게시물 검색

ICT/정보통신 제조업의 최신 활용 사례를 통해 보는 ‘디지털 트윈’

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2020-03-19 18:08:00
  • hit104
  • 218.156.0.101

디지털 트랜스포메이션(DX)의 영향은 세계의 기간산업이기도 한 제조업에 밀려오고 있다. 제조 공정을 디지털화하여, 각종 데이터를 네트워크에 연결함으로써 생산성을 향상시키려는 움직임이 강화되고 있다. 그 원동력으로서 주목을 받고 있는 것이 ‘디지털 트윈’이다. 제조업에서의 디지털 트윈 활용 사례를 소개한다.

 

현실 세계의 정보를 사이버 공간에 반영시키는 ‘디지털 트윈’

 

최근 IoT나 AI(인공지능) 등의 첨단 기술은 다양한 업종ㆍ업태를 발전시키고 있다. 그러한 상황에서, 제조업에서 현재 주목을 받고 있는 것이 ‘디지털 트윈’이다. 독일의 ‘인더스트리 4.0’, 중국의 ‘중국제조 2025’ 등 제조업에서의 디지털 트랜스포메이션(DX)이 일어나고 있다. 그러한 DX를 추진하는 키워드가 ‘디지털 트윈’이다.

 

디지털 트윈이란 말 그대로 ‘디지털 쌍둥이(트윈)’를 뜻한다. 실제적인 피지컬(물리적) 공간의 정보를 IoT 등의 기술로 수집하고, ‘엣지 컴퓨팅’에 의해 처리하여, 그 결과를 거의 실시간으로 클라우드상의 서버로 보낸다. 그 정보를 바탕으로 ‘사이버(가상) 공간에 피지컬 공간의 환경을 재현’한다는 개념이다.

 

현재 전 세계에는 약 200억 개의 IoT기기가 존재하며, 다양한 데이터를 실시간으로 수집하고 있다. 제조 현장에서는 공장의 제조 설비나 검사기기 등이 IoT와 연결되어, 정보를 수집하며, 클라우드상의 서버에 축적되고 있다. 실제적인 제조 현장의 정보를 바탕으로 사이버 공간에 ‘제조 현장의 상황을 재현’하는 것이 제조업에서의 디지털 트윈이다.

 

디지털 트윈을 활용하면 사이버 공간에서 신제품을 설계하고, 효율적인 제조 공정을 시뮬레이션하거나 실질적인 제조 설비를 IoT기기를 통해 모니터링한 모습을 실시간으로 사이버 공간에 재현하여, 제조 설비에 반영시킬 수 있다. 사이버 공간에서 제조 공정을 시뮬레이션함으로써 미래에 있을 설비 고장 등을 예측하고, 더욱 정확한 예지보전을 실시할 수 있다.

 

또한 물리적인 공간의 정보를 사이버 공간에 반영시키고, 그 결과를 다시 한 번 물리적인 공간으로 피드백함으로써, 생산 효율을 향상시키거나 생산 공정에서의 불필요함을 없애는 것도 디지털 트윈을 활용할 때의 장점이라 할 수 있다. 이러한 시도가 첨단 제조 현장에서 실현되고 있으며, 제조업에서의 DX를 가속화하고 있다.

 

‘설계’부터 ‘제조’, ‘새로운 부가가치 창출’까지, 디지털 트윈의 3가지 활용 단계

 

하지만 제조업에서 디지털 트윈을 활용하려면, 1단계부터 3단계까지 단계가 존재한다. 1단계는 부품 및 제품의 ‘설계’ 공정에서의 디지털 트윈 활용이다. 2단계는 부품 및 제품을 ‘제조’할 때 활용된다. 3단계는 ‘제조의 서비스화’ 흐름에 따라 ‘서비스’를 제공할 때 활용된다.

 

이 중에서 1단계인 설계 단계에서의 디지털 트윈 활용은 이미 시작되었다. 예를 들어, 자동차 부품 및 다른 제품의 ‘설계’ 공정에서는, CAD나 CAE를 활용하여 부품 및 제품을 가상공간에서 설계하고, 만들어진 3D 데이터를 바탕으로 사이버 공간에서 목업 모델을 만들거나 디자인을 확인한다.

 

그리고 현재 첨단 제조 기업에서는 2단계 ‘제조’ 단계에서의 디지털 트윈 활용을 급속도로 진행하고 있다. 실제 공장의 건물이나 설비ㆍ기기 등을 모두 디지털화하고, 사이버 공간에 재현한다. 제조 프로세스의 개선, 설비ㆍ기기의 예지보전 등에 도움을 주고 있다.

 

또한 제조기업이 제품을 만들 뿐 아니라, 고객이 제품을 사용함으로써 얻어지는 ‘체험적인 가치’를 최대화할 때 디지털 트윈을 활용할 수 있다. 그밖에도 여러 기업이 연계하여 새로운 부가가치를 창출하는 서비스의 유효성을 판단할 때에도 디지털 트윈을 활용할 수 있다.

 

‘제조’ 단계에서의 활용 사례 : 스마트 공장으로 진화한 상해의전(上海儀電)

 

이제 첨단 제조 기업에서의 디지털 트윈 활용 사례를 소개한다. 제조업에서의 디지털 활용 2단계인 ‘제조’의 사례로서, 카메라 필터 메이커인 중국의 상해의전(INESA) 공장에서의 사례를 소개한다.

 

현재 중국 정부는 ‘중국 제조 2025’의 전략 구상을 내걸고, ICT와 제조업을 융합하여 제품을 대량 생산하는 ‘제조 대국’에서 제조의 품질을 중시하는 ‘제조 강국’으로의 전환을 목표로 하고 있다. 일본 후지쯔는 INESA의 파트너로서 ‘스마트 제조 프로젝트’를 지원한다.

 

INESA에서는 공장의 건물 및 설비ㆍ기기를 모두 디지털화하여, 디지털 트윈 공장으로서 재현하고 있다. 현장의 직원은 후지쯔의 ‘COLMINA Service’ 기능 중 하나인 ‘Intelligent Dashboard(인텔리전트 대시보드)’에서 일원적으로 가시화한 디지털 트윈 공장을 조감하거나 각 기기의 전력 소비량 및 컨디션 데이터를 원격으로 자세히 감시한다.

 

동사의 공장에서 예전에는 그래프로 데이터만 표시하는 방식으로 감시했었다. 현재는 만약 기기에 이상이 발생했을 경우 디지털 트윈으로 인해 그것이 실제 공장 내의 어느 부분에서 발생한 것인지를 직감적으로 판단하고, 신속한 대처 및 개선을 검토할 수 있게 되었다.

 

또한 제조 기업이 직면해 있는 ‘기술 계승’ 과제에 있어서도 활용할 수 있다. 예를 들어, 전문성이 높은 기술을 가진 숙련공 본인의 시점을 이용하여, 디지털 트윈으로 인해 지식ㆍ기술을 기록하고, 그들이 가진 노하우를 계승하는 데에 도움을 줄 수 있다.

 

일본 국내의 ‘제조’ 단계 수준의 사례로는 후지쯔의 코야마 공장(토치기현 코야마시)에서의 시책이 있다. 해당 공장에서 광중계 시스템 및 광전송 장치 등의 기기를 제조하는 후지쯔 텔레콤 네트웍스는 인텔리전트 대시보드에 의해 약 150개 항목의 생산 데이터를 일원적으로 가시화함과 동시에 생산 및 품질에 관한 정보나 에너지를 감시한다. 이상이 발생한 곳에 대해서는 드릴 다운(Drill down)으로 상세한 정보를 파악하여 대응한다.

 

‘공장을 넘나드는 전체 최적화’를 통해 베스트 프랙티스를 공유

 

또한 디지털 트윈을 활용하여 여러 제조 현장을 횡단적으로 분석하고 ‘공장을 넘나드는 최적화’를 추진하는 기업도 증가하고 있다. 특정한 하나의 공장을 가시화하는 것은 물론, 국제적으로 존재하는 여러 공장을 가시화하여 상황을 실시간으로 상세하게 감시ㆍ파악할 수 있는 시스템을 마련하기 시작하였다.

 

전 세계에 있는 여러 공장을 사이버 공간에 재현하고, 그 공장들을 횡단적으로 분석하여 제조 공정 및 장치를 비교함으로써, 국제적인 베스트 프랙티스 공정을 발견할 수 있다. 예를 들어, 남미 공장의 품질 관리가 전 세계의 공장 중에서도 특히 뛰어나다는 사실이 밝혀지면, 그 베스트 프랙티스를 다른 공장에도 적용시킬 수 있다. 그로 인해 디지털 트윈을 활용한 새로운 개선 활동이 이루어질 수 있다.

 

여러 기업이 연계하는 ‘서비스화’에서도 디지털 트윈을 활용

 

여러 기업이 연계하여 새로운 서비스를 제공하는 단계에서도 디지털 트윈의 활용이 이루어지고 있다. 후지쯔의 공동가치 창출 프로젝트 중 하나로서, 오므론 소셜 솔루션즈와 협력하여 실시하고 있는 ‘미래의 역(駅)’ 구상에서도, 디지털 트윈이 활용되고 있다.

 

이것은 후지쯔와의 공동가치 창출 콘셉트인 ‘역(駅) 업무 지원 시스템’에 의해 역 구내 관리 시스템 및 원격 감시 제어 시스템 등과 접속하고, 오므론 소셜 솔루션즈의 독자적인 AI 기술을 활용하여 미래의 역을 사이버 공간에 재현하는 것이다.

 

예를 들어, 개찰기나 티켓 판매기, 로커, 에스컬레이터, 엘리베이터와 같은 역 구내 설비의 가동 상황을 사이버 공간에서 감시하고, 이상이 발생했을 경우에는 그 장소 및 고장 상황 등을 상세하게 파악할 수 있다. 과거의 점검 이력이나 센서 감도, 에러 발생 횟수 등을 가시화하고 상세하게 확인함으로써 스마트 점검을 실현할 수도 있다.

 

사회 문제나 재해 문제를 해결하는 데에도 활용할 수 있는 ‘디지털 트윈’

 

디지털 트윈 기술은 현재의 사회 문제나 재해 문제를 해결하는 데에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 예를 들어, 대만에서 실시하고 있는 공동가치 창출 콘셉트인 ‘스마트 댐’이 있다.

 

대만의 타이중시에 있는 호산댐을 디지털 트윈으로 재현함으로써 지형 및 댐의 형태, 수위를 비롯하여 상류의 하천 정보 및 댐의 방출량 추이 등을 실시간으로 확인할 수 있는 시스템을 개발하는 공동가치 창출 콘셉트이다.

 

이 시스템에서는 드론을 사용하여 상공에서 촬영한 영상을, 5G 통신을 활용하여 실시간으로 확인할 수 있다.

 

<그림> 스마트 댐의 표시 화면 예시

 

필요한 정보를 실시간으로 파악함으로써 재해에 대처할 수 있다. 스마트 댐에서는 과거부터 현재까지의 수위 정보는 물론, 현재를 바탕으로 미래를 예측할 수 있다.

 

 

 

관련도서 : 4차산업혁명 시대의 제조 혁신, 스마트제조스마트공장의 시장ㆍ기술ㆍ표준화 분석과 대응전략

http://www.irsglobal.com/shop_goods/goods_view.htm?category=02000000&goods_idx=83583&goods_bu_id=

 

게시글 공유 URL복사
게시물 검색
List of articles
번호 분류 제목 작성자 작성일 조회수
450 ICT/정보통신 2020년 반도체 시장 (IHS Markit) new photo 관리자 2020-04-01 hit50
449 ICT/정보통신 2020년 반도체 시장 (IC Insights) new photo 관리자 2020-04-01 hit36
448 자동차/로봇 MaaS 비즈니스 모델 분석 - 승차공유 서비스와 자동차 제조사의 관계 photo 관리자 2020-03-31 hit39
447 신소재/부품 자동차 부품에 사용되는 열가소성 수지 photo 관리자 2020-03-26 hit40
446 자동차/로봇 차체ㆍ부품별 중량 추이 (자동차 경량화) photo 관리자 2020-03-26 hit39
445 신소재/부품 자동차의 경량화 - CFRP photo 관리자 2020-03-26 hit19
444 신소재/부품 차세대 자동차 개발에서 경량화가 갖는 의의 photo 관리자 2020-03-26 hit62
443 ICT/정보통신 AI는 비즈니스의 가능성을 넓히는 기술 photo 관리자 2020-03-20 hit85
442 ICT/정보통신 AI가 적용되며 변화하는 자동차 photo 관리자 2020-03-20 hit121