타이어 수요가 활발합니다. 코로나19 사태로 인한 제조망과 공급망 붕괴에서 계속 회복 중인 타이어 업계에 매우 좋은 소식입니다.
그러나 타이어 제조업체와 장비제조업체는 다양한 차량과 소재 유형, 그리고 더 뛰어난 성능에 대한 고객 기대치가 높아지면서 더욱 복잡한 산업 환경에 직면하고 있음을 잘 알고 있습니다. 사실 이러한 환경의 영향으로 생산 유연성과 효율 개선 및 출시 기간 가속을 위한 역량은 그 어느 때보다 우수합니다.
오늘날의 문제를 해결하기 위해 디지털 트윈 기술로 눈을 돌리는 타이어 제조업체와 장비제조업체가 많아지고 있습니다. 디지털 트윈이란 종합 데이터, 분석, 시뮬레이션과 에뮬레이션을 통해 놀라운 통찰력을 제공하여 성능을 최적화하는 타이어, 기계 또는 생산 시스템의 동적 디지털 버전이라고 할 수 있습니다.
디지털 트윈 기술의 이점
디지털 트윈은 타이어 제조의 여러 영역에 영향을 미치고 있습니다. 가장 먼저, ‘사전 생산’ 또는 타이어 설계 단계에 영향을 줍니다.
비용이 많이 들고 까다로운 물리적 실험이나 분석 대신 가상 모델을 사용하여 위험을 줄이면서 새로운 모델을 더 신속하게 설계하고 테스트할 수 있습니다. 실제로 여러 선도업체가 아이디어부터 출시까지 모든 사전 생산 단계에서 트윈 디지털을 활용하여 두 자릿수 성장을 달성했습니다.
예를 들어, 한 타이어 제조업체는 최적의 재료 화합물 선정에 디지털 트윈 에뮬레이션을 활용하고 있습니다. 또한 물리적 프로토타입을 설계, 구축 및 테스트하는 방식을 버리고 더 신속하고 간편한 디지털 트윈과 시뮬레이션으로 전환한 업체도 있습니다.
디지털 트윈 기술은 마찬가지로 공장 운영에도 혁신적인 변화를 가져오고 있으며, 이는 장비제조업체와 제조업체 모두에게 이익이 되고 있습니다.
기계 판매 주기 전체에 걸쳐 더 많은 가치 창출
최근에 디지털 트윈 기술 도입을 진지하게 고민하는 타이어 장비제조업체가 증가하고 있습니다. 그럴만한 이유가 있습니다. 디지털 트윈으로 차별화를 추진하고 실제 고객 가치를 향상하여 잠재적으로는 장비 판매 주기 전체에 걸쳐 새로운 수입원을 창출할 수 있습니다.
어떻게 가능할까요? 먼저, 디지털 트윈은 강력한 pre-sale 툴입니다. 모두 알다시피 도면과 사양만으로는 기계의 기능을 완전히 보여줄 수 없습니다. 기계가 제조 환경에서 작동하는 방식, 특히 기계가 잠재 고객의 공장에서 어떻게 작동하는지에 대한 정보가 빠져 있기 때문입니다.
장비의 디지털 트윈은 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 하나 들어 보겠습니다. 3D 모델을 사용하여 고객의 생산 현장 라인에서 기계가 어떻게 작동하는지를 가상 환경에서 고객에게 정확히 보여줄 수 있습니다.
또한 원격으로 기계 기능을 시연할 수도 있으며, 혼합 현실 헤드셋을 이용하여 물리적 장비를 구축하기 전에 고객이 가상 기계와 상호 작용할 수 있습니다.
실제로 공장 수준 디지털 트윈을 구현하는 제조업체가 많아지면서 자신들의 공장 환경에서 특정한 작동 확인을 위해 "사전 판매" 조건으로 기계의 디지털 트윈을 요청하기도 합니다.
사후 판매, ‘가장 시운전’을 가능하게 하는 디지털 트윈은 엄청난 가치를 더합니다. 즉, 물리적 장비를 제작하기 전에 실제처럼 작동하는 디지털 모델을 비교하여 제어 장치를 테스트할 수 있습니다. 그 결과 현장 엔지니어링 작업과 디버깅이 줄어들고 부팅이 훨씬 빨라집니다.
또한 디지털 트윈은 물리적 장비를 설치하기 전에 운영자와 유지보수 작업자에게 가상 기계를 통한 “실습” 경험을 제공하여 학습 곡선을 가속하는 강력한 사전 판매 교육 툴입니다.
또한 디지털 트윈을 서비스 제공의 일환으로 활용하여 추가적인 가치와 수익을 창출할 수 있습니다.
타이어 공장의 병목 지점 파악 스케줄링 향상
디지털 트윈 기술은 타이어 생산에도 큰 영향을 미치고 있습니다. 병목 현상 최소화가 운영 최적화의 핵심이라는 것은 타이어 제조업계에서 상식입니다. 그러나 전체 제조 공정에서 처리 성능 장애를 식별하는 것은 매우 복잡하며, 이는 타이어 어셈블리와 같은 자재 처리와 복잡한 애플리케이션에 있어 특히 고질적인 문제입니다.
이와 관련하여 많은 타이어 공장에서 다음과 같은 질문을 합니다.
- 저희 공장의 병목 현상이 기계 용량 문제 또는 자재 흐름 때문인가요?
- 공장 전체에서 최적의 자재 흐름을 구현할 수 있는 더 좋은 방법이 있나요?
- 장비 1대가 작동을 멈췄을 때 생산 스케줄 미치는 영향을 최소화하려면 어떻게 해야 하나요?
- 새 제품 생산 운영 시에 처리량을 최적화하려면 어떤 변경을 해야 하나요?
디지털 트윈과 시뮬레이션 기술을 사용하면 처리량과 자재 흐름을 더 빠르고 쉽게 최적화하여 이러한 질문에 답할 수 있습니다.
많은 타이어 생산업체의 경우 자재 흐름을 개선하려면 먼저 각 프로세스 영역의 기계 용량을 정확하게 파악해야 합니다. 디지털 트윈 소프트웨어를 이용하면 생산 라인 장비의 평균 고장 시간(MTBF)을 비롯한 이력 데이터를 바탕으로 가상 기계와 공장 모델을 사용할 수 있습니다. 그런 다음 소프트웨어가 발생 가능한 생산 외란을 시뮬레이션하여 실제 처리량과 잠재적인 병목 현상을 파악합니다.
타이어 제조업체는 또한 공장 전체 스케줄링 최적화를 위해 디지털 트윈과 동적 시뮬레이션을 활용하고 있습니다. 예를 들어, 한 업체는 생산 자산, MES 및 히스토리언 데이터를 활용해 시뮬레이션 모델을 교육했습니다. 장비 가동 중단 시간과 같은 프로세스 외란이 발생하면 시스템이 운영 시뮬레이션을 활용해 후속 영향을 최소화하기 위한 최적의 조정 조치를 결정합니다.
신제품 출시 기간 가속을 위해 디지털 트윈을 사용하여 기존 장비에 새로운 설계 적용 시 실행 가능성과 기계 및 자재 흐름 변경 사항의 영향을 테스트할 수 있습니다. 실시간 시뮬레이션을 활용해 시스템이 최적 처리량으로 신제품 생산 운영에 필요한 변경 사항을 결정합니다.
이상은 디지털 트윈이 타이어 업계를 변화시키는 방식의 일부 예에 불과합니다.
