제조 분야의 디지털 트윈:용도, 이점 및 과제

엔터프라이즈급 인프라는 디지털 트윈 이니셔티브의 효율성을 높이고 혁신적인 애플리케이션을 지원합니다.

디지털 트윈은 제조업체에게 제품 및 시설을 설계, 모니터링 및 관리하는 새로운 방법을 제공합니다. 기본적인 디지털 트윈 개념은 10년 넘게 존재해 왔지만 최근에는 Edge Compute, IoT(사물 인터넷), 5G와 같은 연결 기술 및 서비스가 도입되고 광범위하게 사용되어 이제 디지털 트윈을 산업용 애플리케이션에 실용적으로 만들었습니다. .

그러나 상업 환경에서 새로운 기술을 사용하는 것과 마찬가지로 극복해야 할 과제, 정의할 사용 사례, 학습할 모범 사례, 비즈니스에 디지털 트윈 사용의 가치를 입증해야 할 필요성이 있습니다. 이러한 문제와 기타 문제를 분류하기 위해 RTInsights는 Dell Technologies의 산업 IoT 및 에지 전략 이사인 ToddEdmunds와 함께 했습니다.

제조를 위한 디지털 트윈에 큰 관심이 있는 이유를 살펴보고 구현 기술, 사용 사례, 장애물 및 디지털 트윈 사용을 시작하는 방법에 대해 논의했습니다.

참조: 엣지 컴퓨팅 및 5G 센터

디지털 트윈신 제조

RTI통계: 디지털 트윈이란 무엇이며 제조 분야에서 디지털 트윈을 사용하는 데 관심이 있는 이유는 무엇입니까?

에드먼즈: 디지털 트윈은 실제 물리적 개체, 시스템 또는 조직의 가상 복사본입니다. 그리고 실시간 데이터와 결합하면 해당 개체, 시스템 또는 조직의 운영에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 제조 분야에는 다양한 유형의 디지털 트윈이 있을 수 있지만 업계에서는 여전히 이를 호출하는 데 동의하려고 노력하고 있습니다. 운영 중인 디지털 트윈부터 시작하겠습니다. Operational digitaltwins를 사용하면 지금 무슨 일이 일어나고 있는지 묻고 답할 수 있습니다. 예를 들어, 우리 공장의 로봇은 어떻게 될까요? 이러한 유형의 디지털 트윈을 통해 제조업체는 다음과 같은 질문을 할 수도 있습니다. 지금 공장에서 무엇을 해야 합니까? 이 로봇에 대해 예측 유지보수를 수행해야 합니까? 해당 디지털 트윈을 사용하여 내가 생산하는 제품과 관련된 장기적인 품질 지표를 확인하려면 어떻게 해야 합니까?

그런 다음 더 높은 수준의 시뮬레이션 트윈인 차세대 디지털 트윈이 있습니다. Whatif?라는 질문을 하고 답할 수 있습니다. 회선 속도를 25% 높이면 어떻게 됩니까? 해당 제조 라인의 로봇 및 기타 자산이 조기에 고장날까요? 그렇다면 지금 당장 공장에서 더 많은 생산량을 얻을 수 있기 때문에 그렇게 하는 것이 가치가 있는 일입니까? 이러한 차세대 종합 디지털 트윈은 인더스트리 4.0, 스마트 제조 및 산업용 IoT 애플리케이션에서 거의 무한한 가능성을 가지고 있습니다.

해당 디지털 트윈, 거의 모든 단일 인더스트리 4.0 사용 사례, 최신 스마트 제조 이니셔티브를 통해 실현할 수 있는 모든 효율성을 해당 디지털 트윈을 호스팅할 올바른 인프라가 있는 경우 해당 디지털 트윈 구현에 결합할 수 있습니다. 예측 유지 관리, 공장 가시성, 분석, 인공 지능, 심지어 증강 현실과 가상 현실을 결합한 단일 솔루션인 진정한 가치가 여기에 있습니다. 공장 관리자가 가상으로 제조 현장을 돌아다니며 전체 공장과 로봇이나 기계와 같은 모든 장비 내부에서 일어나는 일을 즉시 볼 수 있다고 상상해 보십시오.

활성화 기술

RTI통계: 디지털 트윈을 사용하려면 어떤 지원 기술이 필요합니까?

에드먼즈: 데이터가 생성되고 처리되는 위치에 컴퓨팅 성능을 더 가까이 가져오는 에지 컴퓨팅은 조직이 더 빠른 결정을 내리고 클라우드 지출을 줄이기 위해 모색함에 따라 현재 업계 전반에 걸쳐 화두인 주제입니다. 디지털 트윈에 필요한 기술을 구현하는 효율적인 방법이기도 합니다. 특히 제조 및 산업의 경우 디지털 트윈 배포에 매우 유용한 두 가지 유형의 에지 컴퓨팅이 있습니다.

첫 번째는 산업적 우위에서의 컴퓨팅입니다. . 인더스트리얼 에지는 공장 바닥에 설치되어 대부분의 제조 시설에서 볼 수 있는 극한의 온도, 높은 진동, 견고한 환경에서 작동할 수 있는 강화 장치를 포함합니다. 산업용 에지 컴퓨팅은 데이터를 쉽게 공유하지 않는 생산 현장 장치에 연결하고 데이터를 가져오는 데 사용됩니다. 예를 들어 로봇의 디지털 트윈은 정확성과 작동 가치를 유지하기 위해 실시간 상태 데이터의 지속적인 흐름이 필요합니다. Industrialedge 컴퓨팅 장치는 관련 제어, 센서 및 환경 정보를 수집하고 처리하는 데 사용됩니다.

이를 위해 중요한 두 번째 유형의 에지 컴퓨팅은 엔터프라이즈 에지입니다. . 씩 에지라고도 하는 이는 진정한 디지털 트윈을 구현하는 데 필요한 데이터와 워크로드를 처리하는 데 필요한 온프레미스 엔터프라이즈급 컴퓨팅, 스토리지 및 네트워킹 인프라입니다. 대규모 공장의 수백 또는 수천 개의 공장 자산에 대해 생각할 때 많은 디지털 트윈을 구현하는 데 필요한 모든 데이터가 클라우드에만 독점적으로 저장될 방법은 없습니다. 대역폭 요구 사항, 지연 시간 제한, 보안 정책, 데이터 볼륨, 주권 문제, 클라우드 간에 모든 데이터를 전송하는 데 드는 상당한 비용은 모두 너무 끔찍합니다.

따라서 온프레미스 엔터프라이즈급 인프라는 공장에 배치될 수많은 디지털 트윈의 데이터와 워크로드를 처리하는 데 필수적입니다. 그리고 5G 및 향후 Wi-Fi6 연결을 추가하면 이러한 유형의 분산형 에지 컴퓨팅 아키텍처를 통해 이러한 새로운 기술로 지원되는 새로운 정보 스트림을 훨씬 쉽게 활용하고 활용할 수 있습니다.

DigitalTwin 혜택

RTI통계: 디지털 트윈은 제조 과정에서 어떻게 사용되고 있으며 그 이점은 무엇입니까?

에드먼즈: 크게 세 가지 범주가 있으며 마지막에 몇 가지 예를 보여 드리겠습니다. 첫째, 디지털 트윈은 제품의 종단 간 설계 및 엔지니어링에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 제조업체는 제품에 대한 모든 정보를 한 곳에 보관하는 가상 제품 개발 환경을 만들 수 있으며, 이를 통해 일반적으로 제조 조직에 존재하는 데이터 사일로 문제를 해결할 수 있습니다.

제조에서 디지털 트윈의 또 다른 용도는 고가치 생산 자산의 현재 상태와 조건에 대한 통찰력을 제공하는 것입니다. 디지털 트윈을 사용하여 자산의 실시간 상태 및 추세와 자산이 어떤 영향을 미치는지 모니터링하고 대응할 수 있습니다. 공장의 전반적인 운영. 분석 및 AI를 적용하면 디지털 트윈을 사용하여 생산 중 자산이 실패할 수 있는 시점을 예측하고 처리량 지표에 영향을 미치기 전에 정상적인 다운타임 동안 유지 관리를 예약할 수 있습니다.

그리고 다음 세대 용도가 있습니다. 디지털 트윈의 세 번째 범주는 미래의 결정에 대한 통찰력을 제공합니다. 이러한 디지털 트윈은 더 높은 수준의 AI 및 분석을 적용하여 자산의 기능을 최적화합니다. 또한 비용, 유지 관리 시간 및 가동 중지 시간을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 유명한 Formula One(F1) 레이싱 팀인 McLaren은 디지털 트윈 기능을 사용하여 F1 경주용 자동차를 제작하는 데 걸리는 시간을 일반적으로 42개월에서 24개월로 단축할 수 있었습니다. 동일한 디지털 트윈 기술을 적용하여 일반적인 산업 표준에 비해 절반의 시간과 절반의 비용으로 생산 P1 하이퍼카를 개발할 수도 있었습니다.

또 다른 예는 미군이 디지털 트윈을 사용하여 군용 차량의 다양한 반복을 구축하여 해당 차량의 생존 가능성을 최적화하고 테스트할 수 있도록 개발되고 있습니다. 디지털 트윈 기술을 사용하면 차량이 수백 또는 수천 가지의 다양한 공격 시나리오를 수행하고 여러 위치에서 다양한 유형의 법령에 타격을 받는 것을 시뮬레이션하는 방법을 시뮬레이션할 수 있습니다. 디지털 트윈을 사용하면 훨씬 더 안전하고 생존 가능한 차량을 만들 수 있습니다.

DigitalTwin 챌린지

RTI통계: 디지털 트윈을 배포하고 사용할 때의 어려움은 무엇입니까?

에드먼즈: 디지털 트윈에는 데이터와 워크로드를 처리하기 위한 엔터프라이즈급 인프라가 필요합니다. 해당 엔터프라이즈 인프라는 보안, 확장성 및 안정성을 중심으로 설계되어야 합니다. 디지털 트윈 데이터의 가치를 보기 시작하면 안정성과 확장성이 핵심이 될 것이며 이를 위해서는 선행 인프라에 대한 투자가 필요합니다. 따라서 가장 가치 있는 디지털 트윈 이니셔티브를 식별하고 ROI를 수량화하여 가장 효율적인 아키텍처 구현의 가치를 정당화해야 합니다. 이러한 방식으로 디지털 트윈은 확장에 필요한 적절한 엔터프라이즈급 인프라와 함께 초기에 올바르게 구현될 수 있습니다.

또 다른 문제는 오늘날의 디지털 트윈이 상당히 새로운 단계에 있으며 상당히 새로운 개념이라는 것입니다. 수십 년 동안 디지털 트윈이 있었지만 실제로 전체 시스템, 시스템 시스템 또는 생산 현장에 있는 자산의 정확한 복제본을 볼 수 있는 수준은 아닙니다. 이것이 바로 업계의 방향이며, 일부 최고 기업은 진정한 디지털 트윈을 구현할 수 있는 소프트웨어와 애플리케이션을 구축하기 위해 경쟁하고 있습니다. 아직 아무도 없습니다. 이 디지털 트윈 생태계의 다양한 부분을 처리할 수 있는 아주 좋은 회사와 아주 좋은 응용 프로그램이 많이 있습니다. 그러나 디지털 트윈을 위한 종단 간 단일 궁극적인 솔루션은 아직 없습니다.

디지털 트윈 시작하기

RTI통계: 기업은 어떻게 디지털 트윈을 사용하기 시작합니까?

디지털 트윈에서 얻고자 하는 목표와 가치를 살펴보고 인프라에 투자할 준비가 되어 있어야 합니다. 이를 실현하기 위해 완전한 종단 간 인프라로 시작할 필요는 없습니다. 그러나 인프라는 투자 수익을 실현하는 방식으로 디지털 트윈을 생성하는 데 필요한 데이터 및 컴퓨터 워크로드를 처리하기 위해 광범위하고 깊이 확장할 수 있도록 설계되어야 합니다.

따라서 초기 디지털 트윈 구현으로 작게 시작할 수 있습니다. 올바른 인프라를 사용하면 그 위에 여러 디지털 트윈을 추가하고 생각할 수 있는 모든 유형의 수백 또는 수천 개의 서로 다른 디지털 트윈으로 확장할 수 있습니다.

시작하는 또 다른 방법은 빠르게 부상하고 있는 디지털트윈 생태계에 참여하는 것입니다. 가장 좋은 것 중 하나는 디지털 트윈 컨소시엄입니다. DigitalTwin 컨소시엄은 디지털 트윈 기술의 혁신을 주도하는 협업 조직으로 Dell Technologies, Ansys, GE, Microsoft 및Lendlease가 설립했으며 산업용 IoT 및 Industry 4.0 공간 안팎의 주요 기술 업체 중 일부를 포함합니다. 디지털 트윈 컨소시엄에는 제조 작업 그룹과 인프라 및 건물, 천연 자원, 항공 우주 및 방위 산업에 중점을 둔 그룹이 있습니다. 컨소시엄은 가입을 원하는 모든 사람에게 열려 있습니다. 참여는 디지털 트윈에 대해 배우고 다른 회사가 디지털 트윈으로 무엇을 하고 있는지 배우고 디지털 트윈에 대한 용어, 기술 및 분류의 미래와 그것이 무엇일 수 있는지 알아보는 좋은 방법입니다.