Loading
Automation Today #64 | OEM

미래의 제조 엔지니어링

공유하기:

LinkedInLinkedIn
XX
FacebookFacebook
PrintPrint
EmailEmail
미래의 제조 엔지니어링 hero image

사람, 제품 및 프로세스를 디지털 세계로 이동하여 비즈니스의 가능성을 확장할 수 있습니다.

디지털 트랜스포메이션에서 디지털 스레드와 디지털 트윈 그리고 디지털 엔지니어링에 이르기까지, ‘디지털’이라는 단어가 업계의 새로운 유행어가 된 것은 분명합니다. 그러나, 이것이 단순한 유행어일까요 아니면 그 이상일까요?

오늘날, 산업은 가격을 낮게 유지하면서 신속하고 안전하게 고품질의 제품을 생산해야 하는 도전과제가 있습니다. 디지털 기술로 지원되는 스마트 매뉴팩처링은 관련성 있는 실시간 정보에 대한 접근성을 제공함으로써 제조기업의 운영 방식을 획기적으로 변화시켰습니다. 정보 지원 제조(Information-enabled manufacturing)는 기업들이 다음과 같은 주요 도전과제들을 해결할 수 있게 해줍니다.

디지털 기술이 왜 필요할까요?

디지털 트랜스포메이션의 혜택은 작업장 전반에서 광범위하게 미칠 수 있습니다. 여기에는 규제 준수 및 데이터 무결성 향상, 제품 품질 및 고객 경험 개선, 생산성 향상 등이 포함됩니다.  또한 제품의 제조 비용을 절감하고 공급망의 무결성을 개선하는 데도 도움이 됩니다.

디지털 트윈이나 디지털 스레드와 같은 개념에 대해 들어본 적이 있을 것입니다. 하지만 이들은 정확히 무엇을 의미할까요? 디지털 트윈은 제품, 기계, 공장 등 자산의 디지털 복제본을 말합니다. 이 복제본은 동적이기 때문에 자산의 개발, 운영 및 관리 상태가 변하면 함께 변화합니다. 또한 화면으로 또는 몰입형 3D 환경에서 확인이 가능하여, 설계, 교육 및 유지 관리와 같은 절차를 개선해 줍니다.

디지털 스레드는 자산의 라이프 사이클 전반에 걸쳐 디지털 트윈이 생성하는 데이터에 대한 디지털 정보 추적을 의미합니다. 이 데이터는 쉽게 이해할 수 있는 인사이트로 전환되어, 자산의 성능이나 작동 방식을 알릴 수 있습니다. 다행히도, 디지털 엔지니어링은 전부냐 아니면 전무냐 하는 식의 전략이 아닙니다. 첫 번째 단계는 비즈니스를 점검하고 디지털적 접근방식을 사용해 더 스마트하고 더 빠르며 더 효과적으로 만들 수 있는 영역을 파악하는 것입니다. 

디지털 솔루션 생성

디지털 엔지니어링은 흥미로운 새로운 방법으로 비즈니스의 다양한 영역을 개선해 줄 수 있습니다. 개선 영역은 크게 설계 및 프로토타입 제작, 시운전, 작업자 교육, 운영, 유지 보수의 다섯 가지 영역으로 분류할 수 있습니다. 

설계 및 프로토타입 제작

가상 설계 및 프로토타입 제작을 통해 머신의 시장 출시 시간을 단축하고, 설계 리스크를 줄이며, 더 높은 수준의 맞춤형 머신을 제작할 수 있습니다. 이를 통해 장비를 작동해보고 작업자나 다른 장비와 어떻게 상호작용하는지를 확인할 수 있습니다.

디지털 트윈 모델을 VR 환경으로 가져오면 장비가 마치 생산 현장에 있는 것처럼 바로 눈앞에 두고 볼 수 있습니다. 이는 놓치기 쉬운 문제나 사소한 문제를 발견하는데 도움을 줍니다. 변경이 필요한 경우, 부품을 구입해 며칠씩 시간을 들여 새로운 프로토타입을 제작하는 대신 단 몇 번의 클릭만으로 디지털 설계를 변경할 수 있습니다.

"한 식품 제조업체는 실제 구현에 앞서 디지털 트윈으로 설비 업그레이드를 테스트하고 검증했습니다. 이를 통해 다운타임을 80% 감소하고, 처리량을 10% 향상했습니다."

시운전

현장에 장비를 설치한 후에 제어 테스트를 수행하는 것은 실패를 부르는 지름길입니다.

가상 시운전은 문제를 방지하는데 도움이 될 수 있습니다. 제어 시스템의 실제 작동 로직과 장비 설계의 동적 디지털 트윈을 만들면, 설계 단계에서 조기에 문제를 발견할 수 있습니다. 고객의 생산 현장에 장비를 설치하기 훨씬 전에 문제를 발견할 수 있음을 의미합니다. 또한 리소스를 투입하기 전에 장비와 컨트롤러의 작동 상태를 철저히 검증하고 시연할 수 있습니다.

교육

이제, 가상 교육과 디지털 트윈을 사용해 장비가 도착하기 전에 작업자를 교육할 수 있습니다. VR 헤드셋이나 화면을 이용하는 안전한 몰입형 가상 환경에서 작업자는 기술과 역량을 구축할 수 있습니다.

운영

장비의 시운전이 완료되고 작업자가 교육을 받은 후에도 디지털 엔지니어링의 가치는 끝나지 않습니다. 생산이 시작되면 디지털 트윈은 공정, 장비 및 제어를 모방하여 공장 작업자가 운영 상태를 확인하고 여러 가지 변경을 해볼 수 있도록 해줍니다. 끊임없이 증가하는 디지털 정보 스레드는 생산을 개선할 수 있는 방법에 대한 인사이트를 제공할 수 있습니다.

실제로 한 글로벌 제조업체는 생산 관리 시스템(MES)과 함께 디지털 스레드를 구현하여, 고객을 위한 리드 타임을 50% 단축하고, 부품 결함을50% 감소시켰으며, 생산성을 4% 향상시켰습니다.

유지 보수

유지 보수 팀은 디지털 시뮬레이션과 실시간(또는 예측적) 인사이트를 활용해 다운타임 문제를 해결할 수 있습니다. 디지털 스레드를 통해 흐르는 데이터는 기술자가 문제 발생과 동시에 이를 감지하여 다운타임을 방지하거나 최소화하는데 도움을 줍니다. 그러한 데이터에는 유지 보수가 필요할 때 기술자에게 전송되는 컨트롤 시스템 장치의 상태 및 진단 데이터가 포함됩니다. 또한 스위치 수준 경보 등 가동 시간 못지 않게 중요한 네트워크 데이터도 포함됩니다.

이상적인 환경에서는 유지 보수 팀이 다운타임을 예측할 수 있기 때문에 사전에 이에 대비할 수 있습니다. 예측 분석 덕분에 이것이 실현 가능해지고 있습니다. 이러한 분석은 머신 러닝과 인공 지능을 사용해 운영을 학습하고, 장비 문제를 조기에 파악하여, 유지 보수 담당자에게 이슈에 대해 알립니다. 그러면 유지 보수 담당자는 계획된 다운타임 동안 유지 보수 작업이 진행되도록 합니다.

디지털 트윈은 몇 가지 중요한 방법으로 평균고장수리시간(MTTR)을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 먼저, 가상 교육을 통해 유지 보수 담당자는 다운타임이 발생한 후 문제를 해결하는 대신 사전에 문제에 대비할 수 있습니다. 또한 문제가 발생할 경우, 기술 지원 담당자는 AR 기술을 사용하여 디지털 진단 또는 작업 지침을 물리적 시스템에 오버레이하여 문제를 보다 빠르게 진단하고 해결할 수 있습니다.

Main Image

디지털 트랜스포메이션의 단계

디지털화는 업계에 상당한 혜택을 제공하고 있습니다. 맥킨지는 최근 보고서 '사물 인터넷: 일시적 유행을 넘어선 가치 확보'를 통해, IoT가 2025년까지 연간 3조 9천억~11조 1천억 달러에 달하는 잠재적 경제효과를 낼 것으로 전망했습니다.

이는 이제 디지털 트랜스포메이션이 '고려'의 단계를 넘어, 상당한 비즈니스 성과를 거두고 있는 단계로 진입했으며, 매우 보편화 되었음을 의미합니다. 실제로, 제조기업의 72%는 2020년에 디지털화에 대한 투자를 크게 늘릴 계획입니다. PWC는 2020년 이러한 제조업체들의 총 투자 금액이 9,070억 달러에 이를 것으로 예상합니다.

로크웰 오토메이션은 최근 전 세계 7개 주요 산업 분야(석유 및 가스, 화학, 금속 및 광산, 생명 과학, 식음료, 가정용품 및 개인위생용품, 자동차)에서 디지털 트랜스포메이션/IIoT 결정에 관련된 경영진의 역할, 인식 및 의사 결정 참여도를 알아보기 위해 전 세계적으로 설문조사를 실시했습니다.

그 결과를 담은 로크웰 디지털 트랜스포메이션 2020에 따르면, 기업들이 디지털 트랜스포메이션 이니셔티브의 고려 단계를 넘어섰다는 사실이 분명하게 드러났습니다. 실제로, 2019년에는 구현 단계를 지난 디지털 트랜스포메이션 프로젝트가 400%나 성장세를 보였습니다. 설문조사에 참여한 기업 중 50%는 이미 구현 또는 전체 규모로 운영 중이거나 초기 디지털 이니셔티브의 프로세스를 지속적으로 개선하고 있었습니다.

엔드 투 엔드 솔루션의 가치

이 조사에 따르면, 많은 기업은 성공에 필요한 기술 전문지식이 부족한 것으로 나타났습니다. 설문조사에 참여한 기업 중, 성공에 필요한 기술 지식을 보유하고 있다고 대답한 기업은 3분의 1이 되지 않았습니다. 특히, 응답자의 37%만이 인공지능(AI)에 대해 많이 알고 있다고 응답했고, 33%만이 IIoT에 대해 잘 알고 있다고 응답했습니다. 증강 현실(AR) 및 가상 현실(VR)의 경우 29%, 클라우드 분석의 경우 31%, 로봇 공학의 경우 27% 순이었습니다.

응답자 모두가 동의한 한 가지는 포괄적이고 통합된 디지털 트랜스포메이션 이니셔티브를 효과적으로 구축하고 유지 관리할 필요가 있다는 것이었습니다. IIoT 시스템의 복잡성을 감안할 때, 기업들은 광범위한 구현을 지원할 수 있는 엔드 투 엔드(End-to-end) 파트너를 찾고 있었습니다. 이 솔루션은 분석뿐만 아니라 생산관리시스템(MES)의 문제를 해결하고 완전한 산업용 IoT 플랫폼의 역할을 수행해야 합니다. 

기술 활성화

최근 디지털 트랜스포메이션 기술이 크게 발전하여, 이러한 핵심 기술이 보다 스마트하고 안전한 작업자를 양성하는데 어떤 도움을 주는지 평가할 수 있는 최적의 시기입니다.

증강 현실 기술은 복잡한 생산 현장의 문제들을 해결하고 작업 생산성과 효율성을 높이는 데 도움을 줄 수 있습니다. 포장 설계 솔루션 분야의 업계 선두업체인 하팩-울마(Harpak-ULMA)는 최근 PTC 및 Vuforia 증강 현실 플랫폼을 기반으로 하는 FactoryTalk ® InnovationSuite를 통해 디지털 트랜스포메이션 솔루션을 구현했습니다. 이 새로운 솔루션은 기업의 IoT 연결성을 확장해주었습니다. 하팩-울마는 머신 러닝 및 예측 분석을 사용해, 유지 보수 비즈니스 모델과 고객 비용 구조를 재구성할 수 있었습니다.

오늘날 제조업계가 직면하고 있는 또 다른 보편적인 도전과제는 기존 방식의 장비 및 생산 라인 설계, 시운전 및 스타트업은 비용이 많이 들고, 제품 시장 출시 속도를 저해할 수 있다는 것입니다. 그렇기 때문에 많은 소비재 제조업체들(CPG)은 가상 공간에서 공정을 연구, 테스트 및 검증해주는 도구인 에뮬레이션으로 눈을 돌리고 있습니다. 소비재 제조업체는 에뮬레이션 기술을 통해 제품의 출시 기간을 대폭 단축할 수 있습니다. 시각화, 설계 소프트웨어 및 교육이 발전한 덕분에, 이제 에뮬레이션을 그 어느 때보다 쉽게 사용할 수 있게 되었습니다.

로크웰 오토메이션이 인수한 Emulate 3D는 가상 시운전, 생산량 시뮬레이션 및 산업 시연을 위한 동적 디지털 트윈 소프트웨어를 개발합니다. 실제 자동화 시스템을 대신할 수 있는 현실적인 3D 모델을 제공하기 때문에, 가상 시뮬레이션과 시운전 기능으로 장비 및 생산 라인을 가동해 관련 비용과 위험을 줄일 수 있습니다.

장비제조업체를 위한 디지털 기술

IoT를 지원하는 스마트한 장비에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. 이러한 수요를 충족하기 위해 장비제조업체들은 디지털 트랜스포메이션 기술로 운영을 혁신해야 했습니다.

엔드유저의 현장에 스마트 머신을 빠르고 비용 효율적으로 통합하는 것이 많은 장비제조업체에게 중요한 도전과제가 되었습니다. 다행히 혁신적인 제어 시스템 설계 툴이 도움이 될 수 있습니다. 이러한 새로운 기능의 핵심이 되는 것이 '스마트 오브젝트'를 설정할 수 있게 해주는 시스템 디자인 명령어입니다. 태그 구조의 일부로 포함되는 스마트 오브젝트는 수집할 데이터와 수집 방법 및 시기를 파악합니다. 스마트 장비 제어 시스템의 설계에 대한 새로운 접근방식은 장비가 생산 현장에 도달하기 전에 통합 프로세스에서 가장 힘든 부분 중 하나를 간소화해줍니다.

증강 현실(AR), 혼합 현실(MR), 가상 현실(VR)을 비롯한 최신 시각화 기술은 장비제조업체들이 작업자의 역량을 강화하고 공정을 더욱 안전하고 생산적으로 만들 수 있게 해줍니다. 시각화 기술은 장비제조업체의 인텔리전스를 엔지니어의 장치로 직접 스트리밍할 수 있는 기능을 제공합니다. 이들은 함께, 장비를 점검하고 추가적인 정보를 수집하며 문제의 근본 원인을 파악한 후 며칠이 아니라 몇 분 내에 보수 방법을 제안해 줍니다.

장애물 극복

모든 산업에서 디지털 트랜스포메이션이 가져다 주는 혜택은 부인할 수 없지만, 대부분의 디지털 이니셔티브는 완전히 구현되기도 전에 실패할 수 있다는 점을 유념해야 합니다. 가트너의 최신 연구에 따르면, 모든 시장 부문에서 빅 데이터 프로젝트의 85%가 실패하는 것으로 나타났습니다.

새로운 디지털 트랜스포메이션 이니셔티브를 고려할 때는 다음과 같은 위험에 주의해야 합니다.

디지털화에 대한 이해 부족

디지털 트랜스포메이션이 기업에 어떤 의미를 갖는지 정의하는 것 만큼이나 중요한 것은 디지털 트랜스포메이션이 의미하지 않는 것을 정의하는 것입니다. 기업은 디지털 트랜스포메이션이 비즈니스에 어떤 의미를 가질지, 이를 통해 무엇을 달성하고자 하는지를 명확하게 정의해야 합니다. 디지털 트랜스포메이션은 기술, 프로세스, 사람들의 결합을 의미합니다. 이는 비즈니스 혁신을 가능하게 하는 하나의 요소로 간주되어야 합니다.

독립형 전략으로서의 디지털 트랜스포메이션

최근 MIT 슬론이 실시한 조사에 따르면, 전략 실행을 담당하는 경영진과 중간 관리자 중 28%만 회사의 전략적 우선순위 세 가지를 열거할 수 있는 것으로 나타났습니다. 디지털 트랜스포메이션이 전반적인 비즈니스 전략에 통합되지 않은 경우, 프로젝트는 높은 우선순위를 갖지 못하고 장기적인 성공에 필요한 자금을 지원받지 못합니다.

문제 해결적 사고가 아닌 기술적 사고

디지털 트랜스포메이션 이니셔티브가 진행됨에 따라, 경영진, 팀원 또는 프로젝트 팀의 주문에 따라 추가적인 기술 솔루션이 더해질 수 있습니다. 그러나 기술에 관한 한, 더 많은 기술이 반드시 더 큰 효과를 제공하지는 않는다는 사실을 기억할 필요가 있습니다.

직원의 기술력 도전과제

디지털 툴을 사용한다는 것은 보통 기술적인 노력으로 간주되지만, 디지털 솔루션을 채택하고 사용하려면 단순한 기술 그 이상의 것이 필요합니다. 기업은 기술적 전문지식이 부족한 지원자를 배제하지 않고, 디지털에 대한 호기심과 활용 능력을 가진 직원을 중심으로 채용해야 합니다.

맞춤형 및 자체 애플리케이션

맞춤형 소프트웨어 솔루션은 처음에는 완벽해 보일 수 있지만, 맞춤형 프로그램을 만든 사람 이외의 다른 사람은 이러한 프로그램을 업데이트하거나 변경할 수 없는 경우가 종종 발생합니다. 그러나 새로운 설정 기반 제품은 기업이 맞춤형 솔루션을 개발하는데 많은 시간과 리소스를 소비하지 않고도 증강 현실 및 공급망 시뮬레이션 같은 환경을 개발해 전사적으로 배포할 수 있게 해줍니다.

확장성 계획 부족

뉴 에버레스트 그룹(New Everest Group)의 최근 연구에 따르면, 오늘날 기업 중 78%가 디지털 이니셔티브를 확장하지 못하는 것으로 나타났습니다. 디지털 트랜스포메이션은 종종 기업이 조직 전반으로의 확장성을 계획하지 못한 상태에서 추진되는 경우가 있습니다. 확장 가능한 분석은 부서 단위로 분석 경험을 개발하고, 기업 전반의 여러 다른 영역으로 역량을 확장할 수 있게 해줍니다.

명확한 비즈니스 사례 또는 투자 수익 부재

디지털 트랜스포메이션의 가치가 너무나 명확하기 때문에, 각 이니셔티브 그리고 이와 관련된 가치와 위험을 정의하지 않고 프로젝트를 추진하는 경우가 있습니다. 이러한 상황에 처하지 않으려면, 시작, 지속 또는 중단해야 할 프로젝트 구성 요소의 우선순위를 정하여, 최상의 이니셔티브, 그 다음 전략적으로 모니터링할 가장 좋은 이니셔티브 그리고 효과를 볼 수 없어 포기해야 하는 비즈니스 사례를 파악해야 합니다.

잘못된 공급업체 및 파트너십

오늘날 기업들은 수많은 공급업체가 제공하는 기술 솔루션 속에 둘러싸여 있습니다. 일부 공급업체들은 솔루션을 판매하는 데만 집중하기 때문에, 솔루션이 구매자의 정당한 비즈니스 요구를 충족하는지 확인하는 과정을 생략합니다. 기업은 최신 디지털 기술을 이해하고 이러한 기술을 기업의 니즈에 연결하는데 경험이 있는 공급업체를 찾아야 합니다.

레거시 인프라 통합의 도전과제    

매뉴팩처링 퍼포먼스 인스티튜트(Manufacturing Performance Institute)의 보고서에 따르면 전체 제조업체의 50%만 비즈니스 프로세스를 적절히 관리해 주는 비즈니스 시스템을 보유하고 있는 것으로 나타났습니다. 다행히도, 새로운 IoT 플랫폼들은 대대적인 개조 없이 레거시 시스템의 통합을 추진할 수 있습니다.

디지털 세계로의 진입

디지털 엔지니어링은 미래의 기반입니다. 디지털 엔지니어링은 업계의 가장 큰 과제를 해결하는 데 필요한 기술을 제공합니다. 디지털 트랜스포메이션을 수행할 때는, 전략을 정의하고 명확한 로드맵을 수립하는 것이 중요합니다.

디지털 트랜스포메이션은 도달해야 하는 목적지가 아니라 하나의 여정이라는 접근방식을 취해야 합니다. 올바른 정의 및 계획, 직원의 기술 업그레이드, 전사적 디지털 이니셔티브 통합이 지원되면, 디지털 트랜스포메이션을 통해 놀라운 성과를 얻을 수 있습니다.

주제: 디지털 트랜스포메이션
구독하기

로크웰 오토메이션을 구독하고 최신 뉴스와 정보를 받아보십시오

구독하기

추천

Loading
  1. Chevron LeftChevron Left Rockwell Automation 홈
  2. Chevron LeftChevron Left 회사
  3. Chevron LeftChevron Left 새소식
  4. Chevron LeftChevron Left 미래의 제조 엔지니어링
계속 진행하기 위해 쿠키 설정을 업데이트하십시오..
この機能には、お客様の利便性を向上させるためにクッキーが必要です。これらのクッキーを許可するように設定を更新してください:
  • 소셜 미디어 쿠키
  • 기능 쿠키
  • 성능 쿠키
  • 마케팅 쿠키
  • 모든 쿠키
귀하는 쿠키 설정을 언제든지 변경할 수 있습니다. 자세한 내용은 이곳에서 확인하십시오. {0} 개인 정보 보호 정책
CloseClose