발표자 – 삼성디스플레이 이재선 상무

삼성디스플레이는 TV·모바일용 패널을 만드는 부품 회사다. 디스플레이 생산업체에서는 3년 전부터 스마트 팩토리가 회자되고 있다. 삼성디스플레이의 스마트 팩토리는 크게 팹 공정과 모듈 공정으로 나뉜다. 팹 공정은 큰 설비로 이뤄지며, 모듈 공정은 작은 사이즈의 패널을 만드는 공정을 말한다. 팹은 공정설비/검사설비, 반송설비, 설비 엔지니어, 작업자와 검사자, 공정과 수율을 관리하는 엔지니어가 있다. 모듈 공정도 같은 분포를 가진다. 공정 특성상 인프라와 환경안전에도 엔지니어들이 분포하고 있으며, 데이터를 다루는 MES IT 시스템에는 개발자나 데이터 사이언티스트, 애플리케이션 개발자 등이 있다. 이 모든 요소가 스마트해져야 스마트 팩토리라고 부를 수 있다.

 

팹 스마트 팩토리의 특징

팹에서는 사람보다 큰 설비가 움직인다. 여기에 유리를 넣어 패널을 만들기 때문에 기본적으로 자동화가 돼야 한다. 따라서 팹은 1993년부터 스마트 팩토리화됐다고 가정한다. 이 공정은 많은 데이터를 만들어내며, 이 데이터가 정확해야 스마트 팩토리의 설비 효율을 극대화할 수 있다. 즉, 성능가동율을 담보할 수 있다. 24시간 기기를 움직여야 하는 셈이므로 사람보다는 시스템이 직접 운영해야 한다. 따라서 필요한 것이 MES(Manufacturing Execution System)의 역할이다. MES 역시 1993년부터 존재했다. 라인별로 구축돼 있는 이 플랫폼은 어느 새로운 라인에 깔아도 기본적인 기능과 알고리즘을 제공한다.

이 MES 위에 설비를 붙이면 기계는 정해진 프로토콜에 의해 통신하게 되고, MES는 이 기기를 기존의 알고리즘으로 제어한다. MES 내부에는 3000개의 애플리케이션이 있고, 이 애플리케이션들은 월 1000건 정도의 시스템 변경을 거친다.

 

팹 스마트 팩토리의 과제

설비효율을 향상하기 위해서는 올바른 계획 수립, 설비 Capacity 고려, 공정마다의 반송 경로 결정, 사전에 고장나지 않도록 하는 예지 보정 등의 단계를 거쳐야 한다.

생산 수율을 향상하기 위해서는 향상을 위한 애플리케이션을 만드는데, 가장 중요한 건 설비가 만들어내는 데이터다. 만약 핸드폰을 만들었는데 얼룩 등의 불량이 발생했다면, 데이터를 통해 어떤 공정에서 불량이 발생했는지를 파악해야 한다. 따라서 수율 관련 엔지니어들은 수율 이상을 감지하면 데이터를 통해 원인을 분석하고 재발 방지 조치를 한다. 이 과정을 2011년부터 시스템화하기도 했다. 문제를 탐지하는 점차 정확도가 높아지고 있다고 한다. 알고리즘 개선은 활발한 데이터를 이용해 머신 러닝으로 처리한다.

 

모듈형 스마트 팩토리 특징

모듈 작업은 설비와 사람이 복합적으로 일한다. 이 역시 2011년도 스마트 팩토리화되기 시작했다. 그런데 모듈 설비는 팹 설비에 비해 저렴하고 자동화돼있지 않다. 모듈용 MES를 만들어 수작업 업무나 수작업 설비 등을 파악하고, 공정이나 자동화, 문제 분석 등을 파악한다.

 

모듈형 스마트 팩토리의 과제

모듈형 생산 설비 스마트 팩토리화의 첫 단계는 생산 제품 관련 정보 모두를 트래킹하는 것이다. 이 트래킹 없이는 다른 공정이 진행될 수 없다. 즉, 데이터를 만들어내고 실시간 저장하고 분석해야 한다. 이후 팹 공정과 비슷한 과정을 거친다.

만약 스마트 팩토리화가 덜돼서 사람이 직접 생산을 한다면, 트래킹을 사람이 직접 해야 하고 작업 불량이 생기면 작업자를 직접 트래킹해야 한다. 작업자가 누군지, 언제 불량이 나왔는지 등을 물어서 파악해야 한다. 또한, 불량 상품을 사람이 눈으로 찾아내야 한다. 이 과정을 자동화하면 기기 내에서 발생한 데이터에서 바로 처리가 가능하다. 공정 조건을 데이터로 저장하고, 비전 AI를 통해 불량을 색출한다.

자동 반송 장치 역시 자동화돼 있다. 공정이 끝난 제품을 시설 내에서 반송하는 시스템을 적용한다. 그러나 반송 범위, 물건을 받는 로더, 물건을 받았다는 신호를 MES에 올리는 장치, 물건을 내리는 언로더 등 복잡한 구축 단계를 거쳐야 한다.

 

스마트 팩토리 구축 전략

모든 업체가 최고의 스마트 팩토리를 사용할 필요는 없다. 업체에 맞는 전략을 가지는 게 중요하다. 예를 들어 최고의 설비로 스마트 팩토리를 만들었다고 해도, 경쟁 업체보다 원가 경쟁력이 없다면 소용이 없는 것이다. 즉, 원가 경쟁력이 우선이다. 결국 가장 중요한 것은 최고가 아닌 적합한 스마트 팩토리를 만들어내는 것이다.

 

글. 바이라인네트워크
<이종철 기자> jude@byline.netwo