[TECH] 디지털 트윈으로 OEM 경쟁력 향상하는 방법

4차산업혁명 시대를 맞아 ‘디지털 트윈’이라는 키워드가 부상하고 있다. 가상현실을 통해 미래를 예측하고 발생할 수 있는 문제점을 사전에 파악할 수 있다는 점 때문에 주목받고 있다. 이러한 디지털 트윈 기술이 장비제조업체(OEM)와 고객 모두에게 어떤 만족감과 더 나은 작업 방법을 제공할 수 있는지부터 알아둘 필요가 있다.

가트너(Gartner)는 IoT 프로젝트를 시행한 기업의 2/3 이상이 2022년 혹은 빠른 시일 내에 적어도 한 개 이상의 디지털 트윈을 출시할 것으로 전망했다.

물리적 자산의 살아있는 디지털 복제품인 디지털 트윈은 산업 운영에서 어떤 것들이 가능한지 확인시켜준다. 디지털 트윈은 머신의 설계, 성능 및 상태에 대한 인사이트를 제공할 수 있으며, 가상의 세계로 업무 환경을 변화시켜 사람들의 일하는 방식을 바꿀 수 있다.

만약 장비제조업체라면, 무제한적으로 디지털 트윈을 사용하는 것은 디지털 트윈의 위치를 파악하기 어렵게 만들 수 있다. 이러한 기술이 비즈니스에 제공할 수 있는 3가지 주요 경쟁우위에 대해 알아본다.

우선, 저위험 설계에서부터 빠른 커미셔닝에 이르기까지, 디지털 트윈은 장비제조업체에게 경쟁우위를 제공한다.

머신을 설계하고 판매하는 더 나은 방법
디지털 트윈을 사용하여 어떤 것을 만들기 전에, 머신을 디지털로 설계하고, 테스트하고, 증명할 수 있다. 이는 더 높은 수준을 갖추고 위험성이 낮은 머신을 만들어, 제품의 시장 출시 기간을 단축하는 데 도움을 준다.

시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여, 물리학의 원리를 해당 기업이 갖고 있는 머신 CAD 모델에 적용하고, 이를 제어 프로그램에 연결하여 모델을 재작동할 수 있다. 그런 다음 가상 환경에서 컴퓨터가 어떻게 실행되고, 사용자 및 다른 머신과 상호작용하는지 확인할 수 있다. 머신을 개조하기 위해 실제 프로토타입을 제작할 필요가 없다. 그 대신 더 빠르고 유연한 모델로 변경해야 한다.

디지털 트윈을 사용하여 머신을 판매하는 방법을 개선할 수 있다. 예를 들어 KUKA Systems Group은 유연한 자동 생산 시스템을 판매하기 위해 디지털 트윈 소프트웨어를 사용한다.

예를 들어, 장비제조업체가 무질서한 컨베이어 시스템을 개발한다면, 움직이는 3D 시뮬레이션을 사용하여 시스템을 통해 움직이는 사례를 보여줄 수 있다. 디지털 시뮬레이션은 이러한 복잡한 시스템이 어떻게 운영될 것인가에 대한 고객의 의문에 해답을 제시한다. 이를 설계 리뷰용으로 세일즈 프리젠테이션에 활용할 수 있다.

보다 빠르고 일관된 커미셔닝
머신 설계와 제어 시스템의 작동 원리가 처음 결합될 때, 제대로 정렬(align)되지 않을 위험이 있다. 이로 인해, 상당한 비용을 지출해야 할지도 모른다. 고객사에서 요청한 마감일을 놓칠 위험이 있는 ‘마지막 단계의 설계 변경’으로 이어질 수 있다. 디지털 트윈을 사용해 이러한 위험을 줄일 수 있다.

머신 설계와 제어 시스템의 실제 작동 원리를 모두 갖춘 다이내믹 디지털 트윈을 만들면, 머신을 제작하기 전에 제어 테스트를 수행해 볼 수 있다.

시운전 기한에 맞춰 설계 초기 단계의 제어 통합이나, 라인 시퀀싱 문제와 같은 이슈를 사전에 확인 가능하다. 리소스를 커미션하기 전에 시스템과 컨트롤러의 작동을 확인하고 시연하는데 도움이 된다.

고객을 위한 최적화된 운영
고객에게 디지털 트윈을 전달, 몇 가지 방법으로 생산은 최적화하고 다운타임을 줄일 수 있다.

고객은 머신이 도착하기 전에 디지털 트윈을 사용하여 작업자를 가상으로 교육할 수 있다. 이는 작업자들이 더 빠르게 역량을 향상하도록 돕는다. 가상 교육을 통해, 물리적으로 재현하기 어려울 수 있는 결함과 극한 조건을 시뮬레이션 해볼 수 있기 때문에 실제 훈련보다 더 광범위한 상황을 대비할 수 있다.

생산 중, 디지털 트윈은 작업 시뮬레이션을 통해 작업자가 개선 기회를 탐색하거나 변경사항을 적용하기 전에 시험해볼 수 있다. 예를 들어, 작업자는 제품 혼합과 볼륨을 최적화하기 위해 생산 스케줄 및 시퀀싱을 가상으로 실험해볼 수 있다. 그리고 다운스트림 병목 현상과 같은 문제를 피하기 위해 새로운 제품을 테스트하고 검증할 수 있다.

마지막으로 디지털 트윈은 유지보수 팀이 새로운 방식으로 다운타임을 줄이는데 도움을 줄 수 있다. 생산 중단이 있는 경우, 기술자들은 증강 현실(AR) 환경에서 머신 위에 보여지는 디지털 진단을 확인할 수 있어, 문제를 보다 신속하게 해결할 수 있다. 또한 증강 현실(AR) 환경에서 디지털 작업 지침이나 3D 애니메이션 가이드에 액세스하여 머신을 보다 신속하게 수리할 수 있다.

기고_Matthew Masarik(Marketing Manager, Design Software, Rockwell Automation)/자료정리=김지성 기자