분석 기반 제품 엔지니어링이 설계와 성능을 향상시키는 방법

시스템 시뮬레이션과 IoT 기능이 데이터 피드백 루프를 어떻게 닫을 수 있는지 살펴봅니다.

제품이 판매된 후, 제품 엔지니어는 일반적으로 현장에서의 성능에 대한 피드백을 거의 받지 못합니다. 더 이상 그럴 필요가 없습니다. 적절한 솔루션으로 제품 제조업체는 시스템 시뮬레이션과 IoT 기능을 결합하여 제품 설계를 개선하고, 실제 부하 케이스를 기반으로 한 시뮬레이션을 사용하여 해결책을 제시할 수 있습니다.

RTInsights는 최근 지멘스(Siemens)의 재스민 클라인(Jasmin Klein) 글로벌 포트폴리오 개발 담당자와 크리스티안 빈코프스키(Christian Binkowski) 클라우드 솔루션 매니저와 만나, 현장의 장치와 제품 엔지니어 간의 데이터 피드백 루프를 포함하여 실시간 제품 최적화, 디지털 트윈 등을 달성하는 이점에 대해 논의했습니다. 대화 요약입니다.

RTInsights: 분석 기반 제품 엔지니어링이란 무엇인가요?

클라인: 분석 기반 제품 엔지니어링을 사용하면 현장의 제품이나 기계에서 실시간 성능 데이터를 가져와 제품 시뮬레이션 모델로 다시 밀어넣어 제품 설계를 개선할 수 있습니다. 실시간 생산 데이터가 모델로 다시 피드백되면서 폐루프 디지털 트윈이 생성됩니다.

이 디지털 트윈은 제품 설계를 적극적으로 개선하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 제품에 문제가 발생하기 시작하면, 실시간 데이터를 사용하여 정확한 시뮬레이션을 실행하고 문제의 근본 원인을 식별할 수 있습니다. 문제가 완전히 이해되면 향후 반복을 위해 설계에 필요한 변경 사항을 적용할 수 있습니다. 변경의 영향은 실제 기계 데이터를 사용한 더 정확한 시뮬레이션 모델을 사용하여 정확하게 검증할 수도 있습니다.

RTInsights: 분석 기반 제품 엔지니어링 사용의 이점은 무엇인가요?

클라인: 정확한 시뮬레이션으로 설계자는 더 나은 결정을 내릴 수 있을 뿐만 아니라, 새로운 설계를 시장에 출시하는 데 드는 시간과 비용을 줄일 수 있습니다. 프로토타이핑의 필요성이 거의 사라집니다. 기업은 고객 니즈를 충족하고 고객 만족도를 높이는 사용자 중심 제품을 개발할 수 있습니다. 현장의 문제를 실제 데이터를 사용해 시뮬레이션하고 설계를 개선함으로써 배울 수 있습니다. 이렇게 하면 제품 문제를 제거하고, 제품 검증 시간을 단축하여 시간과 비용을 절약하며, 과도한 엔지니어링을 방지할 수 있습니다. 이 모든 것이 전반적인 효율성을 향상시킵니다.

RTInsights: 지멘스는 이 분야에서 어떤 솔루션을 제공하나요?

빈코프스키: 지멘스는 마인드스피어(MindSphere®)라는 산업용 IoT 서비스 솔루션을 제공합니다. 이는 모든 유형과 브랜드의 제품, 기계, 시스템을 연결합니다. 이 솔루션은 성능 데이터를 수집, 집계, 관리, 분석합니다. 마인드스피어 분석 기반 제품 엔지니어링 솔루션의 경우, 마인드스피어가 심센터(Simcenter™) 에이심(Amesim™) 소프트웨어와 목적별 커넥터를 통해 원활하게 통합됩니다. 마인드스피어 애플리케이션은 이 커넥터를 사용하여 실시간 성능 데이터를 시뮬레이션 모델로 다시 밀어넣습니다.

(심센터 에이심 소프트웨어는 모든 유형의 메카트로닉 시스템을 시뮬레이션합니다. 기계, 자동차, 배터리, 선박 등을 위한 수많은 라이브러리와 솔루션 템플릿이 함께 제공됩니다.)

두 시스템 간의 연결이 확립되면 탐색하려는 시계열 데이터를 선택할 수 있습니다. 예를 들어 현장에서 문제가 발생하면 해당 사고 전후 20분 정도를 시뮬레이션하고 싶을 수 있습니다. 마인드스피어에서 시간대를 선택하면 마인드스피어가 시뮬레이션 패키지를 생성하여 심센터 에이심으로 전송합니다. 그러면 시뮬레이션이 실행되고, 완료되면 마인드스피어에서 시뮬레이션 결과를 볼 수 있습니다.

RTInsights: 유스케이스와 성공 사례를 예로 들어주실 수 있나요?

클라인: 일반적인 유스케이스부터 시작하겠습니다. 오늘날 대부분의 경우 기계가 고객에게 출하되면 제품 관리자는 현장에서 기계 성능에 대한 정보를 전혀 받지 못해 제품 설계를 개선할 수 없습니다. 문제가 생기면 지원이 연락되고 고객 현장에서 문제가 해결됩니다. 지원 정보는 보통 제품 엔지니어에게 전달되지 않거나 훨씬 나중에 전달됩니다. 이러한 간극 때문에 제품 엔지니어는 가설 기반 설계를 해야 하며, 이는 과도하거나 부족한 엔지니어링을 초래합니다. 결국 고객 요구사항이 충족되지 않거나 미래에 충족되지 않을 것입니다.

마인드스피어가 제공하는 분석 기반 엔지니어링 접근법은 제품 설계를 변경하고 현장 성능을 개선하기 위한 피드백 루프를 제공합니다.

빈코프스키: 기존 제품 성능 최적화의 또 다른 예입니다. 이 솔루션은 마인드스피어에서 시뮬레이션 모델의 특정 파라미터를 직접 조정하는 기능을 제공합니다. 예를 들어 서로 다른 속도로 작동할 수 있는 제품이 있다면 어느 속도가 가장 최적인지 테스트할 수 있습니다. 업데이트된 시뮬레이션 모델로 파라미터를 실행하면 현재 라인 조건을 사용해 기계를 테스트할 수 있습니다.

클라인: 마인드스피어 같은 IoT 솔루션에 연결된 기계를 판매하는 고객을 예로 들어보겠습니다. 그 고객은 지속적으로 데이터를 수집하고, 언제든 성능 통찰력을 얻으며, 이 정보를 사용해 문제를 시뮬레이션하고 제품 설계를 개선할 수 있습니다.

제품 엔지니어는 기계의 실시간 데이터에서 직접 배우고 결론을 도출할 수 있습니다. 결국 이는 제품 엔지니어가 사용자 중심 제품을 개발하고 고객 만족도를 높일 수 있게 보장합니다.

한 예로 핀란드 기업인 코네크레인스(Konecranes)가 있습니다. 크레인 및 리프팅 장비 제조 및 서비스 전문 기업입니다. 제품 개발 프로세스를 가속화하고 제품 및 성능 데이터를 연결하는 디지털 솔루션을 구현했습니다.

이 회사는 마인드스피어와 팀센터(Teamcenter®, 지멘스의 디지털 수명주기 관리 소프트웨어)를 사용하여 디지털 트윈을 활용, 생산해야 할 프로토타입 수를 줄였습니다. 이는 효율성을 높이고 제품 검증 시간을 단축하는 데 도움이 됩니다. 디지털 혁신 솔루션을 구현함으로써 제품 개발 프로세스를 가속화하고 회사 내 시뮬레이션 테스트 및 엔지니어링 조직 간 협업을 증진했습니다.