기술과 산업/도메인

제조 프로세스 이해 시리즈 7화 – 스마트 제조 KPI 설계 전략 (OEE, Takt Time, PPM 등)

B컷개발자 2025. 6. 2. 10:10
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스마트 제조의 성과는 측정 가능해야 한다. 본 글에서는 OEE, Takt Time, PPM, CTQ 등 핵심 KPI를 어떻게 정의하고 구조화하며, MES 및 분석 시스템과 연동해 실시간 모니터링과 개선 활동으로 연결할 수 있는지 전략적으로 안내한다.

서론 – 측정할 수 없으면, 개선할 수 없다

스마트팩토리의 핵심은 지능형 판단과 자동화지만,
그 출발점은 결국 정확한 측정과 지표(KPI)의 설계다.

제조현장은 수많은 설비와 사람이 동시에 움직이는 복잡한 생태계이며,
그 흐름을 정량화하지 않으면 아무리 자동화를 하더라도 본질적인 개선은 어렵다.

이번 글에서는 스마트 제조에 최적화된 KPI 항목과 측정 방식, 실시간 모니터링 전략을 산업공학과 데이터 분석 관점에서 정리한다.

1. 제조 KPI의 분류 체계

운영 효율 지표

  • OEE (Overall Equipment Effectiveness)
  • Takt Time / Cycle Time
  • Throughput / 생산량

품질 지표

  • PPM (Parts Per Million)
  • FTY / RTY (First Time Yield / Rolled Throughput Yield)
  • 불량률, Scrap Rate

납기 및 고객 만족 지표

  • OTD (On Time Delivery)
  • Lead Time / WIP 회전율

설비/자산 관리 지표

  • MTBF (Mean Time Between Failures)
  • MTTR (Mean Time To Repair)
  • 설비 가동률, 비가동 시간 분석

2. 핵심 KPI 정의 및 설계 방식

OEE – 설비 종합효율

  • 공식: 가동률 × 성능효율 × 품질률
  • 구성 요소:
    • 가동률 = 실제가동시간 / 총계획시간
    • 성능효율 = 실적수량 / 기준수량
    • 품질률 = 양품수량 / 총생산수량
  • KPI 활용
    • 설비별 비교, 작업자별 OEE 분석, 병목 식별

Takt Time – 고객 수요에 맞춘 생산속도

  • 공식: 가용 생산시간 / 고객 수요량
  • KPI 활용
    • 셀 제조 설계, 작업 분배, 적정 라인 밸런싱 설계

PPM – 품질 이슈의 민감도 지표

  • 공식: (불량 수 / 생산 수) × 1,000,000
  • KPI 활용
    • 부품 공급업체 성능평가, 외주 공정 관리 기준

3. KPI 시스템화 전략 (MES / BI / AI)

KPI 계산 구조 설계

  • 실시간 실적 수집 기반 KPI 계산 테이블 설계
  • 단위 시간별 집계: 시간/조/일/주 단위 KPI 분리
  • 기준값(Benchmark) 및 목표 대비 편차 자동 측정

MES 연계 예시

  • 작업실적 → OEE 구성요소 자동 계산
  • 설비센서 → MTTR/MTBF 계산 자동화
  • 품질검사 → FTY, RTY 집계 및 PPM 도출

BI/대시보드 설계

  • KPI별 트렌드 시각화 (라인/설비/작업자 단위)
  • Drill-down: 품질 이슈 → 작업지시 → 배치 → 설비 역추적
  • 경고 조건 자동 알림: KPI 임계값 도달 시 경보 발생

AI 연계 예시

  • OEE/PPM 예측모델 구축
  • KPI 영향 요인 분석 (설비 vs 작업자 vs 자재)
  • KPI 이상 징후 조기 감지 및 원인 탐색

4. KPI 설계 시 유의사항

  • KPI는 실시간성 + 비교 가능성 + 개선 유도성을 갖춰야 한다
  • 지표 간 충돌 방지 필요: 예) 생산성 vs 품질 vs 납기
  • KPI 기준값은 정적 목표가 아니라 데이터 기반 목표치 자동 보정 구조가 바람직
  • KPI는 사람을 통제하기 위한 도구가 아니라, 개선을 이끄는 피드백 도구여야 함

결론 – KPI는 스마트 제조의 나침반이다

KPI 없이 운영되는 스마트팩토리는 항로 없는 자율주행이다.
눈앞의 수치를 넘는 데 급급하거나, 수치 해석 없이 시스템만 늘려가는 방식은 결국 실패로 귀결된다.

OEE, Takt Time, PPM은 단순한 숫자가 아니다.
공정을 읽고 개선을 이끌고, 자동화의 ROI를 정량화하는 핵심 지표다.

측정 가능한 구조를 만들고, 비교 가능한 기준을 세우고,
데이터 기반으로 해석할 수 있는 조직을 만들자.

그것이 진짜 스마트 제조로 가는 첫걸음이다.

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