[포커스] 더욱 빨라진 제조산업의 변화, 경계를 허무는 디지털 사고방식이 필요하다 (1)

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 지난 6월 17~18일 ‘미디어 & 애널리스트 콘퍼런스(SMAC)’를 진행했다. SMAC은 전세계 미디어와 분석가를 대상으로 지멘스의 소프트웨어 전략을 소개하는 연례 행사로, 올해는 온라인으로 진행되었다. 이번 SMAC에서 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 작년에 이어 포괄적인 디지털 트윈과 클라우드, IoT 등에 기반한 제조 혁신 비전을 소개했는데, 특히 최근의 글로벌 팬데믹 상황을 돌파하기 위한 방안으로 유연하면서 전면적인 디지털 전환을 강조했다. ■ 정수진 편집장

스마트 제조와 디지털 트윈이 새로운 기회를 만든다

전세계의 제조기업들은 글로벌 제품 개발과 제조 프로세스, 전기/전자요소의 추가, 친환경 관련 규제 대응 등 제품 개발의 복잡성에 대응하는 노력을 꾸준히 기울여 왔다. 그런데 올해 들어 전세계를 강타한 코로나19는 공급망부터 전체 제품 라인, 그리고 고객의 요구 등 모든 영역에서 폭발적으로 복잡도를 높이고 있다.

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어(이하 지멘스 DI 소프트웨어)의 토니 헤멀건(Tony Hemmelgarn) CEO는 “이런 도전과제는 스마트 제조와 디지털 트윈의 활용을 가속화함으로써 해결할 수 있다고 본다. 디지털 트윈이라는 개념은 비즈니스 가치에 중점을 두는 기업의 디지털 혁신에 훌륭한 지침을 제공할 수 있다. 디지털 시뮬레이션의 예측 기능을 실제 세상에 미칠 수 있는 실제 영향을 측정하는데 활용한다면 기업은 더욱 빠르게 학습하고 결정하고 행동할 수 있으며, 코로나 사태와 같은 오늘날 같이 변화하는 외부 요소에 신속히 적응할 수 있게 된다”고 전했다.

이런 맥락에서 헤멀건 CEO는 코로나19의 전세계 유행에 따른 ‘글로벌 팬데믹’이 새로운 기회를 가져올 것으로 보았다. 대기업과 중소기업을 가리지 않고 위기에 빠르게 대응하기 위해 디지털 사고방식(mindset)을 갖추고 디지털 환경 구축에 나선 것이다.

▲ 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 핵심 전략

혁신을 위한 디지털 기업의 프레임워크

지멘스 DI 소프트웨어는 2019년 9월 자사의 소프트웨어, 서비스, 앱 개발을 통합한 엑셀러레이터(Xcelerator) 포트폴리오를 발표했다. 엑셀러레이터를 통해 지멘스 DI 소프트웨어가 내세운 것은 전기/기계/소프트웨어로 나누어진 엔지니어링 영역의 경계를 허물고, 디지털 기업으로 전환할 수 있게 한다는 비전이었다. 엑셀러레이터 포트폴리오는 지멘스 DI 소프트웨어의 모든 솔루션을 포괄하는데, 디지털 혁신주기를 가속화하고 강력한 산업 네트워크 효과를 제공할 수 있는 소프트웨어와 서비스, 그리고 애플리케이션 개발 플랫폼이 통합되었다. 나아가 지멘스의 더 넓은 포트폴리오에 연결되어 디지털 기업으로 발전하기 위한 소프트웨어 프레임워크를 제공한다.

헤멀건 CEO는 포괄적인 디지털 트윈(comprehensive digital twin), 개인화된 업무 방식(personalized adaptable/modern), 개방형 생태계(flexible open ecosystem)라는 세 가지 전략도 제시했다. 이 가운데 디지털 트윈과 관련해, 지멘스 DI 소프트웨어는 제품과 생산의 전체 수명주기를 커버하는 것뿐 아니라, 제품이 실제로 쓰이는 상황에서 나오는 성능 데이터가 다시 디지털 모델로 전달되어 제품의 정비와 후속 개발을 개선하는 것까지 이뤄져야 한다고 보고 있다. ‘포괄적(comprehensive)’이라는 단어에는 이런 폐순환(closed-loop)을 이뤄야 한다는 뜻이 포함된다. 헤멀건 CEO는 “IoT에서 3D 모델로 가는 피드백 루프를 갖추고 그 루프를 실행하는 것, 또 피드백 루프를 따라 업스트림과 다운스트림에서 의미 있는 변경을 할 수 있는 것이 디지털 트윈의 필수 요소”라고 전했다.

포괄적인 디지털 트윈은 물리적인 제품과 사양을 포함해 프로세스 흐름의 모든 시점을 가상공간에 정밀하게 표현할 수 있어야 한다. 그리고, 전체 수명주기에 걸쳐 제품이나 생산 시스템을 시뮬레이션/예측/최적화할 수 있어야 한다. 제품이 복잡해질 수록 디지털 트윈도 CAD, CAE, 소프트웨어 바이너리, ECU, 와이어 하네스 모델, BOM 등이 포함되면서 함께 복잡해지고 진화한다. 지멘스는 엑셀러레이터 포트폴리오로 이런 포괄적 디지털 트윈을 지원할 수 있다고 소개했다. 기계/전기/소프트웨어 모델을 설계하는 솔루션, 최적화를 위한 시뮬레이션/테스트 솔루션과 전체 프로세스를 연결하는 PLM, IoT로 제품의 상태와 성능에 대한 실시간 정보 스트림을 연결하는 마인드스피어(MindSphere), 그리고 맞춤형 앱 개발로 디지털 트윈에서 인사이트를 얻을 수 있는 멘딕스(Mendix)까지 지멘스 DI 소프트웨어의 모든 솔루션이 엑셀러레이터 포트폴리오에 포함된다.

▲ 간소화된 제품과 공장 디지털 트윈의 수명주기 단계

공장 설계와 운영을 최적화하는 디지털 트윈

지멘스는 디지털 트윈의 수명주기를 설계, 제조, 서비스의 세 단계로 정리했는데, 제품과 마찬가지로 공장에 대해서도 공장의 설계, 생산 및 운영을 통한 건설과 커미셔닝, 공장 서비스 등 3단계의 디지털 트윈을 제시했다. 공장을 실제로 건설하기 전에 디지털 트윈으로 생산 과정을 시뮬레이션해서 생산성 및 제품의 품질을 위한 공장 설계와 운영을 최적화할 수 있다는 것이다. 포괄적 디지털 트윈의 개념이 공장에 적용되면 수명주기 전반에 걸쳐 커미셔닝, 자재 흐름 최적화, 공장 전력 소비, 기계 고장 등에 대한 예측도 가능하다.

지멘스 DI 소프트웨어의 스튜어트 맥커천(Stuart McCutcheon) 글로벌 세일즈 및 커스터머 석세스 부사장은 “제품의 수명주기와 공장의 수명주기는 동시에 발생하며 생산 과정에서 겹치는 부분이 많다. 공장의 디지털 트윈은 시설, 생산 프로세스, 생산된 제품의 품질, 물류, 공장의 노동력과 같이 다양한 측면을 모두 시뮬레이션하고 최적화를 돕는다”고 설명했다.

헬스케어 및 홈 케어 회사인 SPB는 손 소독제 생산을 두 배로 늘려야 하는 상황에 놓였다. 공장 레이아웃을 변경하면서 기존의 생산 라인 중에 일부는 폐쇄하고 일부는 늘려야 했는데, 그 와중에도 작업자의 안전뿐 아니라 작업자 간 감염을 막기 위한 거리두기도 고려해야 했다. 또 이런 변경 작업을 재택근무로 진행해야 했다.

SPB는 지멘스 DI 소프트웨어의 제조 실행 기술을 활용해 기존 생산 라인을 재조정했다. 생산 라인의 디지털 모델을 바탕으로 작업자 사이의 거리를 측정하고, 작업자 사이에 거리가 가까우면 경고를 보낸다. 그리고 시간 흐름에 따른 데이터를 분석해서 경고가 자주 발생하는 지점이나 위험 시나리오를 파악한다. 디지털 트윈을 활용해 이런 검토 작업을 수행하면 실제 생산 라인을 변경하기 전에 안전과 생산성을 확보하는 재설계를 수월하게 할 수 있다.

▲ 공장의 디지털 트윈으로 가상 환경에서 작업자의 안전을 검토할 수 있다.