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기획특집 미래 산업으로 디지털 변혁을 위한 디지털 트윈 기반 R&D 및 제조 혁신 전략 ②

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 739회 작성일 22-07-14 16:19

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본고에서는 디지털 혁신 고객 경험과 비즈니스 인사이트를 소개한다.


디지털 혁신 고객 사례

1. 독일 암백 공장
독일 암베르크에 위치한 지멘스 암백 공장은 세계에서 가장 스마트한 공장으로 알려져 있다. 암백 공장은 다품종 소량생산이 가능한 혼류 생산 시스템을 갖춘 공장으로도 유명하며, 클로즈드 루프 디지털 트윈 기반의 스마트공장이다. 이는 엔지니어링에서 생성된 데이터가 끊임없이 생산라인으로 전송되고, 생산라인에서 생성된 정보는 다시 엔지니어링으로 전달되어 제품 개발이나 생산 공정 최적화에 사용된다. 예를 들어, 생산라인의 특정 지점에서 품질 문제가 발생하면 생산 공정 개발, 제품 개발, 시공, 제품 디자인 부문까지 직접 해결할 수 있다.
1989년에 설립된 암베르크 공장은 산업 자동화를 생산라인을 설계·제어하는 지멘스의 PLC, HMI 등을 생산한다. 1989년 당시 불량률은 500dpm(100만 개당 불량품이 500개)에 달했지만 현재는 약 10dpm(100만 개 중 10개)에 불과하며, 생산성은 13배 향상, 하루 350여 번의 시스템 전환부터 매일 1,200여 개의 서로 다른 사양의 제품들을 생산하는 유연 생산 체제를 갖추고 있다. 현실 세계와 가상 세계를 통합한 디지털 트윈 기반의 스마트공장을 통해 99.9999%라는 수율을 달성하고 있다.

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2. 베트남 빈패스트 공장
베트남 최초 자동차 회사인 빈패스트(VinFast)는 2025년까지 연간 최대 50 만 대의 차량 설계 생산성으로 동남아시아 1 위 자동차 제조업체가 되고자 하는 야망으로 내연 모터 자동차, 전기 모터 자동차, 환경친화적인 오토바이 등과 같은 핵심 제품을 제공할 목표를 가지고 있다.
빈패스트는 전기스쿠터를 포함해 시티 카, 전기 차, 전기 버스 등 폭넓은 포트폴리오를 준비해야 했기에 유연성이 생명이었고, 빈패스트 생산 공장 구축부터 자동차 설계, 차량 양산을 불과 21개월 만에 완료하기 위해 지멘스의 Xcelerator 솔루션 및 TIA(Totally Integrated Auto mation) 제품군 등 지멘스의 전체 밸류 체인 솔루션을 도입했다. 디지털 트윈의 구현과 모델 기반 시뮬레이션, 지능형 에지 제어 기술을 활용한 실 성능 분석 기능을 구현했고, 제품 수명주기 관리 측면에서 팀센터(Teamcenter) 소프트웨어가 협업 플랫폼으로 활용됐고, 컴퓨터 보조 설계, 제조, 엔지니어링(CAD/CAM/CAE) 통합 솔루션인 NX 소프트웨어가 적용돼 디지털 트윈을 완성했다.

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3. 메르세데스 벤츠 공장
메르세데스-벤츠는 전 세계 30개 이상의 글로벌 공장에서 연간 2백만 대 이상의 차량을 생산하고 있다. 메르세데스 벤츠는 탄소 절감이 요구되는 시대에 맞춘 지속 가능한 생산, AI 기반 실시간 데이터 수집 분석, 가상/현실에서 이루어지는 생산 계획 등 미래 자동차 생산이 원하는 유연성과 효율성, 지속가능성, 디지털화를 실현하고자 디지털 생산 생태계인 MO360(Mercedes-Benz Cars Operation 360) 프로젝트를 진행하고 있다. 다음 3가지 영역을 중심으로 메르세데스 벤츠와 지멘스는 협력한다.

1) 미래의 기술
메르세데스 벤츠 베를린 공장에서 테스트된 새로운 디지털 생산 기술을 전 세계 공장으로 확대 전개하는 것을 목표로 하고 있다. 베를린 공장은 메르세데스 벤츠의 글로벌 파워 트레인 생산 네트워크 중 가장 오래된 공장이다. 이 공장을 디지털화하여 미래에는 전기자동차용 부품도 조립할 계획이다. 또한 IoT와 분석을 통해 생산에 관한 방대한 양의 데이터를 수집, 분석, 활용하는 새로운 가능성을 모색할 예정이다.
또한 지멘스와 메르세데스 벤츠는 로우코드 플랫폼인 Mendix 기반 앱을 사용하여 엔지니어링 및 생산 프로세스를 최적화하기 위해 작업 그룹을 구성했다. 또한, 지속 가능한 자동차 생산을 위해 앱 개발을 위한 해커톤도 진행하고 있다. 기존 자동화 솔루션은 가상화, 인공지능 및 에지 컴퓨팅과 같은 새로운 기술로 베를린 현장에서 확장될 예정이다. 이를 통해 메르세데스 벤츠는 변화하는 시장 요구사항에 더욱 유연하게 대응할 수 있다.

2) 미래의 지속 성장
자동화, 디지털화 및 생산 데이터의 지능적인 사용은 에너지 및 자원 소비, 탄소 배출 및 비용을 줄이는 데 결정적인 기여할 수 있다. 목표는 1902년에 설립된 Berlin-Marienfelde 공장의 디지털 및 지속 가능한 변환을 통해 글로벌 메르세데스 벤츠 생산 네트워크와 베를린의 산업 환경에 대한 청사진을 만드는 것이다.

3) 미래의 사람
디지털 핵심 역량과 관련하여 글로벌 메르세데스 벤츠는 자동차 생산 네트워크의 모든 생산 직원에게 자격을 부여한다. 초점은 디지털 도구, 데이터 활용 능력 및 로우 코드 플랫폼의 사용에 대한 주제다. 메르세데스 벤츠는 예를 들어, 자격 심사에서 이미 증강현실(AR) 및 가상현실(VR)과 같은 디지털 솔루션을 사용하고 있다.
베를린의 메르세데스-벤츠 디지털 팩토리 캠퍼스는 전체 메르세데스-벤츠 자동차 생산 네트워크의 기술 및 디지털화의 핵심이다. 그 목표는 베를린에서 테스트 된 새로운 개발을 출시하고, 전 세계 메르세데스-벤츠 공장의 사용자에게 필요한 자격을 제공하는 것이다. Siemens는 베를린의 다양한 교육 기관에서 디지털화 기술을 제공하는 프로그램을 지원한다.

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4. 폭스바겐 스마트공장
폭스바겐(Volkswagen)은 글로벌 공장의 기계, 생산시설, 시스템 데이터를 결합하는 자동차 생산 플랫폼인 V IC(Volkswagen Industrial Cloud)를 구현하기 위해 지멘스, 아마존과 전략적인 파트너십을 맺었다.
폭스바겐은 새로운 디지털 생산 플랫폼(DPP)을 구축하여 생산 공정을 최적화할 수 있는 기반 마련이 목표이며, 글로벌 122개 공장은 물론 1,500개 협력 업체와 3만 개 이상의 지점까지 포함된 전 세계 폭스바겐 공급망을 연결하는 오픈 플랫폼을 구축하고 있다.
즉, 생산라인과 공급사슬 전 공정에 클라우드를 적용하여 제조사와 부품 공급업자 간의 유기적 연결성을 강화하는 것이 목적이다.
•폭스바겐의 122개 공장 내 다양한 제조사들의 기계와 장비들이 클라우드 안에서 효율적으로 네트워킹이 되도록 하는 데 핵심적인 역할을 담당한다.
•‘폭스바겐 인더스트리얼 클라우드(VIC : VW Industrial Cloud) ’에서 사용할 수 있는 클라우드 기반 개방형 사물인터넷(IoT) 운영 시스템인 ‘마인드스피어(MindSphere)*’의 응용 프로그램과 애플리케이션을 개발 예정이다.
 * 생산 설비와 제품으로부터 얻을 수 있는 에너지 효율, 온도, 속도 등의 데이터를 수집 분석하고, 이를 의미 있는 데이터로 변환하여 제공
•또한 생산 데이터를 클라우드로 전송하기 전에 장비와 기계 또는 생산 과정에서 직접 처리하는 ‘산업 에지 솔루션’도 개발하여 ‘폭스바겐 인더스트리얼 클라우드’ 데이터 품질을 향상시킬 계획이다.

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 5. 노스볼트 배터리 공장
노스볼트(Northvolt)는 2016년 스웨덴에 설립된 배터리 개발 및 제조업체다. 지멘스와 노스볼트는 차세대 리튬이온 배터리 생산을 위해 전략적인 파트너십을 맺고 있다.
지멘스는 배터리 셀 설계에서 생산 및 서비스에 이르기까지 전체 가치사슬의 디지털화를 가능하게 하는 디지털 엔터프라이즈 포트폴리오인 Xcelerator를 노스볼트에 제공했다.
산업 통신 네트워크 및 클라우드 솔루션을 포함하여 제조 계획 및 설계 소프트웨어에서 자동화에 이르기까지 모든 것을 포괄하는 지멘스의 디지털 엔터프라이즈 포트폴리오인 Xcelerator를 통해 노스볼트의 배터리 생산을 최적화하고, 경쟁우위를 강화하는데 협력하고 있다.
특히 노스볼트의 기가 팩토리는 세계에서 가장 친환경적인 배터리 제조 공장으로 디지털 트윈 기반의 디지털 공장으로 구축 및 운영되고 있는 대표적인 사례다.
국내의 경우 삼성반도체가 지멘스의 로우코드 개발 플랫폼인 Mendix 도입을 통해(전사 R&D 및 업무 개발을 신속하게 할 수 있도록) 디지털 혁신을 하고 있다. 현대자동차의 경우 지멘스의 차세대 설계 플랫폼 도입을 통해 (전기차/자율주행차/UAM과 같이 미래 차에 대한) R&D 프로세스 혁신을 가속화하고 있다. LG전자도 차세대 제조 환경 구축을 위해(디지털 엔터프라이즈 포트폴리오인 Xcelerator을 도입하여) 생산 및 품질 혁신을 가속화하고 있다. LG에너지솔루션도 글로벌 배터리 공장 디지털화를 위해(지멘스와 전략적인 협업을 통해) R&D 혁신과 스마트공장을 실현하고 있다.
자동차 부품사인 코렌스의 전기 모터 공장의 디지털 트윈 기반 설계 및 공장 디지털화를 지멘스와 함께 실현했다. 자동차 부품 기업들의 디지털 혁신과 글로벌화를 지원하는데 지멘스가 적극적으로 협력하고 있다.

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지멘스의 차별화된 디지털 혁신 역량

디지털 엔터프라이즈 포트폴리오인 Xcelerator는 기업이 원하는 다양한 형태의 R&D 및 제조 환경을 제공할 수 있는 유연한 플랫폼을 제공한다. 특히 코로나 이후 비대면 업무 환경이 확대되면서 제조 기업들은 클라우드 도입의 필요성과 함께 활용 및 운영을 하고 있다.

디지털 엔터프라이즈 포트폴리오인 Xcelerator는 디지털 트윈 기반으로 설계, 생산, 운영까지 전체 스마트 제조 라이프사이클을 관리할 수 있도록 통합된 포트폴리오를 제공한다. 전체 9가지 영역의 제품군으로 구성되어 있으며, 구조 설계와 전기/전자 설계, 해석/테스트, 소프트웨어 관리, 생산 계획, 성능 분석, 제조 실행 및 플랫폼으로 미래 디지털 엔지니어링을 위한 최신 기술 요소들을 포함한다.
지멘스는 디지털 엔터프라이즈를 위해 10년 넘게 13조 원 이상 솔루션 인수 및 합병에 투자하고 있으며, 끊임없이 디지털 트윈 포트폴리오를 완성해 가고 있다. 이러한 디지털 엔터프라이즈 소프트웨어들은 실제 지멘스 공장을 비롯하여 글로벌 기업들에 적용되고 있으며, 다양하고 혁신적인 고객 경험을 기반으로 동반 성장을 실현하고자 한다.

기업들의 디지털 혁신 여정은 지속적이며 많은 시간과 노력을 요구한다. 지멘스는 기업들의 디지털 혁신 고민들을 함께 도와줄 수 있는 유일한 파트너라고 생각한다. 여러분의 디지털 혁신 여정에 지멘스를 초대해 주시기 바란다.

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ah.lee@siemens.com 

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