사, 그리고 하적 및 재투입 공정으로 이루어져 있다. RFID 태그 도입으로 인한 공정 자체의 변화는 없으나, 각 공정별로 생산 관련 데이터가 자동으로 수집된다. 도장공정은 전(全) 공정이 컨베이어라인으로 구성되어 있으며 행거가 컨베어라인을 타고 각 작업지시에 따라 움직이며, RFID 리드기(reader)는 각 공정마다 설치되고 안테나는 바닥에 설치되는 13.56MHz의 평면형을 사용하였다. 그리고 RFID 태그는 13.56MHz 주파수를 사용하고, 각 지그(jig)의 밑 부분에 설치하여 행거가 공정에 따라 움직일 때 마다 리드기는 태그의 정보를 수집한다. 그리고 열처리공정은 100℃가 넘는 공정이기 때문에 열에 강한 태그를 선정하였다. 그리고 불량품 등록을 위한 무선 PDA(personal data assistants)를 현장에 제공하여 작업자들이 불량품 등록을 할 수 있도록 설계하였다. 이러한 정보들을 기반으로 전(前) 공정관리시스템인 POP server에서는 LOT 추적조회, 실적정보관리, 불량정보관리, 작업준비시간정보, 장비상태정보, 생산현황정보 등의 LOT 관리를 수행한다. <그림 4>는 ERP에서 도장 POP 각 공정별 작업현황 및 RFID가 적용된 공정을 보여주고 있다.

<그림 3> RFID시스템의 전체구성도 및 설치 포인트

<그림 4> RFID를 활용한 업무흐름도

3.5 프로젝트 일정관리

“E”사의 RFID 생산 공정관리시스템의 일정관리는 <그림 5>와 같이 사용자 교육을 포함하여 총 5개월에 걸쳐 수행되었다. 첫 3개월에 동안에 업무분석에서부터 개발 및 하드웨어 설치공사가 마무리되었고, 마지막 2개월 동안은 프로그램 보완에 중점을 두고 시스템개발업무가 수행되었다.

<그림 5> 프로젝트 일정관리

Ⅳ. RFID시스템의 구현

4.1 RFID시스템의 개요

“E”사의 RFID를 이용한 생산 공정관리시스템은 PRIMERGY RX200FT 서버 2대를 사용하여 한 대의 서버에 장애가 발생하여도 다른 한 대의 서버가 정상적으로 시스템을 가동할 수 있도록 이중화서버를 도입하였다. 그리고 주파수 13.56MHz, 인식속도  100ms, 크기 180*130*35, 무게 0.5g, Read /Write 가능한, 인식거리 20cm의 RFID칩을 고려하여 9대의 13.56MHz의 RF리더기를 설치하였다. 또한 도장공정의 환경을 고려하여 페인트와 고온에 견딜 수 있는 태그를 선정하여 500개의 테그를 부착하였다. 그리고 생산 공정상의 진동을 고려하여 태그를 지지할 수 있는 가이드(guide)를 제작하여 설치하였다. 또한 Pentium III를 CPU(central processing unit)로 사용하는 9대의 산업용 단말기와 Iintel Cotulla 400MHz, 32bit RISC(reduced instruction set computing) Processor를 사용하는 2대의 무선 PDA를 repair 공정에 사용하여, 불량품에 대해 재작업 할 수 있도록 바코드를 스캐닝 하여 작업진행 관련 데이터가 서버로 전송되도록 시스템을 구현하였다. 소프트웨어는 Windows 2003 서버를 운영체계로 채택하였으며, MS-SQL이 서버와 데이터베이스로 사용되었고 Oracle Application Server 10g Sensor Edge Server를 대량의 데이터 처리를 위하여 RFID 미들웨어로 사용하였다.

4.2 시스템 구축 후(後) 주요 구현 화면

4.2.1 메인 메뉴 (Web 화면)

<그림 6>은 LOT관리 메인 화면이며, 현장에서 올라오는 실시간 RFID 데이터가 집계되고 생산 작업지시도 메인 화면에서 이루어진다. 메인화면은 시스템정보, 생산 작업지시, 현장단말기관리 등의 메뉴로 구성되어 있다.

시스템 화면구성은 (a) 단위시스템관리, (b) 메뉴관리, (c) 프로그램관리로 구성되어있다. 단위업무관리는 <그림 6>의 상단에 표기된 바와 같이 대분류 항목을 단위시스템이라 부른다. 메뉴관리에 있어 하나의 단위시스템 아래에는 그 하위분류에 해당하는 중분류가 존재한다. 프로그램관리에 있어 중분류 메뉴 아래에 각각의 개별 프로그램이 존재하며, 직접 사용되는 개별 프로그램을 말한다. 각 공정별 작업 중인 대차번호, 차종, 색상, 작업시간을 실시간으로 화면에 표시하며 작업공정이 비 가동일 경우는 적색으로 표시하여 문제 사항을 표기하여 준다. 각 공정을 클릭하면 팝업창이 열리면서 대기 중인 품목을 표시한다. 해당 화면을 통하여 관리적인 측면에서 RFID 정보를 실시간 확인 가능하며 상황에 맞는 대응을 실시간 가능케 한다. <그림 6> 은 관리자 화면으로서 생산관리 담당자가 작업장에 떨어져 있어도 현장의 현황을 Web 화면으로 볼 수 있다. 만약 지그에 부착된 RFID 태그의 불량 또는 전기장비의 문제 발생으로 생산차질이 있는 지를 확인 할 수 있어서 필요시 응급조치를 취할 수 있다.

<그림 6> LOT 관리 메인 메뉴

4.2.2 도장 POP Web 화면 (도장오더관리)

<그림 7>은 생산 작업지시의 도장오더관리 화면이다. ERP 오더관리, 작업관리, 작업관리확정처리, 작업실적전송, 색상일괄변환, 작업현황관리, 작업현황조회의 기능으로 구성되어 있다.  메뉴 중 ERP 오더관리는 ERP시스템에서 자동차 및 기타 업체 수주 건에 대하여 자동 산출된 작업오더에 대하여 도장 POP시스템에서 일별 다운로드 하여 작업계획을 생성 및 수정하여 사용 가능토록 기간 시스템과 연계되어 있다. 작업오더번호와 연계하여 기본 작업지시 내용을 확인할 수 있도록 되어 있다. 각 작업 오더는 도장공정 각각의 RFID 리드기가 공정에서 오더정보를 수신하여 해당 지그의 RFID 태그에 WRITE하여 각 공정별 작업 정보를 이용하여 도장 POP시스템을 제어하게 되어있다. 또한 메뉴 중 “작업실적 전송”은 도장 POP에서 RFID 정보를 집계하며, 저장되어있는 생산실적을 ERP시스템으로 전송하는 화면 구성이다. 따라서 주문량 대비 생산 진척 상황 파악으로 실시간 주문관리가 용이해졌다.

<그림 7> 도장 POP (도장오더관리)

4.2.3 도장 POP Web 화면 (도장검사현황)

<그림 8>은 도장검사현황 화면으로써, 차종별 생산계획, 투입량, 검사량, 합격 수와 제품의 불량 수 및 불량률을 나타내고 있다. 시스템 도입 전에는 공정을 통과한 제품에 대하여 불량검사를 육안으로 하여 불량에 대한 데이터 입력을 수동으로 하였으나, 시스템 도입 후에는 RFID 태그를 reader가 자동으로 읽을 수 있어 지그에 탑재된 제품의 불량여부에 대한 데이터 입력을 도장 POP Web 터치스크린을 통하여 할 수 있게 되어 불량 원인 파악 및 사후 조치가 용이하게 되므로 라인전체 불량률을 낮출 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있었다.

<그림 8> 도장 POP (도장검사현황)

4.2.4 현장단말기 화면(전처리공정)

<그림 9>는 현장단말기 화면으로서 전처리공정의 작업 화면을 보여주고 있으며, 작업번호, 차종, 색상, 계획수량, 원소재, 및 작업여부로 구성되어 있다. RFID태그가 부착된 지그의 수를 reader가 자동으로 파악하기 때문에, 작업일보에 의존하던 차종별 생산계획 대비 원소재 투입수량인 작업진척 상황을 실시간으로 확인할 수 있다. <그림 10>은 검사장 현장단말기 화면으로서 현재 검사를 하고 있는 범퍼 정보를 화면에 나타내 주며, 그 메뉴는 양품, 불량, NO PAINT, 미검사로 구성되어 있다. 공정 중에 있는 각 제품을 운반하는 지그의 번호가 RFID 태그를 통하여 자동적으로 검사장단말기 화면에 나타나므로 불량제품을 운반하는 지그를 터치모니터로 입력하여 불량제품에 대한 데이터 수집이 용이해졌다.

<그림 9> 현장단말기 화면(전처리공정)

<그림 10> 현장단말기 화면(검사장)

4.2.5 구축된 RFID시스템의 특징

구축된 RFID시스템은 아래와 같은 특징을 가지고 있다.

(1) POP를 위한 Real-time Data Acquisition:

구축된 시스템은 기 사용되었던 POP System 또는 일반적인 데이터 수집과는 달리, 제조현장의 운영에 따른 실시간 Data를 수집하기 위한 시스템이다. 이는 POP에 의하여 생산이 시작되고 POP에 의하여 생산이 제어되며, 또한 POP에 의하여 생산이 완결되는 것을 의미한다. 즉 POP로부터 접수된 작업지시에 의하여 생산이 시작되며, 품질정보를 확보하기 위한 불량처리, 최종완제품의 실적처리 및 제품출하까지 데이터 추적이 가능하게 한다.

(2) Real-time Line Monitoring:

Line별 생산량을 실시간으로 분석 가능하게 하여 최적의 line balancing을 유지하도록 해주고 있다. 이는 특정시점에 발생한 생산수량을 파악하거나, 잘못된 정보를 실시간 수집해 정정하지 못함으로써 전체라인에 피해를 주어, 납기지연 및 생산성에 악영향을 미는 것을 예방할 수 있도록 해준다.

(3) Query & Action System (Paperless System):

구축된 시스템은 POP에 의하여 부분적인 생산 활동이 제어될 수 있기 때문에 제조 line에서 travel sheet와 같은 생산과 관련된 부가적인 paperwork을 제거할 수 있다. 즉 작업자는 작업을 수행하기 전에 해당 작업계획을 POP 단말기를 통해 확인하고 작업을 시작함으로써 paperwork을 할 필요가 없고 모든 작업은 실시간으로 POP server로 올라가므로 관리자는 언제든지 생산현황을 한 눈에 파악할 수 있다.

(4) Open Architecture & Flexibility via Ethernet and Universal Database:

구축된 data acquisition system은 network의 기본구성을 Ethernet과 TCP/IP를 근간으로 하여 시스템의 유연성이 매우 뛰어나고, POP server의 operating system이 Windows 2003의 개방된 구조로 구성되어 있어 시스템의 확장성과 connectivity를 확보할 수 있다. 또한 POP server 의 database는 universal database인 MS-SQL server, Oracle 등 상용 database에서의 개방된 구조를 확보하였으며, 이는 POP server 상위에 존재하는 MIS(management information systems)과의 interface가 개방된 환경 하에서 손쉽게 이루어 질 수 있음을 의미한다.

(5) Performance 극대화를 위한 분리된 Network 환경:

구축된 POP system은 기본적으로 office network과 분리된 factory floor의 전용 network을 사용하여 구성한다. 이는 office에서 발생하는 network을 office 부분과 factory 부분을 분리함으로써 보다 신뢰성 있는 POP System을 구현할 수 있도록 해준다.

(6) 향상된 Data Backup:

시스템은 기본적으로 장애발생에 대비하여 데이터 backup 및 수동 입력이 가능하도록 구성되어져 있다. 즉 POP system 하위의 PC는 데이터를 backup을 할 수 있는 기능을 보유하며, POP server에 전송하여 데이터베이스에 쓰기를 할 수 있도록 설계되었다.

(7) 타 시스템과 연계할 수 있는 Interface 제공:

구축된 PLC(programmable logic controller)는 RS232C Interface로 효과적으로 연결될 수 있도록 구성되어, POP와 ERP의 연동이 가능하도록 구성하였다. 향후 설비관리의 기초가 될 수 있도록 PLC에서 정확한 정보추출 및 효과적인 통계적 품질관리를 위한 데이터 추출이 간편하도록 설계 및 구축되었다.

4.2.6 시스템 구축 시 나타난 문제점

"E"사의 RFID를 이용한 공정관리시스템을 구축하는 과정에서 나타난 대표적인 문제점들과 해결책은 아래와 같다.

(1) RFID 태그(tag) 부착:

많은 진동이 수반되는 작업에서 물품에 RFIF 태그를 붙이는 것이 쉽지 않았다. 이러한 환경에서 물품에 RFID 태그를 지그에 부착하기 위해서는 스틸에 구멍을 내고 RFID칩을 브라켓(bracket)으로 감싸고 다시 풀림방지용 볼트로 고정을 하여야 했다. 지그가 총 500개 이므로 한 지그 당 15분이 소요되어 총 125시간이 필요함으로 작업자 수를 늘려 시간적인 문제를 해결해야 했다.

(2) 네트워크 부하 발생으로 시스템 속도 저하:

RFID 태그의 정보가 실시간으로 검색되기 때문에 네트워크에 부하가 많이 발생하여 프로그램이 자주 다운되는 현상이 발생하였다. 그 해결책으로 기존업무용 네트워크와 RFID시스템 네트워크를 분리하고 허버(hub)장비를 보강함으로써 원활한 네트워크 속도를 유지할 수 있었다.

(3) 데이터베이스의 잦은 다운 현상:

대량의 데이터 처리를 위한 RFID 미들웨어를 고려하지 못하고 시스템을 구성하였다. 그 결과 데이터의 병목현상으로 서버의 잦은 다운 현상이 발생하였다. 그 해결책으로 Edge Server를 RFID 태그의 정보를 수집하는 물리적인 리더(reader)와 기간 업무 응용소프트웨어 사이에서  매개자 역할을 하도록 함으로써 시스템을 안정시킬 수 있었다.

Ⅴ. 시스템 도입 효과와 시사점 및 향후 계획

5.1 RFID시스템 도입의 효과

“E”사는 RFID 생산 공정관리시스템을 구축함으로써 아래와 같은 효과를 거두었다.

(1) 원가절감 및 재고감축:

RFID 생산 공정관리시스템을 도입함으로써, 물류 및 생산 공정 개선으로 연간 약 1억원 정도의 원가절감, 전자문서를 통한 업무의 정확성 및 효율성 향상을 거두었다.

(2) 작업지시 및 생산실적 부분 효과:

RFID 공정관리시스템을 구축함으로 실적데이터의 신뢰성을 확보할 수 있었고, 생산현황을 실시간으로 확인이 가능함으로써 시간대별 다양한 현황분석이 가능해 졌으며 이로 인한 작업지시가 효율적으로 이루어졌다. 그리고 업무의 표준화 및 작업일보와 같은 출력물이 감소되어 연간 약 2천만원 정도의 비용절감 효과를 거두었다.

(3) 시스템 도입에 따른 ROI 효과:

POP시스템 도입으로 일부 생산라인의 업무가 삭제되어 기존 MIS에 투입된 6명을 다른 공정으로 전환함으로써 실제 인건비절감의 효과를 가져왔다. 기존의 MIS 공정에서는 작업자가 단말기에 수동으로 작업 데이터를 입력하는 공정에서, RFID시스템 도입으로 MIS 수동 입력공정이 삭제됨으로써 검사장공정에서 주/야 6명에서 4명으로 줄었고, 분리공정과 로봇공정에서 주/야 6명에서 2명으로 줄었다. 또한 식사·휴식시간 동안 air-blow공정과 booth공정 간의 소재 범퍼가 자동 투입됨으로써 생산성 향상을 가져오는 등 RFID시스템 도입 후 첫 10개월에 20%의 ROI(return on investment)를 달성했다.

(4) 작업자의 실수로 인한 다량의 불량 예방:

실시간으로 작업 상태를 모니터링을 할 수 있어 작업의 정확도를 향상시킬 수 있음으로 인해 투입재료의 착오 발생 시 즉시 경광등 부저가 울리면서 작업을 중지시킬 수 있었다. 이로 인한 불량률 감소로 연간 약 2억원 정도의 제품을 추가로 생산하게 되었다.

(5) 효율적인 반제품 재고관리:

RFID시스템의 도입으로 생산 관련 데이터가 실시간으로 수집할 수 있어 생산 공정관리의 효율성을 향상시킬 수 있어서 반제품의 적정 재고관리를 가능케 하였다. 이는 궁극적으로 "E"사의 생산성 향상으로 해석될 수 있어 기업의 경쟁력 확보에 기여하였다.

5.2 시사점

RFID기술이 여러 산업의 다양한 분야에서 활용될 수 있음에도 기존의 RFID 관련 사례들은 유통 및 물류관리에 관한 것들이 대부분 이었다. "E"사(社)의 RFID기술을 이용한 생산 공정관리시스템은 자동차산업의 모듈조달방식에 대응하기 위하여 구축한 시스템으로서, 첫째, 제품이 제조의 각 공정별로 데이터의 실시간 수집, 둘째, 각 공정에 할당된 부하에 대한 생산 진척 정보 파악, 셋째, 기존의 기간업무시스템 또는 ERP시스템과의 연계를 통한 원활한 정보  흐름의 프로세스를 형성하여 효과적인 생산계획의 수립 및 표준 lead time의 적용과 같은 업무 효율 개선의 성공적인 사례로 볼 수 있다. 즉 "E"사의 사례는 기존의 RFID시스템 사례들과는 달리 생산 공정관리에 RFID시스템을 적용하여, "E"사가 가지고 있던 커뮤니케이션의 비효율성, 작업자의 생산현황 데이터 입력 미숙에 따른 제품의 관리능력의 편차로 인한 불량제품 이력 파악의 어려움, 완성품 대비 자재손실 파악의 어려움, 생산이 완료되기 전까지는 원래의 생산계획대비 생산 진도를 알 수 없음 등의 문제점을 해결한 좋은 예로서 RFID시스템이 생산 공정관리에도 유용하게 사용될 수 있음을 보여주었다는 데 의의가 있다.

또한 본 사례는 작업 환경적 요인인 고열과 지그의 진동을 고려하여, 열에 강한 태그를 선정하였으며, 태그가 지그의 진동을 견딜 수 있도록 태그를 감싸는 브라켓을 제작하여 태그를 고정시킴으로써 RFID를 사용하는 작업장의 환경적 요인을 극복한, 성공적인 RFID시스템 구축 사례임을 보여주고 있다. 따라서 본 사례는 기업들에게 성공적인 시스템 구축을 위하여 고려해야 할 요인과 RFID시스템을 구축하는 과정에서 발생할 수 있는 문제점들과 해결방안을 제시함으로써 기업들과 IT실무자들이  RFID시스템을 구축하는 데 있어 실제적인 도움을 줄 수 있다는 데 시사점이 있다고 하겠다.

5.3 향후 계획

현재 “E”사의 RFID기술을 이용한 생산 공정관리시스템은 도장 전 공정에서 성공적으로 사용되고 있으며, 아직 RFID가 도입되지 않은 파렛트 관리시스템 및 지게차 관리시스템으로 RFID시스템의 확대를 검토하고 있다. 파렛트 관리는 파렛트가 단순한 물류작업의 도구로서 만이 아니라 물류정보화의 매개체로서 활용될 수 있어서, "E"사는 야적장에서의 파렛트 관리의 어려움이 RFID시스템의 도입을 통하여 상당 부분 해소될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

Ⅵ. 결 론

최근 정보시스템의 도입을 통한 생산 공정관리의 기술이 발전함에 따라 자동차산업의 생산시스템도 점차적으로 모듈생산방식으로 변경이 되고 있으며, 생산관리업무 등 여러 분야에서 많은 변화가 일어나고 있다. 이를 반영하듯 최근 RFID를 이용한 시스템이  물류유통 및 운송, 공급망관리, 신용카드, 보안 등 기업의 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구에서 소개된 "E"사는 기존의 생산 공정관리시스템이 가지고 있는 비효율성, 실시간 데이터 공유 및 불량제품 이력관리 부재 등의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 최근 각광 받고 있는 RFID를 이용한 도장 공정관리스템을 구축하였다. RFID기술을 이용한 도장 공정관리스템으로 인하여 "E"사는 원가절감 및 재고감축, 다량 불량제품의 사전 예방, 작업지시의 효율화 및 생산실적데이터의 신뢰성확보, 생산정보의 실시간 확인 가능, 시간대별 다양한 현황분석, 관리문서의 표준화 및 출력물감소와 인건비절감과 생산성 향상에 따른 높은 ROI 등의 효과를 거둠으로써 기업의 경쟁력을 향상시킬 수 있었다.

"E"사는 내열성 RFID칩과 지그의 진동을 견딜 수 있는 브라켓의 사용을 통한 RFID칩의 고정, 네트워크 트래픽 분산 등을 통하여 "E"사가 처한 작업 현장의 특수 환경을 고려한, RFID기술을 이용한 성공적인 도장 공정관리시스템을 구축할 수 있었다. "E"사의 사례는 기존의 RFID시스템 사례들이 물류유통 및 운송, 공급망관리, 신용카드, 보안 등에 관련된 것과는 달리 도장 공정관리시스템에 RFID기술을 처음 적용하였다는 점에서 RFID시스템이 다른 유사한 생산 공정관리에도 효과가 있을 수 있다는 가능성을 보여주었다는 점에서 RFID시스템을 고려하고 있는 기업들과 IT실무자들에게 실제적인 시사점이 있다고 사료된다.

본 연구는 "E"사의 사례를 중심으로 연구한 내용이므로 RFID시스템 구축 효과 등이 다른 환경을 가진 기업과는 차이가 날 수 있다. 그리고 시스템 구축 효과에 대한 화폐적인 수치는 시스템 개발 책임자가 제공한 대략적인 수치이며, 일부자료는 "E"사의 대외비 정보이므로 상세한 화면구성을 표현하지 못한 점은 아쉬움으로 남는다.

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김원덕(Won-Duk Kim)

한국방송통신대학교 법학과를 졸업하고, 울산대학교 경영대학원 경영학 석사를 취득하였다. 대한알루미늄공업(주) 전산실에서 근무하였고, 1993년에 울산컴퓨터 뱅크를 설립하여 현재까지 경영하고 있다. RFID를 이용한 출입통제, ERP, 및 POP 컨설턴트로 일하고 있다. 주요 연구 관심 분야는 열악한 작업 환경에  RFID를 이용한 생산업무 효율성 향상, 문서 보안 및 네트워크 등이다.

박용태(Yong-Tae Park)

영남대학교 경영학과를 졸업하고, Claremont Graduate School에서 경영정보학 전공으로 박사학위를 취득하였다. University of Illinois, Springfield 조교수, California State University, Fullerton 부교수를 역임하였으며, 현재 울산대학교 경영대학 경영학부 부교수로 재직하고 있다. 주요 연구 관심 분야는 전자상거래, 정보화전략, 데이터 웨어하우징, 정보시스템의 전략적 이용 등이다.

<Abstract>

A Case Study on the Efficiency Improvement on Auto-Parts Painting Process Management by An RFID System

Won-Duk Kim․Yong-Tae Park

Due to its capabilities, RFID (Radio Frequency IDentification) has shown its applicability in various areas of business operations. This study describes the successful RFID system implemented in the auto parts manufacturing company called "E" to improve the efficiency of auto parts painting process management.

The findings of this study show that an RFID system could help companies reduce manufacturing cost, inventory, and error rate in the auto-parts painting process. The RFID system descried in this study also demonstrates that an RFID system could make production data available real time to the company's ERP system and thus, managers and supervisors on the shop floor are able to make more informed business decisions. The findings of this study imply that RFID systems can be used to improve the efficiency of various manufacturing operations in companies. This study also provides IT professionals with practical guidelines for an effective implementation of RFID systems. In other words, it provides IT practitioners with the information on the success factors for implementing RFID systems as well as potential problems and solutions to them when implementing RFID systems.

Keyword: RFID Systems, Success Factors of RFID Systems, Process Management Systems

* 이 논문은 2010년 10월 5일 접수하여 3차 수정을 거쳐 2010년 12월 13일 게재 확정되었습니다.