디지털 트윈이 내일의 스마트 팩토리를 형성하는 방식

지멘스 사이먼 키오(Simon Keogh)와 스마트 팩토리 미래와 디지털 트윈 역할 논의

간단히 말해, "스마트 팩토리는 연결된 공장입니다." 지멘스 디지털 인더스트리 공장 자동화 총괄 매니저 사이먼 키오(Simon Keogh)는 말합니다. "원자재 투입부터 완제품 생산까지, 쇼플로어부터 이해관계자 커버리지까지 완전한 데이터 흐름과 통합 워크플로가 있습니다.

"스마트 팩토리는 정말로 그 연결된 환경을 활용해 데이터 활용, 디지털 트윈 활용, 지속적 최적화를 통해 유연성과 플랜트 생산성을 극대화합니다. 어떤 경우엔 자기 최적화(self-optimisation) 이야기까지 하지만, 대부분의 제조 환경에서 이를 달성하려면 아직 갈 길이 멉니다."

디지털 트윈: 생산 플랜트·제품·기계의 완전한 가상 표현

제조업체에 생산 플레인이나 제품의 가상 표현 경험 능력을 제공하는 "디지털 트윈은 스마트 팩토리의 믿을 수 없이 중요한 부분입니다." 키오는 말합니다. "이는 제조업체가 가상 환경에서 물리적 플랜트에 존재하는 많은 물리적 속성을 오버레이할 수 있게 합니다. 이는 시뮬레이션을 최대한 현실적으로 만들고, 가장 미세한 역량 최적화를 가능하게 하기 위함입니다."

"디지털 트윈은 제조업체가 가능한 한 많이 시뮬레이션할 수 있는 가상 폐루프 시스템도 제공합니다. 그러면 물리적 환경 진입 시 최대한 리스크를 줄일 수 있고, 설계 레이아웃과 처리량도 최적화됩니다.

"순수주의자들은 가상과 물리적 표현을 모두 갖춰야 트윈이라고 말할 것입니다. 하지만 보통 가상이 먼저 오고 물리적이 뒤따릅니다. 하지만 생산 라인이나 제품이 활용되며 실시간 실제 데이터를 디지털 트윈에 피드백하는 능력은 제조업체가 전체 시뮬레이션을 개선하게 하여, 가상과 물리가 점점 더 가까워지는 지속적으로 개선되는 환경을 만듭니다."

스마트 팩토리 역량 발전을 위한 핵심 기술

"가장 중요한 것 중 하나는 당연히 공장 주변에서 데이터를 수집하는 센서입니다. 정말 중요하다고 생각합니다. 연결된 플랜트가 핵심이기 때문입니다. 개방형 네트워크와 개방형 프로토콜이 다양한 기술과 제조업체 전반에서 이 연결된 플랜트 달성을 가능하게 합니다. 물론 자동화와 로보틱스 레이어도 자원 부족과 제품 복잡성·다양성·맞춤형 솔루션 증가로 생산 자동화에 믿을 수 없이 중요합니다." 지멘스 디지털 인더스트리 공장 자동화 총괄 매니저 사이먼 키오가 말합니다.

"또 다른 영역은 시각화와 분석 관련 기술입니다. 제조 플랜트에서 데이터를 꺼내 정보와 통찰로 전환해 빠른 비즈니스 결정을 내리는 것입니다. 루프를 닫는 측면에서 클라우드와 인더스트리얼 에지 같은 기술이 AI와 머신러닝 활용을 가능하게 합니다.

"디지털 트윈은 제조업체 운영의 여러 수준에서 구현될 수 있습니다. 기계, 생산 라인, 전체 플랜트의 디지털 표현이 될 수 있습니다. "그러나 고도로 최적화되고 고성능 제조 부문을 달성하기 위해, 그 후 이득은 좋은 린(lean) 제조 관행 결과로, 저는 디지털 트윈 활용에서 올 것이라 생각합니다." 키오는 덧붙입니다. "공간이 점점 더 희소해짐에 따라 플랜트 레이아웃 최적화 능력이 중요해질 것이고, 타임투마켓이 점점 짧아짐에 따라 수명주기 최적화도 중요해질 것입니다. 저는 이러한 요구가 통합 디지털 트윈을 통해 달성될 것이라 믿습니다."

제조 운영에 디지털 트윈 구현하기

많은 제조업체가 디지털 트윈을 2D 또는 3D CAD 도면으로 시작합니다. "그러면 그 CAD 도면을 가져와 우리 메카트로닉스 컨셉 디자이너 같은 것에 임포트하고, 그 제품, 기계, 플랜트의 물리적 속성을 오버레이한 뒤, 단순한 수준부터 상세한 수준까지 시뮬레이션을 시작할 수 있습니다. '만약~라면?' 시나리오, 생산 스케줄, 공급과 수요를 실행할 수 있습니다. 제조업체가 자체 디지털 트윈을 개발할 수 있지만, 솔루션 파트너와 시스템 통합업체가 조직에 들어와 디지털 트윈을 만들 수도 있습니다." 키오는 말합니다.

향후 5년…

어느 정도 디지털 트윈은 이미 오늘 사용 중입니다. 산업이 발전함에 따라 키오는 조직이 생산 시설의 훨씬 더 넓은 범위를 디지털 트윈으로 커버하게 될 것이라 기대합니다. "설계, 엔지니어링, 개발, 생산, 그리고 서비스화(servitization)를 통한 제품과 생산 최적화 측면에서 다양한 단계 간 통합이 훨씬 더 많아질 것이라 생각합니다. 데이터 레이크를 만들어 분석하려 하며 많은 데이터를 쏟아내던 많은 사람들이 이런 유형의 애플리케이션을 파일럿하고 스케일해야 함을 이해하기 시작할 것이라 생각합니다. 그래서 클라우드에 모든 데이터를 쏟아붓기만 하는 것보다 그런 접근이 훨씬 더 많아질 것이라 봅니다." 키오가 코멘트합니다.

"그리고 AI 같은 혁신 기술이 제조업에 더 많이 들어올 것이라 생각합니다. 5G가 공장 내 통신 매체로 광범위하게 사용되는 것을 아직 본 것 같진 않습니다. 하지만 훨씬 더 빠르고 유연한 네트워크 솔루션인 5G를 훨씬 더 많이 보게 될 것이라 생각합니다. 점점 더 빠르게 일어날 것입니다. 우리 자체 솔루션 개발 속도를 되돌아보면 꽤 놀랍습니다. 지난 2~3년과 앞으로 올 것을 보면, 1분 전엔 트렌드 이야기했는데 다음 분엔 기술이 와있습니다. 정말 빠른 속도입니다. 반면 이전엔 5년을 보며 '좀 변하겠네' 했을 겁니다. 이제 상당한 변화가 있을 것이라 생각합니다."

"물론 부문마다 다릅니다. 항공우주와 자동차는 항상 기술 배포를 선도해왔지만, 식음료 같은 다른 부문이나, 입법이 훨씬 많아 어느 정도 기술 채택에 더 보수적 접근을 해온 부문에서도 훨씬 더 큰 채택이 시작될 것이라 봅니다." 키오가 결론지었습니다.