스마트 제조, 2022년 인더스트리 4.0 모멘텀의 핵심 동력

2022년 스마트 제조는 제품의 전체 수명 주기 전반의 공정을 아우르는 총체적 전략으로 본격 부상할 전망이다. 향상된 연결성과 실시간 데이터 수집을 활용해 공정을 개선한다.

디지털 트랜스포메이션은 스마트 제조가 현대 제조 및 조립 작업을 검증하고 관리하며, 적은 비용으로 더 나은 품질을 달성하도록 돕는다. 기업은 이제 풍부한 정보에서 가치를 추출해 다음 혜택을 누릴 수 있다.

• 연결성(Connectability): 기계가 기계 제조사(OEM)를 통해 공장 내 다른 기계와 통신 가능.
• 적응성(Adaptability): 센서와 기능이 생성하는 모든 정보로 스마트 기계가 상위 공정의 변화를 인지하고 동적 운영 조건에 맞춰 조정.
• 예측성(Predictability): 디지털 시뮬레이션 기술을 기반으로 현장 기계 성능의 예측 가능성 향상에 중점. 고충실도 디지털 트윈 필요.
• 확장성(Extendability): 예지보전과 적응형 성능으로 고객 현장 기계 수명 연장. 제조 고객에게 더 많은 가치를 창출하고 현금 흐름 최적화 목표.

스마트 제조는 향상된 계획, 생산 대안의 신속한 검증, 운영 효율성 및 제조 성능 증대를 통해 시장 출시 시간과 개발 비용을 단축한다.

이 방법론은 모든 공장 기계, 시스템, 데이터베이스가 저코드/노코드 도구 인터페이스를 통해 귀중한 데이터에서 통찰력을 얻는 완전한 IoT 상호연결 환경을 제공한다. 이제 팀은 전화나 태블릿으로 원격에서 실시간 이슈에 대응하며, 현장 인력 유무와 관계없이 공장을 효율적으로 운영할 수 있다.

동시에 혁신 제품을 더 빠르게 제작·공급하라는 장기적 압박과 함께, 고객은 더 높은 개인화와 맞춤화를 요구한다. 이 새로운 역동적 시장은 품질 저하 없이 유연성과 자원 효율성을 요구한다. 완전한 디지털 기업은 고객 요청과 시장 수요에 신속히 대응해 모든 산업에 새롭고 혁신적인 비즈니스 영역의 문을 연다. 또한 예기치 않은 혼란 발생 시 더 큰 복원력을 갖는 부가적 이점도 있다. 이 프로세스는 품질, 운영, 속도 면에서 귀중한 이점을 제공하며 경쟁 우위를 선사한다.

스마트 제조를 통한 디지털 혁신은 정교한 소프트웨어 도구 모음으로 가능하다. 스마트 제조는 기계와 전체 제조 공정의 포괄적인 디지털 트윈에 통합된 다학제적 접근법이다. 이 모든 것을 관리할 적절한 소프트웨어가 필수적이다. 예를 들어 엔지니어는 머신 다이내믹스에 대한 지식(업프론트 시뮬레이션 기반)을 바탕으로 비용과 내구성의 균형을 맞춘 최적 설계를 제공한다.

또한 제조가 가공 및 제작에 동일한 모델을 사용하는 폐루프 환경이 조성된다. 운영 중 제조 실행 소프트웨어가 정보를 엔지니어링 공간으로 피드백해 지속적 개선의 폐루프를 형성한다. 통합 변경 관리 프로세스를 통해 제조는 엔지니어링에 부품의 실제 원가 동인을 알리고, 엔지니어는 동일한 내구성을 더 낮은 제작 비용으로 달성하는 솔루션을 신속히 반복 설계할 수 있다.

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 '엑셀러레이터(Xcelerator)'는 이러한 결과를 달성하도록 돕는 소프트웨어 솔루션 포트폴리오다. 엔지니어링 소프트웨어 서비스와 애플리케이션 개발 기능을 포괄하며, 모델 기반 시스템 엔지니어링과 디지털 스레드 기능으로 설계, 생산, 활용 흐름 전반에서 데이터가 필요한 시점과 장소에 접근 가능하도록 보장한다.

또한 요구사항 계획, 엔지니어링, 생산부터 서비스까지 전 프로세스를 연결하고 효율화하는 풀 스펙트럼 기능을 제공한다. 이제 디지털화를 통해 엔지니어링, 제조, 스마트 팩토리 공급에 필요한 모든 도메인을 결합하고 더 높은 수준의 자동화를 실현할 수 있다.

그 결과는 실행 가능한 디지털 트윈으로, 제조 공정의 모든 단계를 구현한다. 이 프로세스는 기계 제조사와 설계자가 제조 운영과 엔지니어링 사이의 루프를 닫음으로써 더 많은 가치를 창출하도록 한다.

스마트 제조를 통한 디지털 트랜스포메이션은 IoT 연결 환경의 완전한 역량을 보여준다. 공장의 모든 기계, 시스템, 데이터베이스가 상호연결되어 저코드/노코드 도구 인터페이스를 통해 데이터에서 실행 가능한 통찰력을 도출한다. 그러면 팀은 전화나 태블릿으로 실시간 이슈에 대응해 공장을 원활히 가동한다.

더 나아가 디지털 트랜스포메이션은 오늘날과 미래의 스마트 팩토리에 필요한 전반적 지원을 제공해 첨단 기술, 혁신적 설계, 협업을 촉진한다. 산업 기계 OEM이 설계 복잡성을 경쟁 우위로 전환하면서 최적의 품질과 신뢰성을 제공할 수 있게 한다.

노르웨이 회네포스 소재 트론루드 엔지니어링(Tronrud Engineering AS, 1977년 설립)은 기계, 장비, 자동화 솔루션을 개발·제조·공급하는 스마트 제조 구현의 대표적 사례다. 이전에는 시제품 제작을 통한 기계 구현 과정이 지난했으나, 지멘스 소프트웨어 포트폴리오를 개발 단계에 활용해 기계와 부품의 3D 모델을 만들고 동작을 시뮬레이션할 수 있게 됐다. 또한 가상 시운전으로 하드웨어 제작 전 가상 환경에서 설계를 테스트했다.

기계의 가상 이미지, 즉 디지털 트윈은 설계, 메카닉스, 프로그래밍의 병렬 작업을 가능케 했다. 그 결과 트론루드 엔지니어링은 설계 단계를 10%, 시운전 시간을 25% 단축해 현장 작업 시간을 줄이고 더 짧은 시장 출시 기간으로 더 많은 기계를 생산하게 됐다.

소프트웨어 엔지니어, 기계 엔지니어, 전기 엔지니어 간 협업으로 설계 리소스가 통합되는 근본적 변화가 있었다. 또한 물리 모델 대신 가상 모델을 사용해 기계 시제품 손상 우려 없이 테스트할 수 있게 되어 모든 상관관계를 디지털로 수행하며 비용과 시간을 절약했다.

스마트 제조는 설계와 제조 환경 사이의 간극을 메운다. 개방적이고 지능적인 데이터 교환 형식을 통해 협업을 가능케 한다. 그 결과 디지털화 전략에 전념하는 기업들은 예기치 않은 혼란 속에서도 업계를 선도하며 번영할 입지를 갖게 된다.

디지털 트랜스포메이션은 스마트 팩토리의 근간이다. 첨단 기술, 혁신적 설계, 긴밀한 협업을 촉진한다. 디지털 트랜스포메이션은 산업 기계 OEM이 설계 복잡성을 경쟁 우위로 전환하면서 최적의 품질과 신뢰성을 제공하도록 한다.