디지털 트윈: 가공 현장의 효율성과 인력난 해결 혁신

디지털 트윈이 제조업의 점점 더 많은 영역에 생명과 혁신을 불어넣으며, 모든 규모의 기계 가공 현장이 직면한 과제를 해결하고 있습니다. 숙련 노동력 부족과 하이테크 제조업의 미국 리쇼어링(국내 복귀) 노력이 지속되는 가운데, 디지털 트윈은 많은 것을 제공합니다. 기계와 공정을 디지털화하면 CNC, 프로그램, 공정, 툴링, 셋업에 대한 깊은 이해를 얻을 수 있습니다.

또한 경쟁이 치열해짐에 따라 가공 현장은 운영을 최적화하고 효율을 높여야 합니다. 전통적인 제조 공정을 디지털화하면 가상 세계에서 생산 공정을 검증함으로써 운영 효율을 높일 잠재력이 있습니다.

마지막으로, 수익성의 적은 불확실성인데, 현재 글로벌 경제 상태에서 불확실성은 거의 보장된 것과 같습니다. 디지털 트윈을 통한 좋은 관리는 문제 발생을 방지하고 생산성을 극대화하는 조치를 마련하는 데 도움이 됩니다.

디지털 트윈 이해

공작 기계의 디지털 트윈은 실제 설정 데이터가 입력된 가상 제어기와 연결된 기계의 가상 표현입니다. 이는 모델 및 파라미터 기반 시뮬레이션을 새로운 차원으로 끌어올립니다. 공작 기계 셋업을 그 어느 때보다 정확하게 최적화하고 검증할 수 있기 때문입니다.

일반적으로 CAM 시스템과 포스트 프로세서는 기계의 운동학, 사용 가능한 G코드, 파라미터 변경 여부 등 기계에 대한 직접적인 지식이 없습니다. CAM 기반 시뮬레이션이나 일반적인 G코드 시뮬레이션 패키지는 그런 변경이 프로그램이나 사이클 타임에 어떤 영향을 미칠지 보여줄 수 없습니다. 특정 기계 컨트롤러와 직접 통신하는 CNC의 디지털 트윈이 없기 때문입니다.

수작업 공정으로 CAM이나 G코드 시뮬레이션을 설정하는 경우가 많아, 많은 경우 프로그램이 개별 기계에 최적화되지 않거나 최신 프로그래밍 기능을 활용하지 못합니다. 프로그램이 대상 기계에서 실행되지 않을 수도 있습니다.

가공 현장이 직면한 또 다른 문제는 포스트와 프로그램이 종종 기계나 툴링에 최적화되지 않는다는 것입니다. 예를 들어, 작업자가 프로그래밍된 이송 속도로 기계를 가동하는 것을 우려해 더 낮은 이송 속도로 공구를 가동할 수 있습니다. 이는 시간 손실, 생산성 저하, 낮은 효율로 이어집니다.

반면 가상화는 CNC와 CAM 시스템 간 상호 운용성을 가능하게 합니다. 이는 CNC와 기계가 지원하는 기능을 기반으로 프로그램을 포스트하는 데 도움이 됩니다. 프로그램이 포스트되면, 단순한 시뮬레이션을 넘어 기계 운동학과 실제 CNC 파라미터를 기반으로 한 가상화 환경을 만들 수 있습니다. CAM과 G코드 시뮬레이션은 테스트를 한계까지 가져갈 수 있습니다. PC는 CNC 설정을 알지 못하기 때문입니다. 실제 CNC와 기계 셋업을 디지털 트윈으로 검증하면 오류 가능성을 크게 줄일 수 있습니다.

디지털 트윈은 고공차 제품을 요구하는 하이테크 산업에 더 정확한 부품을 공급하는 데도 도움이 됩니다. 가공이 복잡해짐에 따라 가장 효율적인 공정을 갖는 것이 중요합니다. 많은 전통적 방법은 셋업 절차처럼 기계를 생산에서 제외시켜 병목 현상을 만드는 등 귀중한 생산 시간을 낭비합니다. 디지털 트윈은 프로그램을 가상 환경에서 테스트할 수 있게 합니다. 가상 CNC는 실제 프로그래밍된 커터 경로를 정확히 따르며 실제 사이클 타임을 생성합니다. 정확한 운동학과 일치하는 가상 기계에 연결되면, 현재 기계가 실행 중인 공정을 전혀 방해하지 않고 정확한 검증이 가능합니다. 게다가 사무실에서 공정을 검증하면 기계를 계속 가동할 수 있습니다.

인력 개발을 위한 디지털 트윈

디지털 트윈이 공작 기계의 복제품이므로, 디지털 트윈으로 훈련하는 것은 CNC 기술 격차를 해소하고 부품 프로그래밍, 공작 기계 작동 같은 직무 필수 요소를 가르치는 데 매우 귀중한 도구입니다. 디지털 트윈은 실제 기계를 생산에서 빼지 않고도 실습적이고 현실적인 가공 경험과 훈련을 제공합니다.

작업장을 위한 디지털화 도구

FANUC 아메리카는 ModuleWorks와 협력하여 인력 개발 소프트웨어와 새로운 강력한 부품 프로그래밍 제품군인 NC Reflection Studio를 개발했습니다. 이는 G코드 편집, 시뮬레이션, 프로그램 검증으로 작업장을 지원합니다. 이 모든 것이 숙련된 기계공 양성과 기계 가공 현장 최적화를 위한 도구 무기고를 제공합니다. 이 엔드투엔드 디지털화는 CNC 산업에 진정한 인더스트리 4.0의 힘을 열어줄 것입니다.

SME, 2022 산드라 L. 부클리 우수 젊은 제조 엔지니어 발표

올해 22명의 수상자는 다양한 제조 배경, 기술 발전/개선, 최첨단 연구를 기반으로 선정되었습니다. 2022년 상의 명칭은 2017년 SME 회장 산드라 L. 부클리(FSME, P.Eng.), 전 SME CEO이자 GKN 드라이브라인 아메리카의 전 제조 시스템, 공급망 관리, 린 부사장에서 유래했습니다.

이 상을 받기 위해 SME 회원 자격은 필수가 아니지만, 2022년 산드라 L. 부클리 우수 젊은 제조 엔지니어 22명 모두 선정 전 SME 회원이었습니다:

브루노 아제레도 박사, 애리조나 주립대, 템피, 애리조나
웬 첸 박사, 매사추세츠 주립대 애머스트, 애머스트, 매사추세츠
쉬 첸 박사, 워싱턴 주립대, 시애틀
낸시 디아즈-엘사예드 박사, 사우스 플로리다 주립대, 힐즈버러 카운티, 플로리다
에이미 엘리엇 박사, 오크리지 국립연구소, 오크리지, 테네시
토마스 펠드하우젠 박사, 오크리지 국립연구소, 녹스빌, 테네시
켈빈 푸 박사, 델라웨어 주립대, 뉴어크, 델라웨어
마이클 고메즈 박사, MSC 인더스트리얼 서플라이, 녹스빌, 테네시
진아 장 박사, 포항공대, 포항, 한국
보 진 박사, 남캘리포니아 주립대, 로스앤젤레스
벤카타 차란 칸투무추, 일렉트렉스, 에드먼드, 오클라호마
제프 카르파, 록히드 마틴 항공, 포트워스, 텍사스
비핀 쿠마르 박사, 오크리지 국립연구소, 녹스빌, 테네시
메건 맥거번 박사, PE, GM 글로벌 R&D, 디트로이트
로라 파렌, P&G, 메이슨, 오하이오
카일 살레비 박사, 오크리지 국립연구소, 녹스빌, 테네시
라이언 세콜 박사, GM R&D, 워런, 미시간
쉬안 송 박사, 아이오와 주립대, 아이오와 시티, 아이오와
펭 "에드워드" 왕 박사, 켄터키 주립대, 렉싱턴, 켄터키
세라 울프 박사, 텍사스 A&M 대학, 칼리지 스테이션, 텍사스
양 양 박사, 샌디에이고 주립대, 샌디에이고
샤오웨이 위에 박사, 버지니아 공대, 블랙스버그, 버지니아

SME는 이 상을 통해 40년 넘게 470명 이상의 젊은 제조 엔지니어와 그들이 제조업에 미친 영향을 조명해 왔습니다. SME는 2023년 우수 젊은 제조 엔지니어 상 후보를 8월 1일까지 sme.org/oyme에서 접수합니다.