▲디지털 트윈이 공장 설계를 위한 핵심 기술로 부상하고 있다.(이미지=지멘스)

코로나 대유행으로 많은 제조업체들이 직원들의 안전을 도모하면서, 환경 변화에 맞춰 생산량을 융통성 있게 조율해야하는 문제를 심각하게 고민하고 있다. 감염병의 변화 상황에 따라 특정 제품의 수요가 국가별 또는 지역별로 극심한 차이를 보이는 현상이 다반사로 벌어지고 있다.

특히 다품종 소량 생산에 의존하는 제조기업들은 소비자의 수요 변화에 맞춰 생산라인을 발빠르게 재조정하고 직원들에게 새로운 제품 생산 매뉴얼을 교육해야하는 등 대처 방안을 마련해야 한다. 재택 근무가 늘면서 온라인으로 생산공장의 현황을 일목요연하게 확인해야할 필요성도 높아지고 있다.

‘더로봇리포트’에 따르면 제조기업들이 코로나 팬데믹 위기 상황을 극복하기위해선 직원들의 안전을 도모하고 생산효율을 높일 수 있는 로봇 자동화 도입을 적극 추진하고, ▲디지털 트윈(digital twin) ▲VR(가상 현실)·AR(증강 현실) 등 가상융합현실 기술을 로봇 자동화와 접목하는 게 필요한 것으로 지적되고 있다.

더로봇리포트는 제조기업을 대상으로 디지털 트윈,VR/AR 솔루션을 공급하고 있는 ‘지멘스 디지털 인더스트리즈 소프트웨어(지멘스 DI SW)’의 빈센트 궈(vincent Guo) 박사(사업 개발 및 전략관리 담당 임원)와의 인터뷰를 통해 디지털 트윈과 VR/AR 기술의 중요성을 환기시켰다. 다음은 빈센트 궈 박사의 주요 인터뷰 내용.

▷디지털 트윈은 자동화를 추진하려는 기업에 어떤 잇점을 제공하는가

디지털 트윈은 이제 막 로봇 자동화를 추진하려는 기업에게 가능성을 숙지하고,잠재력을 측정할수 있도록 해준다. 로봇 자동화 도입에 수반되는 위험 요인도 줄여주는 역할을 한다.

예를 들어 디지털 트윈을 이용해 제조기업들은 '전자적-기계적인 시스템'을 도입하는 게 가능한지를 검증할 수 있다. 로봇·기계적인 구조·서버 모터 등의 결합, 제어 시스템의 도입으로 사람들이 해왔던 작업들을 자동화 시스템이 수행할 수 있는지 이해할 수 있다. 디지털 트윈은 시뮬레이션 환경에서 기계적인 구조의 설계, 자동화 셀(cell)의 세팅, 제조 공정을 실행할 수 있는 제어 로직 등을 검증할 수 있도록 해준다. 이같은 작업이 선행된 후에 실제로 하드웨어를 주문하고 자동화 제품라인을 구축할 수 있기 때문에 로봇 자동화 도입에 따른 예산과 시간을 크게 줄일 수 있다.

▷과거 시뮬레이션 소프트웨어는 어떻게 진화해왔는가

▲시뮬레이션 환경에서 인간의 행동은 정적인 존재에서 다이나믹한 존재로 바뀌었다. (이미지=지멘스)

CAD 툴과 마찬가지로 디지털 트윈 기술도 2D에서 3D로 진화해왔다. 오늘날 시뮬레이션은 VR 환경에서 이뤄지고 있으며 원격협업을 지원한다. 과거 시뮬레이션은 특정 머신의 행동에 집중했는데 반해 오늘날 시뮬레이션은 머신, 무인운반차(AGV), 사람 등 전체적인 시스템의 측면에서 행동들을 시뮬레이션하는 게 다르다. 시뮬레이션 환경에서 인간의 행동은 정적인 존재에서 다이나믹한 존재로 바뀌었다. 앞으로는 시뮬레이션에 인공지능 기술이 접목되면서 보다 유연한 생산 시스템의 설계 및 검증이 이뤄질 것이다.

▷지멘스의 솔루션은 최신의 로봇을 어떻게 정확히 모델링할 수 있는가

로봇의 기계적인 모델링은 하드웨어 측면에서 정밀도를 갖고 있으며 제어신호 역시 정밀한 능력을 갖고 있다. 로봇이 특정한 공간과 시간에서 움직이는 것을 정밀하게 모델링할 수 있는데, 지멘스는 로봇 벤더들과 협력해 글로벌 하드웨어 브랜드를 폭넓게 지원할 수 있도록 하는 시뮬레이션 소프트웨어를 제공하고 있다.

게다가 지멘스는 제조기업들을 대상으로 자동화 생산라인용 모터뿐 아니라 시뮬레이션 하드웨어를 제공하는 독특한 위치에 있다. 따라서 지멘스 고객들은 통합적인 솔루션하에서 하드웨어와 소프트웨어의 가치를 즐길 수 있다

▷디지털 트윈과 VR/AR은 제조업체에 어떤 도움을 주는가

항공기업을 예로 들면 고객들의 주문 내용은 자주 바뀐다. 공장 운영자들은 고객들의 주문 상황에 맞게 빨리 제조라인을 바꿔야한다. 직원들은 새로운 작업에 맞는 교육과정이 필요한데,AR은 인간 작업자를 안내하는 유용한 도구가 될수 있다. 지멘스의 시뮬레이션 도구는 공장 작업자들에게 전자작업교육(EWI)의 도구로 활용될 수 있다. PLM(제품생애주기관리)내의 EWI는 MES시스템과 연결된다.

로봇 관련 엔지니어링 측면에서 보면 AR은 물리적인 세계를 설계하는 데 도움을 준다. 실제 물리적인 세계를 설계할 때 특정 구성품이 없더라도 AR 기술을 이용해 격차을 줄여줄 수 있다. 로봇과 AR을 결합해 특정 구성품이 없더라도 물리적인 세계를 이해할 수 있도록 해준다

제조 엔지니어링 설계과정에서 VR을 이용해 시뮬레이션 환경을 구축하면 보다 몰입적인 환경을 제공할 수 있게 된다. 모션 캡쳐 기술과 VR을 결합해 사람들의 움직임을 반영하는 것도 가능하다.

▷로봇을 계획하고 관리할 때 AR/VR기술이 활용되는 사례를 소개해줄 수 있는가

우리 시뮬레이션 소프트웨어상에서 로봇 스테이션의 설계를 완료하면 사용자들은 바로 VR을 이용해 경험해볼 수 있다. 사용자들은 로봇의 동작, 로봇의 조작방법, 원격지에 있는 동료와의 협업 등을 시도해볼 수 있다. 인간공학적인 차원에서 검증해 보기위해 모션 캡쳐 기술을 VR에 접목할 수 있다.

▷실제로 디지털 트윈과 AR/VR에 대한 고객들의 수요는 어떤가

디지털 트윈에 대한 고객들의 요구가 증가하고 있다. 고객들은 제조 설계 및 전개, 운영을 위해 물리적인 존재의 필요성을 줄여가고 있으며 디지털 방식은 이젠 '도입하면 좋은 것'에서 '꼭 도입해야하는 것'으로 바뀌어 가고 있다. 예를 들어 플라스틱 사출성형 기업인 아이엠플럭스는 지멘스의 디지털 트원 기술을 도입해 코로나 검사에 대응했다.(아래 동영상 참고)

여기에 우리는 AR/VR에 대한 관심이 전산업 분야에 확산되고 있다는 것을 인지하고 있다. 지멘스 고객들은 6개의 상이한 국제적인 위치에서 최대 15개의 VR 글래스를 이용해 VR 리뷰 세션을 진행할 수 있다.

▷디지털 트윈과 AR/VR 기술의 미래는

AR/VR 기술은 하드웨어 측면에서 더 발전해야한다. 지금 VR헤드셋은 무겁고, 배터리 지속시간이 짧다. AR/VR 모두 cm 수준의 공간적 정확도를 제공한다. 높은 기계적인 정밀도를 필요로 하는 곳에선 AR/VR의 정확도가 떨어지는 문제가 있다. 디지털 트윈 기술도 새로운 기술이 등장하면서 진화해야 한다. 디지털 트윈은 제품 설계, 제조 엔지니어링, 생산공장, 제품 사용 등이 연결될 때 최선의 성과를 발휘할 수 있다.

코로나의 유행은 그 어느 때보다 제조 부문의 디지털화를 가속화하고 있다. 디지털 트윈은 공급망의 변화, 생산량의 재조정, 생산관리 및 최적화 등에 빠르게 반응해야 한다. 또 디지털 트원 기술에서도 클라우드 서비스와 SaaS 등 기술이 2021년에는 핵심적인 기술로 부상할 것이다.