PLM 소프트웨어 활용으로 산업용 IoT 도입 가속화

최신 PLM 도구로 제조업체는 디지털 제조의 최첨단 협업 설계 및 시각화 솔루션 구현에서 우위를 점할 수 있습니다.

제품 수명주기 관리(PLM) 도구를 갖춘 디지털 제조 솔루션은 제조업체가 산업용 사물인터넷(IIoT)의 약속을 결국 완전히 실현할 수 있는 큰 잠재력을 보유합니다. 최근 몇 년간 증강현실(AR)을 포함한 고도로 사실적인 시각화를 통합한 PLM 솔루션의 새로운 협업 가상 도구들이 IIoT의 제조 분야 약속을 더 크게 실현하는 쪽으로 기준을 높이는 데 도움을 주었습니다.

최신 PLM 제품으로 제조업체는 베스트인클래스 CAD/CAM/CAE와 PLM의 제품 데이터 관리(PDM) 도구를 활용할 수 있으며, 이들은 오늘날의 고도로 연결된 센서 기반 첨단 자동화 장비로 더 가능해진 제품 수명주기 체인에서 제너레이티브 엔지니어링, AR 시각화, 기타 시뮬레이션 같은 최신 설계 기법을 점점 더 긴밀하게 배포합니다. 더 많은 온프레미스 및 클라우드 기반 PLM 솔루션이 이제 디지털 트윈을 생성해 가상 세계를 공장 현장의 제조업체 물리적 자산에 정확하게 연결할 수 있게 합니다.

또한 커넥티드 제조를 겨냥한 제품 내 소프트웨어와 전자장비 비중이 증가함에 따라 개발자들은 펌웨어와 전자 콘텐츠를 생성하고 관리하는 새로운 방식을 고안해야 합니다.

디지털 트랜스포메이션

시뮬레이션은 디지털 제조 트랜스포메이션에서 핵심 역할을 하며, 대부분의 주요 PLM 개발자들은 첨단 시각화 도구를 PLM 툴박스에 완전히 통합하는 쪽으로 이동했습니다.

"우리는 고객에게 가치를 전달하는 트랜스포메이셔널 솔루션으로 더 나아가기 시작했습니다. 물론 우리는 도구와 시뮬레이션 제품에 큰 투자를 해왔습니다."라고 플라노, 텍사스 기반 지멘스 PLM 소프트웨어의 최고기술책임자 짐 러스크(Jim Rusk)는 말했습니다. 팀센터(Teamcenter) PLM과 관련 CAD/CAM/CAE 제품의 개발사인 그는 "고객들이 제너레이티브 엔지니어링, 전자장비의 솔루션 통합, 사물인터넷[IoT]에서 제품 성능 데이터를 어떻게 가져오는지, 클라우드와 협업을 실제로 활용해 정보 흐름을 만드는지에 대한 가치 중심의 설명을 찾고 있음을 발견하고 있습니다."

지멘스는 최근 몇 년간 여러 대규모 시뮬레이션 인수를 단행했으며, 2016년 11월 전자 설계 자동화(EDA) 소프트웨어 개발사 멘토 그래픽스(Mentor Graphics)를 45억 달러에 인수했습니다.

"우리가 생산하는 핵심 기반 도구 없이는 그 일을 할 수 없습니다."라고 러스크는 회사의 관련 CAD/CAM/CAE 제품에 대해 말했습니다. "PLM이 여기에 중심 역할을 하고, 멘토 인수로 전자 설계 자동화도 또 다른 중요한 부분입니다. 우리는 그것을 어떻게 가져올지에 대해 많은 진전을 이루었습니다. 우리 고객들은 기계적 콘텐츠뿐만 아니라 전기적, 소프트웨어 콘텐츠도 엄청난 양을 가진 제품을 만드므로, 제너레이티브 엔지니어링, 통합 전자장비, 자율주행[차량] 같은 훨씬 더 솔루션 지향적인 역량을 가져와야 합니다. 이 모든 것이 우리가 앞으로 내놓는 솔루션의 정말 중요한 요소들입니다."

이 디지털 트랜스포메이션을 견인하는 또 다른 요인은 제조업체들이 운영을 새롭게 바라보고 기본 비즈니스 관행을 바꿀 의향이 생겼다는 점입니다. "우리가 다루는 모든 회사, 예외 없이, 중공업, 하이테크, 생명과학 분야에서 디지털 트랜스포메이션 이니셔티브를 가지고 있으며, 그들이 운영하는 방식을 근본적으로 바꾸고 고객에게 가치를 전달하는 방식을 재고하려고 진심으로 노력하고 있습니다."라고 아라스(Aras Corp.) 수석 부사장 마크 린드(Marc Lind)는 말했습니다. 아라스 이노베이터(Aras Innovator) PLM 소프트웨어 개발사인 그는 매사추세츠주 앤도버에 본사를 두고 있습니다.

"모든 회사에 예외 없이 심각한 긴박감이 있어 비즈니스와 운영에 심오한 변화를 강요하고 있습니다. 그래서 관련된 것은 기술뿐만 아니라 비즈니스 방식입니다."라고 린드는 지적했습니다. "비즈니스 트렌드 배경 맥락에서 이는 내일의 디지털 프로세스가 오늘 존재하지 않는다는 것을 정의상 의미합니다."라고 린드는 말했습니다. "존재하지 않고 출현 중인 프로세스와 요건을 만족시킬 수 있는 바로 구매 가능한 아웃오브박스 소프트웨어는 없습니다."

회사에 따라 이 트랜스포메이션은 다른 형태와 구조를 띤다고 린드는 덧붙였습니다. "우리는 그들과 긴밀히 협력해 그들이 이미 아는 것, 달성하려는 것, 그리고 5년 프로젝트보다 훨씬 더 빠르게 도달할 수 있는 방법을 재고하는 과정 전체를 함께합니다."

디지털 기술은 가상 경험을 가능하게 해 새로운 방식(현실과 가상 모두)으로 발명, 학습, 생산, 거래를 통해 사회 모든 부문을 흔드는 산업 르네상스를 주도하고 있다고 다쏘시스템(Dassault Systèmes)의 에노비아 마케팅 부사장 가스 콜맨(Garth Coleman)은 말했습니다. 그는 매사추세츠주 월섬과 프랑스 벨리지-빌라쿠블레에 기반을 두고 있습니다.

"전 세계 팹랩에서 누구나 단 몇 시간 만에 스마트 커넥티드 객체를 만들 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "스타트업이 전체 산업을 와해시키고 오프라인 주류 기업들이 새로운 서비스 주도 비즈니스 모델로 스스로를 재창조하고 있습니다. OEM은 공급업체와 깊은 디지털 연결을 엔지니어링해 공급망을 가치 네트워크로 트랜스포메이션하고 있습니다. 일어나는 일은 '디지털 트랜스포메이션' 같은 개념으로 설명하기엔 훨씬 더 큽니다."

가상 세계(사용자가 현실을 확장하고 개선할 수 있게 하는 완전한 디지털 생태계)는 혁신가들이 동시에 상상, 매핑, 모델링, 엔지니어링해 완전히 새로운 환경을 처음으로 엔지니어링할 수 있게 한다고 콜맨은 말했습니다.

"그리고 디지털 경험 플랫폼은 이러한 가상 세계의 인프라로, 장소, 사람, 아이디어, 솔루션 간 거리를 제로로 줄이면서 새로운 사고, 학습, 행동, 상호작용 방식을 가능하게 합니다. IDC는 2020년까지 최소 55%의 조직이 디지털로 결정되며, 새로운 비즈니스 모델과 디지털로 구현된 제품 및 서비스를 통해 시장을 트랜스포메이션하고 미래를 재구상할 것이라고 예측합니다."

"심오한 개인화된 경험을 제공하려면 기술의 원활한 시너지가 필요합니다."라고 그는 계속했습니다. 이 시너지에서 "현실과 가상이 가상 경험 플랫폼에서 합쳐져 기업 내부와 공급업체, 파트너, 고객, 잠재고객의 가상 네트워크까지 완전한 기여자 생태계로 협업을 확장합니다. 이것은 확실히 여러분 아버지의 PLM이 아닙니다!"

길을 선도하다

시각화 도구, 특히 AR과 CAE 애플리케이션의 더 넓은 사용은 제조업체가 PLM의 설계 및 엔지니어링 프로세스를 인더스트리 4.0과 IIoT의 새로운 시대에 적응하도록 트랜스포메이션하는 것을 돕습니다. 마찬가지로 제너레이티브 엔지니어링은 고객 설계를 가속화하고 더 나은 전반적 결과를 위한 최적화 역량을 추가합니다.

2019년 1월, 지멘스는 CAE 애플리케이션용 심센터 3D(Simcenter 3D) 시뮬레이션 애플리케이션 시리즈의 최신 업데이트를 발표했습니다. 이에는 전산유체역학(CFD)과 유한요소해석(FEA) 도구가 포함됩니다. 작년, 회사는 뮌헨 기반 전기 시스템 설계 및 와이어 하네스 엔지니어링 소프트웨어 개발사 콤사(Comsa Computer und Software GmbH)를 인수했습니다. 콤사의 로라도(LDorado) 자동차 하네스 설계 및 엔지니어링 도구 스위트는 지멘스의 멘토 애플리케이션 포트폴리오에 합류할 예정입니다.

"우리는 정말 시스템 엔지니어링인 프론트엔드, 초기 컨셉 엔지니어링을 더 가져오는 데 관심이 증가하는 것을 보고 있습니다."라고 지멘스의 러스크는 말하며, 고객들이 더 이른 제품 요구사항, 파라미터, 시뮬레이션 모델을 찾고 있다고 언급했습니다. 자동차 세계, 특히 자율주행차에서 "여기에 엄청난 양의 시스템 엔지니어링과 전기장비가 들어갑니다."라고 러스크는 말했습니다. "우리는 고객이 그 시스템들을 원활하게 통합할 수 있게 하고 싶습니다."

시뮬레이션은 심센터 3D의 일부인 적층 제조 애플리케이션으로 확장되어 디지털 트윈을 중심으로 정보를 공장으로 다시 피드백하며 루프를 닫는 데 도움을 줍니다.

시스템 엔지니어링에 새로운 수준의 강조가 있다고 아라스의 린드는 말했습니다. 특히 모델 기반 엔지니어링에, 제조업체들이 소프트웨어 지원 설계, 전자장비, 센서와 씨름하면서 그렇습니다. "전동화와 자율주행으로 자동차 산업이 대격변 중이고, 항공도 마찬가지입니다."라고 린드는 말했습니다. "정말 전반적입니다."

아라스의 최신 PLM 플랫폼에 포함된 새로운 기술은 변형과 옵션을 처리하는 능력이라고 린드는 말했습니다. 이는 자동차 제품의 기계적 옵션과 전자제어장치(ECU) 같은 소프트웨어 지원 기능, 기타 소프트웨어 특화 아이템 모두에서 주요 맞춤화를 가능하게 합니다. "변형의 수준이 정말 치솟고 있습니다."라고 그는 말했습니다. "칩에 플래시할 소프트웨어가 무엇인지 알아야 하므로 소프트웨어 수준이 VIN 단위로 [맞춤화]됩니다."

시뮬레이션 전선에서 아라스는 2018년 9월 컴솔루션즈(Comet Solutions Inc.) 인수로 절실히 필요했던 기능을 추가했습니다. 알버커키, 뉴멕시코 기반의 시뮬레이션 프로세스 및 데이터 관리(SPDM) 도구 개발사로, 시뮬레이션 사용자를 기업에 연결합니다. 이제 아라스 PLM 구독의 일부로 제공되는 회사의 심앱스(SimApps)는 벤더 중립적 애플리케이션으로 아라스의 개방적 접근과 팀을 이루어 사용자를 다양한 CAD, FEA, 메싱, 0D/1D 시뮬레이션 도구 및 수명주기 제품 구성과 교차 분야 설계를 위한 기타 애플리케이션과 연결합니다.

"우리가 논의하는 모든 것(MBE, MBSE, 디지털 트윈, 팩토리 정의 등)에서 일단 디지털 구성이나 모델이 생기면, 그것을 실제 조건에서 시뮬레이션하고 싶어집니다."라고 린드는 말했습니다. "이것이 작동할지, 예상 평균 고장 간격[MTBF]은 얼마인지, 공장에서나 현장의 항공기에서 고장을 어떻게 예측할지 알고 싶습니다. 그것을 시뮬레이션할 수 있기를 원합니다."

컴솔루션의 심앱스로 프로세스를 시뮬레이션하면 아라스 고객에게 방대한 시뮬레이션 데이터를 관리하는 새로운 도구를 제공한다고 린드는 언급했습니다. "시뮬레이션 아이디어도 매우 전문적입니다."라고 그는 말했습니다. "설계처럼, 이 실제 시뮬레이션 역량은 FEA, CFD처럼 난류나 ESD[정전기 방전]을 보여주는 특정 분석 유형으로 고립되어 있습니다. 너무 전문적이고 우리 최대 고객들이 원하는 것이 이 시뮬레이션이 여기저기서 튀어나오는데 그것들로부터 생성된 데이터를 관리할 좋은 방법이 없었기 때문입니다."

제조업체 프로세스는 일반적으로 대규모 증분 시뮬레이션 실행을 포함한다고 그는 말했습니다. "단일 실행이 아닙니다. 파라미터를 바꾸고, 증분시키고, 다시 시뮬레이션을 실행합니다. 그것을 반복하면 엄청난 양의 데이터 입력이 생깁니다."라고 린드는 5~7개 다른 솔버 환경이 관여할 수 있는 프로세스에 대해 말했습니다. 개방적 접근을 취하는 것도 이점이라고 그는 말했습니다.

"시뮬레이션 주요 공급업체들은 자기 도구 세트 중심으로 조직화되는 경향이 있습니다. '개방적 접근을 취하자'고 말하는 아무도 없습니다. 우리는 그것을 평평한 운동장으로 만듭니다. 우리는 시장에서 일관된 방식으로 관리할 것이고, 당신은 교차 분야 다운스트림을 절차화할 수 있습니다. 디지털 트윈 시뮬레이션이 오고 있습니다. 지금 하는 사람은 많지 않습니다."

다쏘도 2019년 1월 코그나타(Cognata Ltd.)의 자율주행차 시뮬레이션 스위트(Autonomous Vehicle Simulation Suite)를 다쏘시스템의 3D익스피리언스(3DExperience) PLM 플랫폼에 임베드하는 파트너십을 발표하며 시뮬레이션 분야에서 최근 행보를 보였습니다. 이스라엘 레호보트 기반 개발사인 코그나타와의 파트너십이 자율주행차 제조업체에게 개발 주기 내내 3D익스피리언스 플랫폼 내에서 자율주행을 정의, 테스트, 경험하는 최초 종류의 솔루션을 제공할 것이라고 다쏘는 말했습니다. 이는 완전 통합 자율주행차 개발 프로세스를 더 정확하고 안전한 자율주행차를 도로에 내놓기 위해 가속화할 것을 약속합니다.

"다쏘시스템과의 파트너십은 시뮬레이션을 엔지니어링 프로세스의 통합적이고 원활한 구성요소로 만들어 자율주행차 개발을 가속화할 것입니다."라고 코그나타 CEO 겸 창립자 대니 아츠몬(Danny Atsmon)은 성명에서 말했습니다. "시뮬레이션이 더 일찍 활용될수록 엔지니어가 자율주행차의 각 구성요소를 수정하고 가상 환경에서 테스트해 예상치 못한 에지 케이스에 직면했을 때 차량에 통합되면 어떻게 작동하는지 보는 것이 더 쉬워집니다."

많은 기업이 가상 환경에서 새로운 컨셉을 테스트하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 더 빠르게 작업하고 제품을 현실 세계에 출시하기 전 최적화된 결과를 보장한다고 다쏘의 콜맨은 덧붙였습니다.

"시뮬레이션은 계획을 가속화하고 비용을 절감하며 더 높은 정확도로 의사결정을 돕습니다."라고 그는 말했습니다. "이는 연구자들이 제조 가능성을 위한 설계를 테스트, 검증, 빠르게 최적화해 자재를 줄이고, 제조 안전을 위해 작업자를 보호하며, 장기 유지보수를 위해 제품 수명을 연장하고, 총자재 소비량 최소화, 유해 물질 대체, 재활용 단순화 설계 같은 환경 영향 요소를 포함한 환경 영향을 최소화할 수 있게 합니다."

AR 지원 시각화

시뮬레이션의 또 다른 핵심 기술은 PTC(니덤, 매사추세츠)의 뷰포리아(Vuforia) 라인업 같은 AR 지원 PLM 애플리케이션의 더 넓은 배포입니다. "PLM은 제조업체의 디지털 트랜스포메이션을 가져오도록 계속 진화하고 있습니다."라고 PTC의 PLM 솔루션 관리 부사장 프랑수아 라미(Francois Lamy)는 말했습니다. "사실, 탄탄한 PLM 시스템이 '디지털 집을 정리'하지 않으면 스마트 커넥티드 역량을 통합하거나 더 나은 통찰과 분석을 얻기 어려울 수 있습니다."

제품 설계 공유 방식을 개선하기 위해 PTC는 몇 년 전 기술을 인수한 후 씽웍스(ThingWorx)와 뷰포리아 애플리케이션을 소프트웨어에 개발했습니다.

"우리는 고객의 디지털 트랜스포메이션을 킥스타트할 PLM 벤더가 되기 위해 PLM 포트폴리오를 지속적으로 개선하고 있습니다."라고 라미는 말했습니다. "우리는 PTC의 증강현실 기술인 뷰포리아를 활용해 멀티-CAD 데이터를 발행합니다. AR로 고가의 프로토타입 제작 필요성이 사실상 사라집니다. 실제 CAD 데이터 자체가 아닌 제품 설계의 AR 경험을 공유할 때 외부 이해관계자(공급망 등)와 귀중한 회사 IP 공유 위험이 사라집니다."

PTC의 씽웍스 네비게이트(ThingWorx Navigate) 아웃오브박스 역할 및 작업 기반 애플리케이션은 일반적으로 PLM과 상호작용하지 않는 '경량' 사용자가 필요한 제품 데이터를 더 쉽게 얻도록 돕습니다. 라미는 "고객들은 최첨단 기술[스마트 커넥티드 제품, 스마트 커넥티드 기계, 인공지능, 증강현실]을 통합해 엔지니어링, 제조, 운영, 서비스, 공급망 앱을 통한 교차 분야 협업을 위한 일관되고 현대적인 디지털 백본의 프로세스, 데이터, 시스템 구축에 집중하고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

작년 여름, PTC와 시뮬레이션 개발사 앤시스(Ansys Inc.)가 협력해 PTC의 크레오(Creo) CAD 소프트웨어를 통해 앤시스의 실시간 시뮬레이션을 고객에게 제공한다고 발표했습니다. "이 새로운 솔루션, 크레오 시뮬레이션 라이브(Creo Simulation Live)는 엔지니어에게 CAD 모델링 환경에 완전히 통합된 빠르고 사용하기 쉬운 시뮬레이션을 제공합니다."라고 라미는 말했습니다. "설계와 시뮬레이션 간의 왕복을 없앱니다. 모델이 변경되면 엔지니어는 설계 결정에 대한 실시간 피드백을 얻어 더 빠르게 반복하고 더 큰 자신감으로 설계할 수 있습니다."

언제 어디서나 접근

클라우드를 통한 제조 데이터 접근성 증대는 온프레미스 버전만 제공되던 것에 비해 클라우드 기반 PLM 시스템의 본질적 비용 이점에 힘입어 예외가 아닌 표준이 되었습니다. 오토데스크(Autodesk)의 클라우드 제품은 퓨전 라이프사이클(Fusion Lifecycle) PLM으로, 제조 데이터 공유를 위한 고도로 협업적인 환경을 사용자에게 제공합니다.

"제조 분야에서 우리가 보는 근본적 트렌드 중 하나는 설계와 제작의 수렴입니다. 제품을 직접 제조하지 않는 고객에게도 해당됩니다."라고 오토데스크(Autodesk Inc.)의 디자인 부문 글로벌 GTM(Go to Market) 비즈니스 전략 선임 매니저 찰리 캔디(Charlie Candy)는 말했습니다. "제조 공정에 대한 가시선 확보는 고객이 디지털과 물리 사이를 빠르게 반복하며 더 많은 실험, 설계에서 더 큰 리스크 감수를 가능하게 해 혁신을 증대시킵니다. 동시에 제품 성능과 제조 공정 시뮬레이션으로 더 나은 비용 관리와 범위 유지가 가능합니다. 오토데스크는 설계와 제작을 연결하고 고객이 앞서 나갈 수 있도록 제조 기술에 10억 달러 이상을 투자했습니다."

이 트렌드가 PLM에 미치는 영향은 비즈니스가 더 많은 사람과, 더 많은 분야에서, 프로세스 초기에 연결해야 한다는 것입니다. 캔디는 "경쟁하고 차별화하기 위해 제조업체는 일하는 방식과 지원 도구 및 프로세스를 진화시키려 합니다. 이는 디지털 전략을 필요로 합니다."라고 말했습니다.

그는 오토데스크의 PLM 접근법이 고객 디지털 전략의 기반을 형성하는 다섯 가지 기둥에 초점을 맞춘다고 언급했습니다: 대량 맞춤화, 협업, 고객 경험, 유연한 제조, 연결된 서비스. "이 다섯 기둥 중 협업이 고객들에 의해 지속적으로 최우선 순위로 평가됩니다."라고 캔디는 말했습니다. "적절한 사람들을 적절한 단계에 참여시켜 중요한 결정을 내리게 하는 것이 프로젝트나 제품의 성공을 정의합니다."