자산 관리 셸과 디지털 트윈: 향후 기계 엔지니어링을 위한 중요 요소

볼커 프랑케 박사는 툴 및 특수 기계 제작을 위한 사업부인 HARTING Applied Technologies의 이사입니다. 프랑케 박사와 그의 팀은 HARTING에서 자산 관리 셸과 디지털 트윈의 잠재적 사용자입니다. 다양한 구성 요소의 디지털 트윈은 기계, 시스템 및 공장의 더 높은 수준의 디지털 트윈 생성에 사용됩니다. 그는 tec.news와의 인터뷰에서 실제 경험과 미래 전망에 대해 이야기했습니다.

tec.news: 프랑케 박사님, 디지털 트윈의 사용자로서 어떤 역할을 맡고 있으며, 현재 직면한 과제라면 어떤 것이 있을까요?

Dr V. Franke: 먼저, 기계 및 공장의 실제 엔지니어링 프로세스와 새로 생성된 제품의 응용 단계를 구별하는 것이 중요합니다. 우리는 엔지니어링 분야에서 다양한 도전에 직면해 있을 뿐 아니라, 해결 방법도 더욱 복잡해지고 있습니다. 예를 들어, 테스트 시스템 및 추적 시스템과의 연결은 물론, 에너지 데이터 제공 및 처리 또는 미래를 위한 예측 정비 접근을 위한 애플리케이션 등의 더욱 더 많은 서브시스템을 기계에 통합해야 하기 때문입니다.

tec.news: 그럼, 기계 엔지니어링 분야가 훨씬 더 복잡해졌다고 할 수 있나요?

Dr V. Franke: 네, 확실히 그렇습니다. 점점 더 많은 IT 시스템이 도입되고 있으며, 이는 엔지니어링 프로세스의 초기부터 고려되어야 하는 부분입니다. 동시에, 우리는 해결해야 할 문제에 대한 세부 사항이 명시되지 않고, 단지 시간이 경과하며 발생하는 상황과 마주해야 합니다. 따라서 민첩성이 개발 단계에서는 큰 비중을 차지합니다. 또한 개발자의 기술과 능력을 모두 고려해야 합니다. 이는 일반적으로 직원의 능력 외에도, 복잡한 과제에 대처할 적절한 기술을 보유한 인력을 확보하는 것이 점점 어려워지고 있다는 것을 의미합니다.

tec.news: 엔지니어링 프로세스의 자동화라는 과제에는 어떻게 대처하고 있습니까?

Dr V. Franke: 우리는 "시스템 엔지니어링"이라는 주제를  매우 집중적으로 다루고 있습니다. 오늘날, 기계적 또는 전기적인 관점에서 복잡성을 조명하는 것 만으로는 더 이상 충분하지 않습니다. 대신, 체계적 관점에서의 시각을 갖추어야 합니다. 여기서 시스템 엔지니어링은 시스템을 정의하고, 지속적으로 개발하며, 궁극적으로 기능을 검증하는 데 도움이 되는 방법과 공작품(artifact)을 제공합니다. 이러한 공작품들은 내가 민첩성을 유지하는 데 도움을 주어, 각 단계에서 한 단계 더 발전할 수 있게 해줍니다. 마지막으로, 자동화 관점에서 디지털 트윈과 자산 관리 셸이 역할을 수행합니다. 자산 관리 셸은 표준화된 절차에 따라 구성 요소를  기술하여, 나의 솔루션에 필요한 요구 사항을 구성 요소의 기능과 조율하여, 자동으로 선택할 수 있습니다.

tec.news: 커넥터 관리 셸에서 기대하는 것은 무엇입니까?

Dr V. Franke: 기계 공학에서 우리는  커넥터보다는 선형 유닛, 모터 및 주파수 변환기로 구성된 전기 축을 먼저 생각합니다. 이러한 요소들은 성능 매개변수에 따라 설계되어야 합니다. 예를 들어, 0.5초 동안 10킬로그램의 무게를 500mm 이동시키는 작업을 수행해야 합니다. 이 작업은 필요한 구성 요소의 치수 결정에 영향을 미칩니다. 이 시점에서 커넥터도 역할을 합니다. 왜냐하면 이 모터와 연결할 수 있는 기능을 제공하기 때문입니다. 커넥터의 자산 관리 셸에 내가 요구하는 사항은 성능 매개변수의 내용에 따라 달라집니다. 어떤 전류를 전송할 수 있는지, 인터넷 기반 통신을 가능하게 할 수 있는지, 싱글 페어 이더넷과 같은 특수한 형식이 제공되는지 등이 바로 그것입니다. 나는 도식적 설계에 포함되어야 하는 정보를 디지털 트윈이 나에게 제공할 것으로 기대합니다. 하지만 나는 또한 기계적 설계에 그를 쉽게 통합할 수 있기 위해 정보를 제공받기를 기대합니다. 또한 설치 및 운영 지침이나 제조에 관련된 CO2 발자국과 같은 정보도 제공받고 싶습니다. 요약하면, 디지털 트윈에 대한 요구사항은 주로 기계 엔지니어링과 관련되어 있습니다. 그러나 자산 관리 셸은 이용 단계에 중요한 정보를 제공할 수도 있습니다. 예를 들어, 개별 구성 요소를 에너지 관리 시스템에 통합하기 위한 메타데이터나 폐기물 처리를 위한 자료 등이 바로 그것입니다.

tec.news: 커넥터를 시스템 구성 요소로 간주하십니까?

Dr V. Franke: 아니요. 커넥터를 여전히 메카트로닉 구성 요소 또는 모듈의 관리 셸에 삽입되는 커넥티비티 구성 요소로 인식합니다. 커넥터가 추가 기능을 갖추게 되더라도 마찬가지입니다. 예를 들어, 자사 애플리케이션에서 높은 가용성 요건을 구현해야 하고, 커넥터에서 온도, 진동 및 매핑 주기 모니터링 기능을 사용하겠다고 가정해 봅시다. 이러한 부분은 미리 계획되어 자산 관리 셸에서 매핑 단계를 거쳐야 하므로, 구성 요소를 적절히 선택할 수 있습니다. 자산 관리 셸이 없다면 엔지니어링 과정에서 다시 커넥터를 찾아볼 수 없을 것입니다.

그러나, 최종 사용자는 커넥터의 상태가 아닌, 예를 들어 기계 모듈에 대한 집계된 통합 상태를 보게됩니다. 셸 모델에서 전반적인 특성은 셸마다 다를 수 있습니다. 원칙적으로 이는 실제 구조와 유사합니다. 기계 조립 시, 주로 관련된 나사들을 보는 것이 아니라 전체 기계와 기능을 볼 수 있습니다. 이는 각각의 붓질이 전체 그림을 만들어 내는 유화 그림과 비슷하다 할 수 있습니다.

tec.news: 디지털 트윈의 가장 큰 장점은 어디에 있다고 보십니까?

Dr V. Franke: 엔지니어링 측면에서 보면, 프로세스를 훨씬 효율적이고 유연하게 만들어, 고객 요구사항에 실시간으로 대응할 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 프로그래밍 측면에서, 각종 다양한 데이터 속에서 잠재적 데이터 스트림 관리가 가능하도록 하기 위해 중요한 효율성과 자동화가 보장되어야 합니다. 수명주기 서비스 관점에서 보면, 향후 더 많은 서비스 제공이 가능할 뿐 아니라, 여기에 드는 노력도 크게 줄일 수 있다는 것도 매력적입니다.