디지털 트윈은 제조 효율성을 향상시켜줍니다

 설계, 시운전 및 생산 최적화에 필요한 리소스에 투자하기 전에 새로운 제품이나 공정의 디자인을 미리 시뮬레이션해볼 수 있다고 상상해보십시오. 물리적 자산의 ‘살아 있는’ 가상 복제물인 디지털 트윈은 이러한 상상을 실현시켜줍니다.

 컨셉으로서의 디지털 트윈은 하나의 보편적인 정의가 적용되지 않습니다. 일례로, 설계, 운영 및 유지보수 단계에서 주로 적용될 수 있는 디지털 트윈의 유형은 적어도 11가지나 됩니다. 이는 제조 분야에서만 30가지가 넘는 사용 사례가 있다는 말입니다. 설치/시운전 및 폐기(decommissioning) 단계까지 고려하면 그 수치는 더 늘어납니다.

 예를 들어, 어떤 사용자들은 디지털 트윈을  제품이나 제조 공정의 설계를 최적화하는데 사용하고, 또 어떤 사용자들은 제품의 생산이나 생산 라인의 유지보수를 최적화하는데 사용합니다. 설계, 최적화, 유지보수 등 모든 단계에서, 디지털 트윈의 핵심적인 기능은 살아 있는 복제물이기 때문에 시뮬레이션되는 환경의 자극에 반응해 지속적으로 학습하고 변화해나간다는 것입니다.

수 많은 시나리오

수많은 제조 애플리케이션에서 디지털 트윈을 활용할 수 있는 큰 기회가 존재합니다. 디지털 트윈이 적용될 수 있는 세 가지 주요 단계는 설계, 운영, 그리고 유지보수입니다. 디지털 트윈은 지원할 수 있는 수많은 시나리오를 제공하기 때문에, 옵션은 더 늘어납니다. 예를 들어, 장치(드라이브, 모터 등), 공정, 제조 셀 또는 장비, 생산 라인 전체, 공장 또는 다수의 공장(엔터프라이즈), 직원 및 고객 행동 등에 대한 디지털 트윈을 생성할 수 있습니다. 게다가, 모두 다릅니다.

디지털 트윈의 잠재력을 활용하려면, 먼저 사용자와 제조자의 목표가 같아야 합니다. 동일한 문제에 대해 대화를 나누고 그 문제를 해결하는데 디지털 트윈을 어떻게 활용할지에 대해 동의하는 데서 가치가 생겨납니다. 예:

개발된 디지털 트윈을 사용해 언제 유지보수가 필요한지를 예측해주는 제품을 설계할 수 있을까요?

장치의 디지털 트윈이 장비나 생산 라인 운영의 디지털 트윈에서 사용될 수 있을까요?

지금 디지털 트윈을 사용하고 있다면 이미 여러 혜택들을 누리고 계실 것입니다. 그러나 사용을 확장하고 각 단계 사이에 디지털 트윈을 활용할 방법을 찾는다면 더 많은 혜택을 누릴 수 있습니다.

디지털 트윈은 제조 효율성을 향상시킬 수 있는 더 큰 기회를 만들어주고, 예측적 유지보수를 위한 기반을 조성하여 생산성을 극대화할 수 있도록 해줄 것입니다.

현실세계(Real-World)와의 관련성

디지털 트윈은 기업의 장비, 제어, 공정, 워크플로우 및 시스템을 가상으로 모방합니다. 디지털 트윈에 대한 실험과 개선을 통해, 제조업체는 잠재적으로 자산이 실제 환경에서 어떻게 작동할 것인지에 대한 통찰을 얻을 수 있습니다.

• 품질, 안정성 및 속도 최적화를 위해 원형이나 장비 제작 전에 사양 실험
• 제품 조합 및 용량 최적화를 위해 공장 또는 공장 포트폴리오로 라인 가동 및 생산 일정/시퀀싱 시험
• 실제 운용 시 발견되면 비용이 많이 드는 기동 문제(저품질, 안전, 장비 중단)를 극소화할 수 있도록 제조 현장 직원(관리자, 라인 작업자, 유지보수 담당자)들이 새로운 장비와 라인을 가상으로 운영 및 유지 보수 할 수 있도록 지원
• 장비 및 공정에 문제가 발생하기 전에 진단 및 해결하고, 가상 환경에서 신속한 전환 기술로 다양하게 실험해봄으로써 가동 시간 및 생산성 향상 실제 장비 운영 시, 연속 개선팀이 내장된 스마트 장치로 데이터 흐름을 모니터링하여 워크플로우, 전환 시간 및 전체 운영 향상 가능

로크웰 오토메이션은 수많은 기업들이 디지털 트윈을 적용 및 활용할 수 있도록 지원해왔습니다.

예를 들어, 한 식품 제조업체는 구현하기 전에 시설 업그레이드를 테스트 및 검증하여 다운타임을 80% 감소하였고 생산량을 10% 이상 향상시켰습니다.

또 다른 대형 다국적 기업은 가상으로 생산 시나리오를 테스트(예: 생산 증가를 위한 생산량 증가, 비용이 덜 드는 생산 자재로 변경)해볼 수 있어서, 동일한 장비를 사용하면서 수백만 달러를 절약할 수 있었습니다.

디지털 트윈 개발 기술

로크웰 오토메이션의 Encompass Product Partner인, 메이플소프트(Maplesoft)는 필라델피아에서 개최된 오토메이션 페어(Automation Fair)에서 자사의 MapleSim 소프트웨어를 선보였습니다. MapleSim 소프트웨어는 개념적 설계, 가상 시운전, 컴포넌트 적정 규격 산정, 생산 장비의 디지털 트윈 개발을 위한 고급 멀티도메인 모델링 및 시뮬레이션 툴입니다.

 MapleSim 소프트웨어에는 Studio5000 시뮬레이션 인터페이스가 통합되어 장비의 디지털 트윈을 생성하고 모델들을 실시간으로 실행해볼 수 있도록 해줍니다. 이는 시스템을 실시간으로 테스트해볼 수 있는 역량을 제공하여 기업이 개발 위험을 감소하고 고품질 제품을 더 빠르게 시장에 출시하는데 도움을 줍니다.

 경쟁이 치열한 다른 업계들에서와 마찬가지로 기계 설계 분야도 고장 없이 가동되는 고급 기계를 제조하기 위한 역량을 강화하고 있습니다.

새로운 제품들이 엔지니어링의 한계를 시험하면서, 직관이나 보유한 기술만으로는 한계를 느끼는 엔지니어들을 보완해줄 수 있는 새로운 툴에 대한 필요성이 생겨났습니다.

디지털 트윈은 이러한 새로운 툴 중 하나로 이를 수용하는 기업들이 지속적으로 늘고 있습니다. 앞으로는 자동화 업계에서 가능성의 한계를 뛰어넘는 새로운 제품들을 만나볼 수 있게 될 것입니다.

디지털 트윈의 미래

치열한 글로벌 경쟁으로 인해 생산성을 향상시키지 않으면 안되는 상황이 되면서, 선두적인 산업체들은 지속적으로 새롭고 혁신적인 기술이 제공하는 혜택을 활용하고 있습니다. 디지털 트윈 기술은 제조업체가 더 스마트한 제품을 주어진 예산 범위와 시간 내에서 생산할 수 있도록 해줍니다.

가트너의 최근 설문조사에 따르면, 현재 응답자의 13%만이 이미 디지털 트윈을 사용하고 있다고 응답했습니다. 62%는 이 기술을 구축하고 있거나 내년에 구축하려고 계획하고 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 급속한 도입의 확대는 기술 공급업체들의 대대적인 마케팅과 교육 덕분입니다. 또한 디지털 트윈이 비즈니스에 가치를 제공하고 엔터프라이즈(Eterprise IoT)와 디지털 전략의 일부로 자리를 잡은 탓이기도 합니다.

디지털 트윈이란 무엇이며, 이를 어떻게 여러 다른 시나리오에 적용하여 보다 신속하고 일관성 있게 가치를 실현할 수 있을지 알아보아야 할 때입니다.