PLM 디지털 트윈, 제조 현장 실시간 가상 통찰력 제공

최신 제품 수명주기 관리(PLM) 도구로 제조사들은 디지털 스레드(Digital Thread)를 활용해 개발 속도를 높이고 있습니다. 디지털 스레드는 CAD/CAM/CAE와 cPDM(협업 제품 데이터 관리) 솔루션이 통합된 세트로, 제조 공정의 새로운 디지털 트윈(Digital Twins)을 엮어냅니다. 산업용 사물인터넷(IIoT) 시대에 공장 현장 기계들이 그 어느 때보다 더 연결됨에 따라, PLM의 엔지니어링 애플리케이션이 데이터 관리 측과 더 긴밀히 얽혀 대규모 글로벌 제조 조직 간 더 빠르고 쉬운 소통을 가능하게 합니다.

시장 조사 기관 CIMdata Inc.(미시간 앤아버) 최신 분석에 따르면 업계 PLM 시스템이 건전한 속도로 성장 중입니다. 2015년 PLM 전체 가치를 거의 390억 달러로 평가했습니다. "2015년 PLM 시장 전체가 387억 달러로 2014년 대비 2.8% 성장했습니다."라고 CIMdata 리서치 부사장 스탠 프르지빌린스키(Stan Przybylinski)는 말했습니다. "불변 통화 기준으로는 2014년 대비 8.2% 성장률입니다."

대부분 PLM 시장 선도업체들이 불변 통화 기준 강한 성장세를 보였고, 모두 포트폴리오 확장과 일부 경우 신시장 진입 위해 전략적 인수 지속했다고 프르지빌린스키는 말했습니다. "2020년을 향하면 CIMdata는 PLM 시장이 연평균 성장률[CAGR] 6.3%로 523억 달러까지 성장할 것으로 예측합니다."라고 프르지빌린스키는 말했습니다.

기업들은 기계 CAD, 시뮬레이션·분석, 시각화·협업, 빌딩 설계 등 다양한 유형 솔루션에 PLM 투자하며, 이 다양성은 단일 유형 제공업체가 업계를 지배하지 않는 사실에 반영됩니다. 2015년 더 많은 제공업체가 툴과 cPDM 부문 모두에서 5억 달러 초과 PLM 매출 기록, 16개 공급업체라고 프르지빌린스키는 말했습니다. "다쏘 시스템즈(Dassault Systèmes), PTC, 지멘스 PLM 소프트웨어 세 솔루션 제공업체가 툴과 cPDM 기술 양쪽 주요 제공업체입니다."라고 그는 말했습니다. "오토데스크(Autodesk)와 멘토 그래픽스(Mentor Graphics) 같은 다른 업체들은 전체 시장 내 특정 세그먼트에 집중하는 주로 툴 제공업체입니다."

제품 설계 가속화

포뮬러 1 레이싱 팀 자동차 설계자들과 협업하며 지멘스 PLM 소프트웨어(텍사스 플래노) 개발자들은 레이서들이 사용하는 PLM 시스템 최적 배포법을 배웠다고 지멘스 PLM 수석부사장 겸 CTO 짐 러스크(Jim Rusk)는 말했습니다. "그들에게서 배울 수 있습니다. 일주일 동안 팀에 최적 부품 제공하려고 분주합니다."라고 그는 말했습니다. "정말 역동적 환경이고 경쟁사도 똑같이 합니다."

제품 반복 가속화로 지멘스는 F1 레이싱 팀뿐 아니라 레드불 팀 항공 레이싱에서도 어떻게 도울지 볼 수 있었습니다. 지멘스는 자사 소프트웨어가 과거 3년간 랜드로버 BAR(벤 에인즐리 레이싱) 영국 아메리카스 컵 클래스(ACC) 카타마란 설계, 평가, 검증, 제작을 제시간·예산 내 완수하는 데 사용됐다고 최근 발표했습니다.

85,000시간 이상 설계·제작으로 15m 보트 완성, 190개 센서와 비디오 카메라 4대 연결하는 1,200m 전자·전기 케이블 포함. 지멘스와 협업해 팀은 통합 PLM 소프트웨어 환경으로 여러 분야 매끄럽게 연결해 야심찬 일정 성공적 관리. 지멘스와 랜드로버 BAR는 2월 버뮤다 섬에서 '리타(Rita)' 카타마란 명명식, 1851년 시작된 아메리카스 컵 영국 귀환 목표.

"지멘스 소프트웨어 기술로 설계·제작 과정 내내 설계 솔루션 시뮬레이션, 분석, 테스트 가능했습니다."라고 랜드로버 BAR CTO 앤디 클라우턴(Andy Claughton)은 말했습니다. "이 소프트웨어 사용으로 시간 절약했고 경기까지 지속적 개선 가능해져 레이스 역사상 최초로 컵을 영국에 가져오길 희망합니다."

랜드로버 BAR 레이싱 팀은 디지털 모델링·시뮬레이션 통합 가상 환경 채택 위해 지멘스 솔루션 선택. 랜드로버 BAR는 지멘스 NX 제품 설계, 팀센터(Teamcenter) 데이터 관리 소프트웨어, 파이버심(Fibersim) 포트폴리오 복합소재 엔지니어링, 지멘스 심센터(Simcenter) 소프트웨어 포트폴리오(페이맵(Femap), 스타 CCM+(Star CCM+) 유한요소해석(FEA)·전산유체역학(CFD) 분석용) 사용.

"일주일 동안 팀에 최적 부품 제공하려고 분주합니다. 정말 역동적 환경이고 경쟁사도 똑같이 합니다."

가장 빠르고 효율적인 설계 환경 만들기가 핵심 — 육상, 항공, 해상 불문 레이싱 팀에. 러스크는 NASCAR 팀도 F1 모델 비슷하게 운영, 빠른 설계와 높은 정확도 부품 요구, 적층 제조 공정으로 만든 첨단 복합소재 등 이국적 소재 자주 사용한다고 말했습니다.

"미국에서도 마찬가지입니다. 여러 NASCAR 팀이 비슷한 작업 합니다. 다음 레이스 준비 위해 같은 거치죠."라고 러스크 말했습니다. "대규모 글로벌 제조 기업에도 대규모 배포 중입니다."

이 개발들 주도하는 건 첨단 시스템 엔지니어링 필요성, 혁신적 제품 설계를 가장 빠르고 효율적으로 개발하는 방법 찾기. "기업들이 '설계 주기 초반에 점점 더 일찍 알고 싶다'고 말합니다."라고 러스크 말했습니다. "상세 설계 시뮬레이션과 그 공정 관리를 제공합니다.

"PLM 더 큰 정의는 기업들 설계 주기 초반에 어떻게 도울 수 있나입니다. 제품이 설계 대비 어떻게 수행될지 알고 싶어합니다. 좋은 유연한 협업 방법 주며 많은 선행 지식으로 그걸 합니다." 중요한 요소들: 지멘스 팀센터 추가된 새 아키텍처 다이어그램 기능, 추가 시뮬레이션 기능(몇 년 전 LMS 인수로 이미지 랩 추가돼 사용자 필요 실세계 시나리오 테스트 가능). 지멘스 최근 CD-아답코(CD-adapco) 인수, CCM+ 소프트웨어 포함 첨단 3D 열 시뮬레이션용. "정말 잘 스케일되는 제품입니다."라고 러스크 말했습니다. CCM+는 아음속·음속 흐름 항공우주, 내연기관 공기-연료 혼합 등에 사용.

디지털 트윈 호출

거의 모든 PLM 개발자들이 제품 개발 소프트웨어 전략에서 디지털 트윈 개념 강조, 협업 제품 설계·개발 기능 지속 확장 등 여러 요소와 함께.

다쏘 시스템즈(파리) 3D익스피리언스(3DExperience) 플랫폼과 관련 브랜드 애플리케이션 지원 핵심 트렌드: 고객 주도 개발, 가상 경험 시뮬레이션/테스트/최적화, 모델 기반 엔터프라이즈, SaaS 클라우드 배포, 데이터 주도 애플리케이션, 디지털 스레드, 디지털 트윈/버추얼 트윈, 빅데이터, IoT, 플러그인 없는 브라우저 기반 애플리케이션, 대시보드·위젯, PLM 분석 비즈니스 인텔리전스 등이라고 다쏘 시스템즈 델미아(Delmia) 사용자 경험·옹호 부사장 에릭 그린(Eric Green)은 말했습니다.

"혁신 효율은 종종 분야·기능 간 다중 핸드오프로 저해되는데, 공정·시스템 불연속성으로 타임라인 연장과 재작업 초래."라고 그린 말했습니다. "구세대 전자 PLM 시스템은 사일로(silo)들 연결했지만, 디지털 플랫폼에선 사일로들이 제거됩니다." 다쏘가 2008년 도입한 V6 디지털 아키텍처가 CATIA(설계), 시뮬리아(Simulia, 시뮬레이션), 델미아(Delmia, 제조), 에노비아(Enovia, 거버넌스) 애플리케이션 간 공통 데이터 모델 정의해 사용자들이 단일 디지털 정의에 온라인 연결해 실시간 협업 가능하게 했다고 그린 말했습니다.

데이터 증식으로 모든 비즈니스 데이터 의존적, 모든 비즈니스 방법론 변환해 데이터 주도·분석 주도 돼야 모든 비즈니스 결정이 글로벌 성과 최대화 기반."이라고 그린 말했습니다. "오늘날 비즈니스 과제는 데이터 카오스와 새 정보 소스 증식 처리, 모든 비즈니스 결정이 이 데이터 카오스 기반되게 하는 것 둘 다입니다."라고 그린 말했습니다.

"그래서 셀프 서비스 분석이 모든 비즈니스 사용자가 IT 지원 없이 다양한 데이터 소스 분석하고 자체 분석 수행할 수 있게 해 회사 모든 레벨에서 데이터 거버넌스 강제하는 이유입니다."라고 그린 말했습니다. "비즈니스 사용자들은 주로 IT 팀에 새 분석 뷰 제공 의존해 새 정보 대응 느리고 비효과적. 게다가 엑셀로 데이터 수정해 리포트 만드는데 현실 한 부분만 제공, 단일 진실 출처(single source of truth) 없음."

셀프 서비스 분석 제공으로 사용자들이 새 뷰 생성 사이클 타임 가속화, 모든 비즈니스 사용자가 박스 드래그앤드롭으로 정보 시스템 기반이거나 직접 연결된 새 뷰 구축 가능."라고 그린 말했습니다.

제조용 새 기술 등장이 PLM 기술 진보 활용, 특히 신소재·적층 제조 공정 영역에서."라고 그린 말했습니다. "적층 제조 경제적 이득 극적, 설계 변화는 더 중요."라고 그린 말했습니다. "적층 제조로 완전히 새 유형 부품·제품 창조 가능. 설계자들에겐 백지 도화지 생겨 '이상적 세계에서 이 부품 어떻게 보여야 하나?' 질문 가능. 자연 유기적 형태가 과거 만연했던 투박한 산업 스타일 형태보다 때론 더 낫고 스트림라인됨 발견."

"'생성적 기능 설계(generative, functional design)'가 경험 경제 부양하고 제조 혁신시킬 것, 제조사들 생산·공정 계획·소재 엔지니어링 방식 재설계 요구."라고 그린 말했습니다. "소재 과학부터 3D 설계, 시뮬레이션, 적층 제조 운용까지 이 새 사고방식 가능케 하는 역량 보유가 기업 비즈니스 변혁 돕습니다."

공정에 PLM 통합

IIoT 등장으로 복잡 제품 가진 기업들 제조 운영 더 나은 통합 방법 모색."라고 아라스(Aras Corp., 매사추세츠 앤도버) 제품 마케팅 디렉터 더그 맥도날드(Doug Macdonald) 말했습니다. 아라스 이노베이터(Aras Innovator) PLM 플랫폼 개발사. 하지만 오늘 단절된 시스템으로 MBOMs, 공정 계획, 작업 지시서 작성·조정, 진화하는 제품 설계와 동기화 유지가 시간 소모적·오류 발생 쉬움.

제조 공정 계획(MPP)이 통합돼 제조 데이터·공정 매끄럽게 추적 가능하면 제조사 경쟁 우위 확보."라고 그는 말했습니다. "핵심은 그래픽·동시 공정 계획, MBOM[제조 BOM], 작업 지시서 작성과 실시간 자동 EBOM/MBOM[전자 BOM/MBOM] 조정 지원하는 PLM 플랫폼 활용하는 것."

아라스 새 기능들로 이 과제들 해결, PLM과 MPP 통합 새 기능 포함. 이 새 기능들: 운영, 단계, 소모 부품, 활용 자원, 기술, 참조 문서 상세한 버전 관리 공정 계획; 시각적 풍부한 전자 작업 지시서 동시 작성; 드래그앤드롭 편집으로 EBOM에서 파생된 버전 관리 MBOM; 동시 공정 계획·MBOM 생성; 자동 EBOM/MBOM 조정, 플랜트별 MBOM·공정 계획.

아라스는 디지털 제조 설계 혁신 연구소(DMDII, 시카고) 연구 인용: 기업 81%가 제조 디지털 트랜스포메이션이 미래 경쟁력 핵심 요소라 인정하지만, 오늘 필요 기술·전문성 충분히 갖춘 곳 14%만. 아라스 MPP는 유연·확장·업그레이드 가능 단일 플랫폼 기반, EBOM, 구성·변경 관리, 요구사항, 품질 등 영역 연결 역량 제공. 아라스 MPP는 기존 ERP, MES, 레거시 PDM 환경과 통합 설계돼 기존 엔터프라이즈 시스템 위에 새 공정 역량 제공. 아라스 플랫폼 기존 시스템 위에 레이어링해 '립앤드플레이스(rip-and-replace)' 접근 리스크·혼란 피하고 디지털 트랜스포메이션 더 빠르게 추진 가능.

"제품 개발과 제조 엔지니어링 아우르는 공정들이 인더스트리 4.0이나 IoT 작동 위해 선행 해결 필수 기반이라 믿습니다."라고 아라스 CEO 피터 슈뢰어(Peter Schroer) 말했습니다. "전 세계 공장 가진 기업들 트랜스포메이션 더 빠르게 추진할 더 나은 방법 필요, 기존 레거시 위에 우리 플랫폼 오버레이하면 전략 직접 지원하는 새 역량 즉시 확보 가능."