디지털 트윈 통합으로 산업용 IoT 혁신

산업용 사물 인터넷(IIoT)은 데이터를 모니터링, 수집, 분석 및 공유하는 지능형 센서와 액추에이터를 사용합니다. 인더스트리 4.0과 함께 IIoT는 센서를 사용하여 프로세스를 자동화하고 인간의 간섭을 줄여 효율성을 높이는 스마트 기계의 사용을 증가시켰습니다. 이러한 센서에서 생성된 엄청난 양의 데이터는 산업 프로세스에 대한 중요한 통찰력을 얻는 데 사용됩니다. 다양한 AI/ML 기반 모델이 이 데이터에 대해 훈련되고 이러한 모델의 출력은 효율성을 개선하기 위해 시스템에 수행할 수 있는 업그레이드 및 변경의 형태입니다. 이러한 업그레이드 및 변경을 실제 시스템에 구현하려면 미션 크리티컬 시스템 및 프로세스에 장애가 발생하거나 손상될 위험이 있습니다. 미션 크리티컬 시스템의 고장은 업계와 일반 대중 모두에게 많은 피해를 줄 수 있습니다. 또한 전송 시스템과 같은 필수 서비스는 변경으로 인해 시스템이 붕괴되지 않도록 직접 업그레이드하거나 변경할 수 없습니다. 여기에 Digital Twin이 개입하여 업계가 이러한 변화를 보다 안전하고 효율적인 방식으로 구현할 수 있도록 지원합니다.

디지털 트윈은 디지털 세계의 물리적 시스템에 대한 프록시로 이해할 수 있습니다. 특정 산업이 가지고 있는 자산의 디지털 복제품입니다. 물리적 속성을 디지털 속성에 결합하는 링크를 디지털 스레드라고 합니다. 산업용 설정의 다양한 센서 및 액추에이터에서 수집된 데이터는 사용자가 물리적 자산의 구조, 컨텍스트 및 동작에 액세스할 수 있는 디지털 복제본을 구축하는 데 사용됩니다. 시스템의 과거 및 현재 상태를 관찰할 수 있으며 이를 기반으로 업그레이드나 변경이 있을 경우 미래의 동작을 예측할 수 있습니다. 이는 시간과 비용을 절약할 뿐만 아니라 실제 시스템의 손상을 방지합니다. 디지털 트윈은 지속적인 프로세스 개선, 설계 개선, 효율적인 운영, 예측 유지보수 및 기계의 조건부 상태를 가능하게 합니다.

디지털 트윈이 산업을 변화시키는 방법

Industry 4.0은 더 빠른 데이터 수집, 처리 및 관리를 통한 자동화 및 디지털화에 관한 것입니다. 에지 센서는 더 빠른 처리와 더 빠른 데이터 공유를 촉진하기 위해 기존 센서 기술을 대체하고 있습니다. 5G와 같은 기술은 서로 다른 노드 간의 데이터 전송 속도와 연결성을 개선하기 위해 서서히 속도를 내고 있습니다. 이러한 기술을 통합하는 것은 여전히 ​​높은 투자 비용, 센서의 호환성, 데이터 보안 및 확장성과 같은 다양한 과제를 안고 있습니다. 이러한 문제로 인해 비즈니스 소유자는 디지털화에 막대한 자금을 투자하기가 어렵습니다.

위의 단점의 대부분은 Digital Twin 기술로 해결됩니다. 기존 물리적 설정은 디지털 스레드를 통해 실제 기계에 연결된 디지털 형식으로 변환됩니다. AI/ML 모델의 도움으로 센서, 과거 통계 및 오픈 소스 데이터에서 데이터를 가져와 기계의 전체 작업을 디지털 형식으로 매핑할 수 있습니다. 이 프록시 시스템은 실제 시스템이 변경될 때 응답하는 방식을 예측하는 데 사용됩니다. 따라서 에지 센서 및 5G 호환성과 같은 최신 기술을 통합하기 위해 가상 세계에서 실험을 수행하고 실제 세계에서 최상의 솔루션만 구현합니다. 전체 프로세스는 시간과 비용을 절약하고 더 나아가 디지털화에 사용할 수 있는 기계의 디지털 사본을 생성합니다.

디지털 트윈은 제조, 에너지, 운송 및 건설을 포함한 다양한 산업에서 사용되고 있습니다. 다양한 제조업체와 서비스 제공업체는 디지털 트윈을 사용하여 항공기 엔진, 기관차, 해양 플랫폼 및 풍력 터빈의 프록시를 구축합니다. 이 부문의 회사는 이러한 제품의 운영 및 유지 관리를 최적화하기 위해 디지털 트윈에 투자하고 있습니다.

디지털 트윈은 세 가지 핵심 영역에서 업계에 탁월한 가치를 제공합니다. 첫 번째는 제조 공정을 개선하는 것입니다. 프로토타입 및 설계에서 제품의 물리적 제조에 이르기까지 기업은 실제 및 예상 출력을 지속적으로 모니터링하고 변경하여 거의 완벽한 제품을 만들 수 있습니다. 라인 장애를 예측하고 필요한 목표를 달성하기 위해 필요한 조치를 취함으로써 제조 작업을 최적화할 수 있습니다.

두 번째 영역은 디지털 트윈을 사용하여 과거 데이터를 분석하고 실제 시스템에서 실시간 입력을 받아 장애를 예측하고 장애를 방지하기 위한 예방 유지 보수를 제안하는 데 사용할 수 있는 예방 유지 관리입니다. 기술자는 원격으로 분석 및 예방적 조정을 수행할 수 있으며 물리적 조정이 필요한 경우 기술자는 원격으로 부품을 분석하고 사전에 주문하여 시간을 절약할 수 있습니다.

세 번째 영역은 고객의 기존 제품 및 서비스 활용을 기반으로 신제품 개발 및 신규 시장 진출입니다. 디지털 트윈은 고객이 제품을 사용하는 방법과 시장 침투를 개선하고 새로운 시장을 포착하며 고객 만족도를 개선하기 위해 신제품 설계 및 제조에서 어떤 변경이 가능하거나 변경되어야 하는지에 대한 통찰력을 제공하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 기업이 시장 조사 및 고객 피드백에 지출하는 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

디지털 트윈과 IoT의 미래

비행기 엔진이나 제조 단위의 복잡한 기계를 디지털 방식으로 트위닝하는 것은 끝이 아니라 기술이 가져올 혁명의 시작에 불과합니다. 에지 컴퓨팅의 발전과 강력한 에지 장치는 사설 5G와 같은 고급 네트워크 시스템으로 연결된 산업에 배치되어 디지털 트윈의 상호 연결을 가능하게 할 수 있습니다. 그 결과 디지털 공장을 만드는 연결된 장비 조각의 완전한 체인이 될 것입니다.

예를 들어, 싱가포르는 교통, 오염, 기후 및 도시 레이아웃을 추적하기 위해 도시의 완전한 디지털 트윈을 만들어 도시 관리자가 접근성 옵션을 테스트하고, 신축 건물의 잠재적 영향을 확인하고, 비상 대응을 관리하고, 도시 건강을 모니터링할 수 있도록 했습니다. 한편 의사들은 COVID-19 환자를 치료할 때 인공호흡기 사용에 대한 결정을 내리는 데 도움이 되도록 환자별 폐 디지털 트윈을 만들고 있습니다.

여전히 신흥 기술이지만 디지털 트윈이 미래라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 운영, 유지 관리, 재무, 영업, 마케팅 부서 전반에 걸쳐 응용 프로그램이 끝없이 존재하여 통합된 실제 데이터 소스에 액세스하여 유지 관리를 예측하고, 설계를 개선하고, 사용량을 이해하고, 가격을 조정합니다.