MBSE 적용을 위한 디지털 트윈과 가상 제품 개발
가상 엔지니어링을 통한 디지털 R&D
가상 엔지니어링(VE)은 컴퓨터 환경에서 분석, 시뮬레이션, 최적화 및 의사 결정 도구 등과 같은 기하학적 모델 및 관련 엔지니어링 도구를 통합하는 것으로, 다양한 분야의 협업 제품 개발을 용이하게 한다.
이번 호에서는 가상 엔지니어링의 시스템 구성 요소를 살펴보고, 디지털 트윈과 가상 제품 개발 프로세스로 전환되어야 하는 이유를 짚어본다.
■ 오재응
한양대학교 명예교수, LG전자 기술고문
가상 엔지니어링 및 시뮬레이션을 위해서
가상 엔지니어링은 다양한 분야의 협업 제품 개발을 용이하게 하는 컴퓨터 생성 환경 내에서 분석, 시뮬레이션, 최적화 및 의사 결정 도구 등과 같은 기하학적 모델 및 관련 엔지니어링 도구를 통합하는 것으로 정의된다.(그림 1)
그림 1. 가상 엔지니어링의 정의
가상 엔지니어링은 다양한 분야의 협업 제품 개발을 용이하게 하는 컴퓨터 생성 환경 내에서 분석, 시뮬레이션, 최적화 및 의사 결정 도구 등과 같은 기하학적 모델 및 관련 엔지니어링 도구를 통합하는 것으로 정의한다.
또한 가상 엔지니어링은 가상 개발의 일부인 예측 R&D 프로세스이며, 가상 개발 프로세스(가상 엔지니어링)의 장점은 다음과 같다.
보다 빠르고 고품질의 개발 프로세스와 낮은 R&D 비용
중요하고 약점이 있는 부분이나 기술적인 제한 사항을 조기에 발견함으로써 상당한 품질 개선
제품 개발이 완료되기 전 기본 노하우 달성(기술적 특성 예측) 개발 프로세스를 체계화
다양한 엔지니어링 솔루션 비교 및 다양한 구성 평가 사전에 적절한 시기에 대체 개발 단계 활성화
테스트 기간 및 시운전 절차 최소화(테스트 품질 향상과 동시에 테스트 시리즈 축소)
디지털 CAE 모델 및 그에 따른 결과 제공 시 효율적인 팀워크 제공
획득한 경험(측정, 현장 테스트, 계산, 관찰 및 주관적 평가)에 대한 더 나은 이해 및 결과에 대한 객관적인 접근
시스템 동작의 객관적 등급을 위한 특수 평가 기능 생성(OSE : 객관적 시스템 평가)
제품 개발 과정에서 전략적 결정을 위한 합리적인 근거
모델 복잡성을 제한하면서 강력한 시뮬레이션 도구를 적용(과거 경험을 통해 배우고, 미래 프로젝트를 위한 확실한 계획)
협업·통합 제품 및 프로세스 개발에 대한 가상 엔지니어링 시스템 구성 요소는 다음과 같다.
엔지니어링 활동의 통합을 실현하기 위해 고급 컴퓨터 기반 기술의 발전은 물리적 객체와 그에 대한 작업 대신 디지털 모델과 시뮬레이션을 사용하기 때문에, 상호 연결된 가상 엔지니어링 환경에 더 나은 기회를 제공한다.
물리적 객체에 비해 가상/디지털 모델은 서로 다른 위치에 있는 엔지니어 및 기타 이해관계자 간의 의사소통과 협업을 더 쉽게 한다.
따라서 통합 가상 엔지니어링 환경을 통해 지리적 위치에 관계 없이 단일 설계에 대한 작업 협업이 가능하다.
협업 가상 엔지니어링의 통합 제품 및 프로세스 개발에 대한 가상 엔지니어링 시스템 구성 요소
이 단순화된 개요에서 가상 모델은 상호 작용의 기초이며, 제품 수명 주기와 관련된 엔지니어링 기능을 통합하는 데에 중심 역할을 한다.(그림 2) 한편 CAD 모델은 완전한 제품 설명을 디지털 형식으로 가상 모델에 제공하며, 이러한 디지털 데이터는 가상 엔지니어링 기술의 다른 모든 구성 요소에 전달 및 배포된다. 또한 CAD 데이터를 기반으로 한 이러한 형태의 상호관계는 데이터 흐름을 원활하게 하고 정보 교환을 단순화할 것으로 기대된다.(그림 3)
그림 2. 가상 엔지니어링과 가상 모델의 관계
그림 3. 가상 엔지니어링 및 시뮬레이션 프로세스
개발 디지털 전환(DX) 및 디지털 트윈
기술 관점에서 디지털 트윈의 개념은 더 빠르고 더 정확하게 개발/검증/생산/유지/보수 전 단계에서 디지털 기반의 의사결정 툴을 제공하는 것이다. 가상 엔지니어링은 고도화된 디지털 기술을 활용하여 R&D 업무를 효율화하는 것이며, 디지털 기술 기반의 ‘업무 방식 변화’를 가져온다. 대표적인 대상은 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷(IoT), C4(CAD/CAE/CAM/CAT), 가상 엔지니어링(VE), 가상 제품 개발(VPD), 디지털 트윈이다.
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작성일 : 2024-09-03
