작업자 안전을 위한 협력
Volkswagen 생산 시설에서 산업용 로봇이 승용차를 조립할 때 작업자의 안전은 최우선 사항입니다. 소프트웨어 오류는 심각한 사고와 물적 손실을 초래할 수 있습니다. 가상 커미셔닝은 실제 커미셔닝에 필요한 가동 중지 시간을 줄이는 데 도움이 되지만, 약 6주의 시간이 소요됩니다. 이에 따라 Siemens와 Volkswagen은 완료된 EU 보조금 프로젝트 Maya의 일환으로 소요 시간 단축에 착수합니다.
생산 라인의 전속력
디지털 트윈은 복잡한 시스템의 시뮬레이션 모델을 더 용이하게 생성하도록 지원합니다. Volkswagen과 Siemens의 최근 공동 연구 프로젝트는 이러한 접근 방식이 생산 라인의 효율성을 어떻게 개선하는지 보여줍니다.
Volkswagen의 가상 커미셔닝 가속화
새로운 시뮬레이션 프로세스를 위한 믹스 앤 매치
기존 시뮬레이션 모델은 서로 다른 도메인별 도구를 기반으로 했습니다. Volkswagen은 이제 Maya Simulation Framework를 사용하여 다양한 시뮬레이터의 모델을 결합합니다.
성공적인 파일럿을 위한 공동 시뮬레이션 및 검증
공동 시뮬레이션 모델은 안전 도어, 회전식 인덱싱 테이블 및 제조 로봇의 기존 모델을 결합하여 가상 테일게이트 조립 시스템을 구성합니다.
가상 커미셔닝 비용 절감
Volkswagen의 사용자와 파일럿 테스터 중 약 70%가 공동 시뮬레이션을 통해 가상 커미셔닝 비용을 대폭 절감할 수 있다고 확신합니다.
개별 모델에서 공동 시뮬레이션으로의 전환
복잡한 시스템과 광범위한 문서
테일게이트 조립에는 안전 도어, 회전식 인덱싱 테이블, 로봇의 세 가지 컴포넌트가 필요합니다. 로봇이 올바른 위치로 기울어진 회전식 인덱싱 테이블에서 테일게이트를 집어 다음 스테이션으로 이송합니다. 폐쇄된 안전 도어는 공장 내 인원을 보호하지만, 새로운 테일게이트를 테이블에 배치할 때는 개방해야 합니다.
Siemens 연구 개발 부서 Corporate Technology(CT)의 시뮬레이션 전문가 Veronika Brandstetter는 “Volkswagen과 같은 생산 라인은 매우 복잡합니다”라고 설명합니다. “개별 컴포넌트는 자체 개발품이거나 외부 구입 제품일 수 있습니다. 대부분의 경우 상세 수준이 다르고 다양한 표기 체계를 사용하는 모델뿐만 아니라 서류 작업 및 개발 문서가 이미 준비되어 있습니다.”
가상 커미셔닝의 표준화 및 시간 소요 문제
가상 커미셔닝은 Volkswagen에 생소한 개념이 아닙니다. Volkswagen의 프로젝트 매니저 Torben Meyer는 다음과 같이 설명합니다. “실제 생산 플랜트나 개별 신규 컴포넌트를 커미셔닝하기 전에 Siemens는 항상 가상 커미셔닝을 수행합니다. 이는 시스템의 가상 모델을 사용하여 기능을 먼저 테스트함으로써, 막대한 비용이 발생하는 플랜트 중단 수반 실제 커미셔닝을 최대한 신속하게 진행하기 위함입니다.”
생산 책임자는 생산 라인의 가상 커미셔닝을 위해 약 6주의 기간을 할당해야 합니다. 그중 약 3분의 2는 초기에 가상 커미셔닝 모델을 생성하는 데 소요됩니다.
Brandstetter는 “담당자가 기존의 잘 관리된 소스를 사용할 수 있다면 이러한 모델 생성 프로세스를 훨씬 더 빠르고 효율적으로 개선할 수 있습니다”라고 언급합니다.
모듈식 시스템의 비전
노동 집약적이며 오류가 발생하기 쉬운 단계 중 하나는 리버스 엔지니어링입니다. 이 단계에서는 기존 컴포넌트의 거동 모델을 원본으로부터 역추적하여 재현합니다. Brandstetter는 “가상 커미셔닝 담당자들은 여러 부서의 다양한 동료들로부터 모든 자료를 수집해야 하는 번거롭고 오류 발생 가능성이 높은 과제에 직면해 있습니다”라고 말합니다.
이상적인 비전은 시뮬레이션 모델과 관련 정보를 라이브러리화하여, 이러한 요소들을 신속하게 조합해 완전한 가상 시스템을 구축하는 것입니다. Brandstetter는 “Siemens는 이미 많은 시스템 컴포넌트에 대한 라이브러리 요소를 보유하고 있습니다”라며, “하지만 외부 구입 제품의 경우 아직 예외적인 상황이며, 최종 목표는 디지털 테스팅 트윈을 표준으로 확립하는 것입니다”라고 설명합니다.
모든 것을 하나로 모으고 있어요.
문제는 소스, 세부 수준, 환경이 다양하고 보통 서로 직접 결합할 수 없는 이러한 디지털 구성 요소로부터 포괄적인 가상 시스템을 만드는 데 있어요.
이것이 바로 Siemens 전문가들이 개입하는 이유예요. “시뮬레이션 모델이 다양한 도메인별 도구를 기반으로 하는 경우에는 특히 어려워요.연구 프로젝트에서는 이 문제의 해결책을 찾는 데 집중했어요.” 브랜드스테터가 설명합니다.“예를 들어 테일게이트 어셈블리의 경우 3D 운동학을 시뮬레이션하거나 에뮬레이션하는 세 가지 개별 환경 (Process Simulate, Amesim, PLCSIM Advanced) 을 수용해야 했어요.
혁신적인 파일럿 프로그램 론칭
Brandstetter는 “Maya Simulation Coordinator는 개별 시뮬레이터의 워크플로를 조정하여 단일 통합 시스템을 생성합니다”라며, “자동차 개발 분야에서는 유사한 접근 방식이 이미 사용되고 있었으나, Volkswagen 파일럿 프로젝트와 같은 제조 플랜트 개발 분야에서는 새로운 프로세스입니다”라고 말합니다.
테일게이트 조립용 제어 소프트웨어는 공동 시뮬레이션을 통해 파일럿으로 운영되었습니다. 세 가지 컴포넌트의 3D 운동학적 거동 및 전기적 거동에 대한 가용 시뮬레이션 모델은 이미 존재했으나, 각각 시뮬레이션 환경과 특징이 달랐습니다. Maya Simulation Framework를 통해 이를 제어 소프트웨어와 결합하여 가상 테일게이트 조립 시스템을 구성하고 검증을 완료했습니다.
미래를 향한 전망
Volkswagen의 사용자와 파일럿 테스터들은 이번 사례에 깊은 인상을 받았습니다. 이들 중 약 70%가 공동 시뮬레이션이 가상 커미셔닝 비용을 대폭 절감할 것이라고 확신합니다. Volkswagen의 Torben Meyer 역시 “Siemens는 공동 시뮬레이션이 생산 라인 커미셔닝 소요 시간을 단축할 수 있는 막대한 잠재력을 보유하고 있다고 판단합니다”라며 만족감을 표했습니다.
Siemens는 공동 시뮬레이션이 생산 라인 커미셔닝 소요 시간을 단축할 수 있는 막대한 잠재력을 보유하고 있다고 판단합니다.