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심층기획 스마트 공장에서의 디지털 트윈(上)

지멘스의 디지털 트윈 전략…HW 강점↑, SW기업 인수합병

스마트 공장에서의 디지털 트윈(上)
안산에 위치한 스마트제조혁신센터에 지멘스가 설치한 생산라인의 모습이다. 여기에 설치된 생산장비, 운영, 서비스 등에는 모두 디지털 트윈을 적용했다. 이 생산라인에는 마인드 스피어(MindSphere)를 적용해 데이터를 수집하고 예지보전을 하며, 공장이 어떻게 운영되고 있는지 파악하도록 설계됐다.

[산업일보]
가트너는 올해 10대 기술 동향을 발표하며 디지털 트윈(Digital Twin)이 향후 3~5년 동안 유망할 것이라고 전망했다. 특히 잘 설계된 디지털 트윈은 기업의 자산으로서 제조생산성은 물론 비즈니스 전 과정에서의 의사 결정을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 내다봤다.

스마트 공장에서의 디지털 트윈은 현실의 물리적 공장과 가상의 공장을 연결해 장비나 시스템의 상태를 모니터링하고, 변동 사항이나 유지보수 시기 등을 알려줌으로써 작업을 개선하고 공장의 효율을 높이는데 사용된다. 디지털 트윈을 설치한다는 것은 구현 후 시간이 지남에 따라, 다시 말해 올바른 가용 데이터를 많이 수집해 분석 및 해석을 적용할 수 있게 되면 공장뿐만 아니라 기업이 추구하는 비즈니스 목표를 이룰 수 있게 해주는 훌륭한 조언가를 얻게 되는 셈이다.

지멘스(SIEMENS)는 이미 알려진 바와 같이 독일 암벡(Amberg) 공장에 디지털 트윈 기술을 적용하며 혁신을 지속하고 있다. 또한 안산에 위치한 스마트제조혁신센터에 지멘스 디지털 트윈 기술을 적용하기도 했다. 지멘스가 생각하는 디지털 트윈과 이 기술의 궁극적 가치, 그리고 미래 공장에 대해 한국지멘스 최유순 디지털 엔터프라이즈팀 리더(이하 최유순 부장)를 통해 들어본다.
지멘스에서 말하는 디지털 트윈은 시뮬레이션기술을 확장해 사용자들이 작업시 편리하게 적용할 수 있도록 플랫폼으로 제공한다는 개념이다.

스마트 공장에서의 디지털 트윈(上)
한국지멘스 최유순 디지털 엔터프라이즈팀 리더

최유순 부장은, “디지털 트윈은 기존에 있던 솔루션인데 지멘스에서는 이것을 하나의 플랫폼으로 시장에 출시한 것이 기존 시뮬레이션 기술과 차별화되는 점이라고 할 수 있다. 예를 들면, 시뮬레이션 툴과 디자인 툴이 다르다 보니 기존에는 호환이 잘 되지 않는 경우가 종종 발생했다. 이러한 부분에 착안한 지멘스 플랫폼은 시뮬레이션을 해보고 개선해야 할 것을 디자인 단계에 바로 바로 적용할 수 있도록 설계했다. 이를 통해 시간과 에너지를 절감할 수 있다”고 말했다.

더불어, “지멘스가 동종 업계 경쟁사들과 차별화되는 강점은 하드웨어와 소프트웨어를 총 망라하고 있다는 점이다. 즉, 공장의 디지털화, 스마트를 위해 필수적인 센서단에서부터 컨트롤러, 스카다(SCADA), MES 등을 모두 갖추고 있어서 수요 기업이 필요로 하는 부분을 컨설팅에서부터 하드웨어, 소프트웨어까지 모든 부분에서 수용이 가능하다는 점이다”고 덧붙였다.

지멘스는 지난해 클라우드 기반의 사물인터넷(IoT)용 운영체제(OS) ‘마인드 스피어(MindSphere)’를 선보인 바 있다. 이 운영체제는 안산 스마트제조혁신센터에도 적용한 바 있다. 지멘스는 누구나 쉽고 편리하게 이용할 수 있도록 하기 위해 마이드스피어 앱스토어를 개설해 일반 앱처럼 다운받아서 사용할 수 있도록 오픈마켓으로 열어놓았다.

최유순 부장은 마인드스피어에 대해 “지멘스의 오랜 경험을 바탕으로 개발된 개방형 IoT 운영 시스템으로 다양한 종류의 기기와 엔터프라이즈 애플리케이션과의 연결 프로토콜 옵션, 산업 애플리케이션, 고도화된 분석 솔루션뿐만 아니라 지멘스의 개방형 PaaS(서비스 기반 플랫폼) 역량과 아마존웹서비스 클라우드 접근을 활용한 개발 환경을 제공한다”고 설명했다.

또한 “이런 역량을 바탕으로 실제 운용 데이터를 활용해 가상세계에서의 시뮬레이션과 현실세계에서의 엔지니어링 과정을 최적화함으로써 제조업 혁신을 주도할 수 있는 솔루션이다. 기업들은 마인드스피어를 통해 규모와 산업군에 상관없이 디지털 기업으로 탈바꿈할 수 있다”고 덧붙였다.

디지털 트윈, 장점 多…M&A로 S/W 기술력 강화
디지털 트윈을 스마트 공장에 적용할 때 얻게 되는 장점은 예상하는 것보다 많다. 지멘스에서는 디지털 트윈으로 얻게 되는 효과, 또는 이점을 5단계로 요약한다. ‘ Design – Planning-Engineering-Execution-Service’ 5 단계의 디지털 트윈이 그것이다.

최유순 부장은, “디지털 트윈은 생산돌입 전 단계에서 돌발 상황을 포함해 일어날 수 있는 모든 상황들을 가상의 공장에서 검증할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다. 운영이 시작되면, 발생하는 데이터를 통해 예지보전도 가능하고 생산성에 대한 부분, 에너지 소비 등 제품 및 프로세스 개선이 가능해 운영상의 디지털 트윈이 되는 것이다. 운영 다음 단계인 유지보수 측면에서는 모니터링을 통해 설비 등의 교체시기를 알려줌으로써 서비스 측면의 디지털 트윈효과를 실현할 수 있다”고 언급했다.

이어, “해외 사례에서 보면, 수작업으로 만들던 것을 디지털 트윈을 적용함으로써 제품 출시시기를 단축하고, 유연생산을 통한 다품종 대량 생산, 품질향상을 통한 매출 증대에도 기여하는 것을 찾아볼 수 있다. 다품종을 생산하거나 유연생산이 필요한 기업이 디지털 트윈을 적용했을 때 가장 효과가 크다고 볼 수 있다. 제품의 라이프사이클이 짧은 제품도 디지털 트윈을 적용하면 효과가 높다”고 지적했다.

지멘스는 디지털 트윈을 통한 스마트 공장으로의 혁신을 위해 기존에 쌓아온 하드웨어의 강점을 유지하는 동시에 소프트웨어 분야를 빠르게 강화하기 위해 인수합병 전략을 꾸준히 추진해왔다.

2007년 PLM(Product Lifecycle Management) 소프트웨어 및 서비스 전문 기업 UGS을 인수했고 2012년에는 시뮬레이션 SW와 엔지니어링 서비스 등을 제공하는 LMS를 인수했다. 2016년에는 씨디어댑코(CD-adapco) 인수했으며, 같은해 멘토그래픽스(Mentor Graphics)를 인수하며 디지털 엔터프라이즈 소프트웨어 포트폴리오를 보다 확장시켰다. 2017년에는 솔리도 디자인 오토메이션을 인수했는데 이 기업은 머신 러닝 기반의 편차 인식(variation-aware) 솔루션 기업으로 지멘스는 자동차, 통신, 데이터센터 컴퓨팅, 네트워킹, 모바일, IoT용 반도체 설계 및 특징 분석 등 기술을 보강하게 됐다.

최유순 부장은, “기존 기업들이 M&A를 통해 인수한 기업의 매출과 마케팅망을 확보하는데 그치는데 반해 지멘스는 인수한 기업의 제품을 지멘스의 기존 제품과 통합하는 전략을 꾸준히 시행해왔다. 이를 통해 수요 기업이 지멘스의 인수 기업의 제품을 구매하더라도 지멘스의 소프웨어나 하드웨어와 호환이 가능하도록 하고 있다”고 말했다.

고도화공장, 사람과 조화 이룰 터
디지털 트윈 기술이 현재보다 진화한 미래 공장의 모습은 어떠할까?

이 질문에 최유순 부장은 “미래 공장이라고 해 작업자 대신 모든 작업을 로봇과 시스템으로만 운영하는 공장은 아니다”고 단언했다.

그는, “지멘스의 암벡 공장의 경우 자동화가 75% 정도인데 상황에 맞게 고도화됐다고 보고 있다. 공장의 고도화라는 것은 100% 자동화된 공장이 아니라 작업에 따라 사람의 적용이 더 효율적인 곳은 사람이 작업을 하고, 로봇이 효율적이라면 로봇을 채용하는 것이 최적화라고 하겠다. 암벡 공장 역시 마찬가지다. 사람과 로봇이 함께 작업을 하는 현재의 상태가 최적화됐다고 보기 때문에 이 공장이 고도화된 공장이라고 볼 수 있다”고 전했다.

이어, “물론 수작업으로 인한 에러 발생을 방지하기 위한 인공지능(AI) 솔루션이나 마인드 스피어 등이 필요에 맞게 적용될 수는 있다. 분명한 것은 스마트 공장, 디지털 트윈을 하는 목적이다. 우리가 이것을 적용하는 목적은 자동화를 하기 위한 목적이 아니라 효율을 높여 기업경쟁력을 올리기 위한 점이다. ‘제품 출시 시간 단축, 유연생산,품질,효율성’ 4가지 항목이 개선될 때 기업경쟁력이 높아진다고 보고 있다. 다만, 기업의 특성, 기업이 생산하는 제품, 속해 있는 산업군에 따라 디지털 트윈 및 스마트 공장 추진전략이 달라지게 되는 것이다”고 피력했다.
김원정 기자 vuswlq@kidd.co.kr

제조기업 강국이 되는 그날까지, 공장자동화 스마트팩토리에 대한 뉴스를 기획·심층 보도하겠습니다.

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