리적인 제품으로 구현되는 단계이다. 제조현장의 모든 조립 과정은 설계와 생산 프로세스가 함께 조화를 이루어 물 흐르듯 이어
져야 한다. 제품 설계와 생산 프로세스의 완벽한 조화가 이뤄지지 않는다면, 아이디어는 단지 아름다운 도면이나 원래 목표와는
동떨어진 무언가로 전락할 것이다.
지난 몇 년간 제품 설계 방식과 생산 계획은 점차 비슷해지고 있는데, 폴트 라인(fault lines)과 같은 일부 내재된 균열로 인해 비용
은 늘어나고 개발이 지연되곤 했다. 혁신의 정신과 연관해서 생각할 때에도, 제품 설계와 프로세스간 조화를 이루는 것은 제조사
들의 생존에 중요한 문제라고 하겠다. 제조 현장의 놀라운 조화 현대화된 제조 공장을 방문해 보면 사람, 부품, 재료, 로봇, 기계 등이 분 또는 초 단위까지 정확하게 조화를 이뤄 작동하는 모습에 입이 벌어질 정도이다. 그러나 제품 설계와 생산을 위한 기획 방식은 여전히 오랜 방식에 따르고 있다. 이는 누군가를 비판하기 위함이 아니다. 위대한 설계는 그 자체로 중요한 성과라고 할 수 있다.
경우에 따라서 설계는 수백만 개의 부품과 여러 나라의 수천여 명의 직원과 파트너들이 관여되는 매우 복잡한 작업이다. 더욱이 전자 제품(보다 빠른 프로세서, 소형화), 자동차(친환경 아젠다 및 배출량), 항공(친환경 아젠다 및 복합체 기반 항공기)과 같은 주력 시장에서는 강력한 개선을 요구받고 있는 실정이다. 즉, 보다 빠르게 새로운 설계를 달성해야 하는 것이다. 이런 복잡성을 고려할 때, 이미 시도되었고 검증된 개발 과정을 뛰어 넘으려는 노력을 주저하는 것은 어느 측면에서 이해가 된다. 그러나 이런 점을 인정한다 해도 고객들은 특정 영역에서의 지연으로 인한 문제 상황의 경우와 같이 개발과 생산 전 영역에서 나타나는 문제점들을 지적하고 있다.
오늘날 직면한 가장 중요한 문제 중 하나는 설계 팀이 생산 팀 동료들과 개별 시스템을 이용한다는 점이다. 실제 이런 방식에서 설계자들은 자신의 결과물을 생산 팀 직원들에게 단순히 넘겨줄 뿐이고, 생산 팀 직원들은 자신들이 익숙한 소프트웨어를 통해 새롭게 후속 프로세스 기획을 만들어야 하는 수고를 해야 한다. 이러한 사례는 매우 흔하다. 이 경우 정보 조율이 어렵기 때문에 작업과 관련된 모든 관계자들이 현재 진행되는 상황을 파악하기가 어렵다. 물론 이는 곧 작업 상 실패의 가능성도 높이게 된다.
제조 현장의 레이아웃을 생성하는 부분에서 문제점을 쉽게 발견할 수 있다. 이러한 문제는 레이아웃 진행 시 시간과 노력이 많이 소
요되는 2D 기반의 플로어 플랜이나 종이 도면 기반의 작업을 수행함에 따라 발생하는 경우가 많다. 이러한 방식은 전체 프로세스에서 중요한 부분이긴 하지만, 유연성이 떨어진다. 또한 플로어 레이아웃의 변동사항이 기획에 정확히 반영되지 않는 경우가 많다. 이런 문제점은 생산 시스템을 지속적으로 확대하고 갱신을 필요로 하는 가전제품과 같이 급변하는 시장에서는 보다 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 그 이유는 2D 기반의 기획에는 인텔리전스(intelligence)와 연결성(connectedness)이 부족하기 때문이다. 이런 인텔리전스와 연결성은 생산 과정에서 발생하는 상황을 정확하게 파악하도록 해, 신속하고 정확한 의사 결정을 지원하고 바로 조치할 수 있는 기반이라 할수 있다.
다. 결국 이 프로세스에서 어느 부분에 문제가 발생하면 심각한 지연사태로 이어지게 된다.
execution) 부분을 들 수 있다. 오늘날 현대적인 생산 현장은 매우 복잡하고, 서로 다른 환경의 소프트웨어 및 기획 시스템간의 코디네이션(coordination)을 담당할 방법이 부족한 실정이다. 이에 따라 생산 공정을 지연시키는 영역이나 셀을 정확히 짚어내기 어렵다. 아울러 고객은 제조의 마지막 퍼즐 조각이라 할 수 있는 제조 실행에 대해 성과 측정과 프로세스가 어떻게 계획된 대로 실행되고, 실제 성과를 내는지 파악하기 어렵다고 지적한다. 이 역시 복잡성에서 비롯된 문제이다. 작업 현장에서의 정보를 제품 설계, 엔지니어링, 생산팀까지 피드백하는 과정에서 겪게 되는 복잡성이 그것이다.
디지털 트윈
디지털 트윈(Digital Twin)은 실제로 작동할 수 있도록 모델링된 것의 가상 복제(virtual copy)다. 지멘스의 제품 소개에 많은 부분
을 할애하고 싶은 마음은 없지만, 지멘스는 PLM 툴을 통해 완벽한 디지털 프레임워크를 제공하기 위해 PLM 툴을 강화했다. 디지털 트윈을 통해 처음단계부터 끝까지, 제품 설계와 조립 프로세스를 사실적으로 복제해 이를 모델링하도록 한 것이다. 그렇다면 이는 어떤 의미일까? 앞에서 논의한 동일한 단계를 이용해서, 디지털 트윈의 접근 방식에서 가장 중요하다고 여겨지는 핵심적 역량을 소개하면 다음과 같다.
설계
NX 소프트웨어(다른 CAD 시스템과 더불어)를 이용하면, 제품 모델을 생성할 수 있고, 이는 팀센터(Teamcenter)에서 3D JT 모델로 열 수 있다. NX 소프트웨어는 문자 그대로 수천 개의 제품 변형을, 실제로 만들어지는 것과 똑같이, 단 몇 초만에 실제로 만들 수 있다. 이 소프트웨어는 빅데이터 기술(제품 내구성과 부품을 상세히 알려주는), PMI(Product and Manufacturing and Information)에 대한 정보, 그리고 생산 공정에 대한 기본적 정보를 통해 상충되는 문제점들이 있는 지를 결정해 준다.
필자는 이 접근법을 한 전자 제품의 설계에 시도해보았다. 우리는 즉각적으로 연결 나사못과 이에 상응하는 비디오 아웃풋 커넥터가 제대로 들어맞지 않았음을 찾아냈다. 만일 이 문제점을 방치했다면, 제조 결함으로 인해 이 커넥터들이 PCB에서 분리되어 품질보증 문제로 이어질 수 있었을 것이다. 이처럼 초기 단계에서 이런 설계 문제점을 규명함으로써 제조 프로세스 자체뿐만 아니라 그와 관련된 부분에서 상당한 시간과 비용을 절감할 수 있다.
프로세스 기획
디지털 트윈은 어떤 제품을 만들 필요가 있는지, 어떤 방식으로 그것을 만들지, 필요한 자원은 무엇인지, 만드는 장소는 어디인지
를 보다 뛰어나게 기획할 수 있도록 설계 팀과 생산 팀 간 협력을 돕는다.
한 제조 시설의 사례를 예로 설명해 보겠다. 지멘스의 솔루션을 통해 기획 팀은 BOM(Bill of Materials)을 이용해 현 공정과정의 3D 작업 모델에 새로운 단계를 업데이트할 수 있다. 어느 곳에서든지 모든 생산 시스템을 모델링할 수 있기 때문에 프랑스 파리에 있는
팀이 브라질의 리우데자네이루 현장의 생산 계획을 세울 수 있다. 또한 새로운 프로세스에 대한 시간을 추정할 수 있어, 리우데자네이루 팀은 단위 제품당 목표를 달성할 수 있도록 워크플로가 안정적인지 확인할 수 있다. 만일 그렇지 않다면, 개선된 혹은 새로운 셀을 위아래로 이동시킬 수 있다. 이런 일련의 작업을 통해 이들 목표가 달성되도록 시뮬레이션을 진행하게 된다. 이 때 수정된 기획안은 모든 관계자들이 손쉽게 접근할 수 있고 승인할 수 있다. 이 과정에서 문제점이 발견되면, 설계 팀과 기획 팀은 이를 바로잡기 위해 협력할 수
있다.
레이아웃
플로어 레이아웃과 관련해 모든 기계적 요소(mechanical), 자동화, 세부 자원에 이르기까지 디지털 트윈을 도입해 제품 설계 및 제
조 에코 시스템과 긴밀하게 연결할 수 있다. 이 때 PLM 솔루션을 함께 사용하면, 엔지니어는 생산라인에 투입된 셀, 장비, 인원을 손쉽게 드래그&드롭(drag and drop) 방식으로 관리할 수 있고, 운영에 대한 시뮬레이션이 가능하다. 이 방식은 생산 현장을 설계하고 변화를 이끌 수 있는 단순하면서도 매우 효율적인 방법이다.
예를 들어 제품에 변화가 생겨 새로운 로봇을 사용해야 할 경우, 시뮬레이션 엔지니어들은 로봇의 크기가 컨베이어 중 일부를 방해
하는지 확인할 수 있다. 그런 다음 레이아웃 엔지니어는 조정 작업을 진행하고, 새로운 장비 구매가 필요함을 알리는 변경 요청서를 발행하게 된다. 나아가 변화가 필요한 경우 영향 분석을 진행해 오류를 사전에 예방하고, 이로 인해 영향을 받을 수 있는 공급자들에게 알려줄 수 있다.
프로세스 검증
프로세스 검증과 관련해, 어셈블리 프로세스를 디지털로 확인하기 위해 디지털 트윈을 사용할 수 있다. 정량 분석에 기반한 인텔리
전트 모델링은 모든 인간적 요소들을 평가해, 근로자의 피로와 부상을 차단하는데 도움이 되는 업무자세와 같은 문제점에 대해 조언해줄 수 있다. 이러한 보고서는 직원용으로 제작된 동영상, 프로세스 가이드와 함께 교육용으로 사용이 가능하다.
■ 더욱 자세한 내용은 PDF를 통해 제공됩니다.
