[칼럼] 제조업 디지털 전환과 디지털 엔지니어링, 디지털 PLM
디지털 지식전문가 조형식의 지식마당
현재를 디지털 전환(DX)의 시대라고 하는 데에는 많은 사람이 동의할 것이다. 그리고 디지털 전환이라는 용어가 4차 산업혁명의 자리를 차지하기 시작하고 있다. 디지털 전환이라는 것은 무엇일까? 디지털 전환 또는 디지털 트랜스포메이션(digital transformation)은 기업이나 조직이 디지털 기술을 적극적으로 도입하여 비즈니스 모델, 프로세스, 서비스 및 제품을 혁신하는 과정이라고 할 수 있다. 이를 통해 기업은 경쟁력을 강화하고, 고객 경험을 향상시키며, 효율을 증가시킬 수 있다.
디지털 전환의 주요 요소는 다음과 같다.
고객 중심성 : 디지털 기술을 활용하여 고객의 요구와 기대를 이해하고 충족시키기 위한 전략을 수립해야 한다.
데이터 및 분석 활용 : 빅데이터, 인공지능(AI), 머신러닝 등을 활용하여 데이터를 수집, 분석하고 이를 기반으로 의사결정을 내린다.
디지털 기술 도입 : 클라우드 컴퓨팅, 사물인터넷(IoT), 모바일 기술, 사이버 보안 등의 디지털 기술을 도입하여 비즈니스 프로세스를 혁신한다.
조직 문화 및 리더십 변화 : 디지털 전환을 성공적으로 수행하기 위해 혁신을 추구하는 조직 문화와 리더십의 변화가 필요하다.
비즈니스 모델 혁신 : 기존의 비즈니스 모델을 재구성하거나 새로운 비즈니스 모델을 개발하여 디지털 시대에 적합하도록 한다.
디지털 전환의 시대에 엔지니어링에 대해서 생각해 보기전에 다양한 엔지니어링 접근에 대해서 정리해 봤다. 시스템 엔지니어링, 스마트 엔지니어링, 디지털 엔지니어링은 모두 공학 분야의 중요한 접근 방식이지만, 각각의 초점과 적용 방식에 차이가 있다.
시스템 엔지니어링(systems engineering) : 시스템 엔지니어링은 복잡한 시스템의 개발과 통합을 관리하는 일련의 공정이다. 이는 다학제 팀(interdisciplinary teams)이 협력하여 시스템의 전체적인 구조를 설계하고, 시스템 간의 상호작용을 최적화하는 데에 초점을 맞춘다. 시스템 엔지니어링은 프로젝트의 초기 단계에서 요구사항 정의부터 시작하여, 시스템 설계, 구현, 통합, 시험 운영 및 유지보수에 이르기까지 전 과정을 포괄한다.
스마트 엔지니어링(smart engineering) : 스마트 엔지니어링은 첨단 기술과 지능형 시스템을 활용하여 제품의 설계, 제조, 운영을 최적화하는 공학 접근법을 말한다. 이는사물인터넷, 빅데이터, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅 등을 통합하여, 제품과 시스템의 성능을 향상시키고, 유지보수를 간소화하며, 사용자 경험을 개선하는 데 중점을 둔다. 필자가 주장하는 스마트 엔지니어링은 고객의 가치를 극대화하는 것이다. 인간은 가치 피라미드(value pyramid)에서 다양한 욕망을 충족할 때 스마트하다고 생각한다.
디지털 엔지니어링(digital engineering) : 디지털 엔지니어링은 제품이나 시스템의 전체 수명 주기를 걸쳐 요구사항(requirement), 설계(design), 분석(analysis), 검증(verification) 및 확인(validation)을 지원하기 위해 디지털 모델과 시뮬레이션을 사용하는 공학 기법이다. 이 접근법은 디지털 트윈, 시뮬레이션, 3D 모델링 등의 기술을 활용하여 물리적 프로토타입의 필요성을 줄이고, 공정의 효율성을 높인다.
각 접근법은 공학 프로젝트와 시스템 개발에서 중요한 역할을 하며, 때로는 이러한 개념들이 상호 보완적으로 사용될 수 있다. 스마트 엔지니어링과 디지털 엔지니어링은 기술의 적용에 더 큰 초점을 맞추는 반면, 시스템 엔지니어링은 프로세스와 프로젝트 관리의 측면에서 더 포괄적인 접근법을 제시한다.
시스템 엔지니어링은 주로 복잡하고 개발하는 데 오랜 기간이 소요되는 무기체계나 소프트웨어 개발에 주로 사용하고, 스마트 엔지니어링은 첨단 스마트 기기를 개발할 때 적용되었다. 그러나 최근의 디지털 전환 시대에서는 디지털 엔지니어링이 제품 혁신을 주도하고 있으며 모든 산업에 영향을 주고 있다.
디지털 전환의 시대에 디지털 엔지니어링은 산업 디지털 전환의 핵심이 될 것이다. 특히 디지털 트윈과 소프트웨어 정의(software-defined) 제품에서 제품수명주기에 핵심이 될 것으로 생각된다.
여기서 필자의 첫 번째 가설은 ‘제조업의 디지털 전환에서 가장 핵심은 디지털 엔지니어링과 PLM의 기준 정보가 아닐까’ 생각해 본다. 두 번째 가설은 ‘기존의 PLM의 프로세스를 디지털 프로세스로 새롭게 리엔지니어링해야 할 것’으로 생각한다. 세 번째 가설은 ‘그러면 디지털 프로세스에 가장 근접한 프레임워크는 무엇일까’를 생각해 봤다.
<그림 1>은 디지털 제품/시스템 수명주기(digital product/system life cycle) 프레임워크이다.
그림 1. 디지털 제품/시스템 수명주기 프레임워크
<그림 1>에서 이제는 제품이나 시스템이 단순히 디지털 데이터가 물리적 시스템을 보조하기 위해서 사용했던 이전 정보화 시대나 디지털화가 아닌 본격적인 디지털 전환 시대가 열렸다는 것을 알려준다. 제품 개발에서 시스템과 엔지니어링의 무한 순환 구조를 가지며, 시스템은 현실세계의 물리적 시스템과 가상의 디지털 트윈 시스템으로 구성된다. 물리적 실체 시스템은 기존의 CAX 또는 소프트웨어 지원 엔지니어링(software-suported engineering)으로 작업을 하고, 디지털 트윈은 소프트웨이 기반 엔지니어링(software-driven engineering)의 2가지 유형의 디지털 프로세스가 적용될 것이다.
<그림 1>의 디지털 제품/수명주기 프레임워크(DPL framework)에서 상호 데이터의 교체 시스템은 디지털 PLM 시스템이 될 것이고, 그 중에서 디지털 스레드(digital thread)가 핵심이 될 것으로 예상된다. 이 디지털 스레드를 통해서 최적의 의사결정이 이루어질 것이고, 그것은 디지털 데이터와 인공지능의 몫이 될 것으로 생각된다.
그림 2. 디지털 전환의 3단계
디지털 전환은 단순히 기술적인 변화만을 의미하는 것이 아니라, 조직 전반의 변화를 포함하는 포괄적인 과정이다. 이를 통해 기업은 더욱 민첩하고, 혁신적이며, 고객 중심적인 방향으로 발전할 수 있다. 일반적으로 디지털 전환은 세 가지 단계를 가진다.(그림 2) 그것은 정보화(digitization), 디지털화(digitalization), 디지털 전환(digital transformation, DX)이며 엔지니어링의 디지털 전환인 디지털 엔지니어링에서 이 세 가지 단계가 적용될 수 있다. 현재 오래된 엔지니링 프로세스는 정보화(digitization) 및 디지털화(digitalization)이고 미래 지향적 디지털 엔지니어링은 디지털 제품 수명주기 프로세스의 프레임위크로 만들어야 한다.
“가장 위험한 형태의 인간 실수 중 하나는 자신이 달성하려는 것을 잊는 것입니다.”
-폴 니츠(Paul Nitze)
■ 조형식
항공 유체해석(CFD) 엔지니어로 출발하여 프로젝트 관리자 및 컨설턴트를 걸쳐서 디지털 지식 전문가로 활동하고 있다. 현재 디지털지식연구소 대표와 인더스트리 4.0, MES 강의, 캐드앤그래픽스 CNG 지식교육 방송 사회자 및 컬럼니스트로 활동하고 있다.
보잉, 삼성항공우주연구소, 한국항공(KAI), 지멘스에서 근무했다. 저서로는 ‘PLM 지식’, ‘서비스공학’, ‘스마트 엔지니어링’, ‘MES’, ‘인더스트리 4.0’ 등이 있다.
■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.
작성일 : 2024-04-01