고객 성공사례

열처리용 디지털 트윈으로

운영을 간소화하고 오류 위험을 최소화하기 위해 SECO/WARWICK은 지멘스의 디지털 트윈 솔루션을 구현했어요.

금속의 열처리 공정은 기술적인 관점에서 보면 유난히 복잡해요.특정 안전 조건뿐만 아니라 적절한 작동 매개 변수를 유지해야 해요.이는 현대 산업용 용광로 제조업체들에게 중대한 문제를 안겨줘요. 잠재적 오류 위험을 최소화하고 생산 및 현장 조립 프로세스를 개선하기 위해 SECO/WARWICK Group은 Siemens에서 제공하는 디지털 트윈 기반 솔루션을 사용해요.

SECO/WARWICK은 고객의 개별 요구에 따라 설계 및 생산되는 첨단 금속 열처리용 용광로 제조업체예요.용광로 기술과 기술 솔루션을 선택하는 핵심 요소는 고객 비용 (작업량), 즉 열처리할 금속 제품입니다.이를 기반으로 장비와 제어 시스템의 복잡성 수준에 영향을 미치는 적절한 기술, 프로세스, 레시피가 선택돼요.열처리 기술의 유형에 따라 직원을 잠재적 위험으로부터 보호하는 안전 조치의 선택도 결정돼요.

“용광로 설계에 관여하는 자동화 엔지니어에게는 기술과 공정 매개변수에 대한 철저한 지식과 잠재적 위험에 대한 인식이 중요해요.예를 들어, 진공 열처리 용광로는 하드웨어 구조가 비슷함에도 불구하고 알루미늄 가공이나 진공 야금에 사용되는 장비와 프로그래밍이 상당히 달라요.기술을 이해하면 잠재적 위험을 예측하고 적절한 보호 장치를 구현할 수 있어요.”
SECO/워윅 자동화 사업부 책임자 슬라보미르 와쇼스키를 강조해요.

SECO/WARWICK은 금속 열처리를 위한 첨단 기술 용광로 제조업체예요.

디지털 트윈은 모델링하고 테스트를 지원한대요.

작업을 간소화하고 오류 위험을 최소화하기 위해 SECO/WARWICK은 Siemens에서 제공하는 디지털 트윈 솔루션을 사용하기로 했어요. 회사는 무엇보다도 SIMIT 소프트웨어를 사용하여 진공, 대기, 용광로의 디지털 모델을 만들어요. 이 도구는 소프트웨어를 시운전에 넘겨주기 전에 자동화 시스템을 테스트하는 데도 사용돼요. 회사는 또한 SIMIT 유닛을 사용하여 하드웨어 캐비닛 테스트의 전체 시뮬레이션을 통해 제어 캐비닛의 생산 프로세스와 구성을 지원해요.펌핑 시스템 같은 고급 모델의 경우 Simcenter Amesim 시뮬레이션 플랫폼은 성능을 시뮬레이션하고 적절한 크기의 진공 펌프를 선택하는 데 사용돼요.

“현재 우리 모델에서는 여러 종류의 장비를 시뮬레이션해요.디지털 트윈을 사용하기로 한 주된 이유는 제어 소프트웨어의 복잡성과 직면한 다양한 문제 때문이에요.이런 문제들 중 상당수는 테스트와 시운전, 즉 장비가 이미 우리 시설을 떠난 마지막 단계에서야 분명해졌어요.”
SECO/워윅의 디지털 모델링 및 시뮬레이션 엔지니어 라도스와프 고로우위가 설명해요.

“책상 위에서” 용광로 테스트

SECO/WARWICK에서 사용하는 디지털 트윈 솔루션을 사용하면 특정 장치의 작업 초기 단계에 이미 있는 잠재적 오류와 문제를 식별할 수 있어요.

SECO/WARWICK에서 사용하는 디지털 트윈 솔루션을 사용하면 특정 장치의 작업 초기 단계에 이미 있는 잠재적 오류와 문제를 식별할 수 있어요.시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 모델링하고 테스트하면 작업 효율성이 크게 향상돼요.또한 개발 중인 솔루션의 신뢰성을 높여줘요.그 결과 금속 열처리를 위한 산업용 용광로를 더 낮은 비용으로 더 빨리 납품하고 시운전할 수 있어요.

“혁신을 위해 노력하는 것이 우리 회사의 발전을 이끄는 매우 중요한 요소예요.이런 점에서 디지털 트윈은 우리의 기대를 완전히 충족시켰어요.우리가 생산하는 모든 장비를 모델링하는 데 사용돼요.현재, 모델이 여러 개 준비돼있어요.처음에는 진공 용광로를 위한 시뮬레이션이 만들어졌어요. 지금은 자동화 시스템을 완전히 테스트해요.현재 우리는 알루미늄 가공 용광로하고 진공 야금용 모델을 개발하고 있어요.우리는 또한 우리가 개발하는 솔루션의 중요한 부분을 차지하는 대기 용광로 모델링에 대한 첫 경험을 가지고 있어요.”
스와보미르 워쇼스키가 설명해요.

SECO/WARWICK은 무엇보다도 SIMIT 소프트웨어를 사용하여 제어 시스템의 입력 및 출력 신호를 시뮬레이션하고, 장치 동작의 세부 시뮬레이션을 제공하고, 전용 기술 라이브러리를 사용하여 프로세스를 모델링해요.

“이 솔루션에서는 SIMIT가 핵심 도구예요. 하지만 SIMIT의 기능을 완전히 활용하기 위해 컨트롤러 에뮬레이터인 PLCSIM Advanced와 HMI 오퍼레이터 패널용 WinCC로 시스템이 확장됐어요.TIA Portal과 통합하면 제어 프로그램을 실시간으로 수정할 수 있어요 (소프트웨어 인 더 루프).시뮬레이션 모델은 SIMIT UNIT (Hardware-in-the-Loop) 을 사용하여 물리 컨트롤러와도 통신할 수 있어요.”
지멘스를 대신해 프로젝트를 지원하는 디지털화 솔루션 전문가 마리우스 와시코비츠가 설명해요. 장비와 자동화에 대한 테스트는 말 그대로 “사무실에서” 진행돼요. 거기서 최종 시운전 전에 적용된 기술 솔루션이 검증돼요.

“제어 캐비닛은 SIMIT Unit에 연결되어 있고 하드웨어와 측정 성능 측면에서 이 도구로 테스트했어요.이렇게 하면 문제가 발생하지 않을 거라는 확신을 가질 수 있고, 현장에서 문제가 발생하면 우리가 사용한 구성 요소가 아니라 프로젝트의 물리적 구현과 관련된 다른 원인에서 비롯될 거예요.”
SECO/워윅 자동화 부서 부국장 보이치에흐 피아니가 설명해요.

디지털 트윈 소프트웨어는 제조업체에서 사용하는 Siemens 생태계의 여러 요소 중 하나일 뿐이에요.전체 제어 시스템이 Siemens 솔루션을 기반으로 해요. 시스템 제어는 S7-1500 컨트롤러와 그 모듈에서 처리해요. Siemens는 또한 공급해요 산업용 컴퓨터 그리고 사용자 인터페이스 역할을 하는 터치 패널.또한 안전 시스템은 제조업체의 안전 솔루션을 기반으로 구축돼요.Siemens 부품은 접촉기, 회로 등 제어 캐비닛에도 사용돼요.

디지털 트윈 소프트웨어는 SECO/WARWICK에서 사용하는 Siemens 생태계의 여러 요소 중 하나일 뿐이에요.

시스템은 S7-1500 컨트롤러와 모듈에 의해 제어돼요.

모델이 컨트롤러랑 어떻게 대화해요?

모델링은 용광로에서 일어나는 모든 프로세스 (펌핑, 용광로 가열, 냉각, 침탄) 를 고려해요.물리적인 세상에서는 그런 과정이 몇 시간에서 어떤 장치의 경우에는 며칠까지 걸려요.장치의 디지털 트윈에 기반한 시뮬레이션 솔루션을 사용하면 속도를 크게 높일 수 있고 실제 대응물이 만들어지기 훨씬 전에 용광로를 종합적으로 테스트할 수 있어요.모델링 중에 온도와 진공 같은 디지털 및 아날로그 파라미터가 모두 시뮬레이션돼요.테스트 중에 스위치, 접촉기 및 제어 캐비닛에 연결된 기타 장치 (전체 안전 시스템 포함) 의 작동을 검증했어요.

“모델에는 장치의 구성 요소와 제어 캐비닛 내부의 구성 요소가 디지털로 표현되어 있어요.이 모든 요소에는 SIMIT의 디지털 상응물이 있어야 해요.이 도구를 사용하여 부품 라이브러리를 만들어요.개별 용광로 구성 요소와 구조를 조사한 다음 만든 모델에 표현해요.전기 다이어그램을 기반으로 모델을 입력/출력을 통해 PLC에 연결하여 개별 기술 프로그램의 작동을 테스트할 수 있어요.또 다른 이점은 사용 가능한 입력/출력을 사용할 수 있다는 점이에요.” 라고 라도스와프 고로위는 설명합니다.

모델링은 용광로에서 일어나는 모든 과정을 고려해요. 펌핑, 용광로 가열, 냉각, 침탄 포함.

SECO/WARWICK은 현실을 최대한 충실하게 반영하도록 설계된 모델을 구성해요.하지만 그게 전부가 아니에요. 분석을 위한 합성 데이터를 생성하는 시뮬레이션도 만들어지기 때문이죠.예를 들어 개발팀은 그런 시뮬레이션을 통해 FurnacePlus 플랫폼 전용 솔루션을 테스트할 수 있어요. FurnacePlus 플랫폼 전용 솔루션은 예측 시스템과 에너지 관리 시스템으로 그룹 장치의 기능을 확장해요.안전상의 이유로 인체 공학이 중요하기 때문에 고객의 인터페이스 요구 사항을 이해하는 것도 솔루션 설계의 중요한 부분이에요.

“용광로 작동 중 위험한 사고에 대해 지나치게 걱정할 필요가 없는 고객의 요구 사항은 사용된 재료 가공 기술로 인해 위험이 심각하고 심각한 결과를 초래할 수 있는 경우와 달라요.후자의 경우, 우리는 사용하는 장치에 특수 인터페이스도 필요한 고도로 숙련된 운영자를 상대하고 있어요.”
Siemens Polska의 세일즈 매니저 마렉 멜나로비츠가 적어요.

디지털 트윈 시뮬레이션 툴의 솔루션 테스트는 제어 캐비닛과 소프트웨어를 핸드오버하는 동안 진행돼요.다음으로, 조립 부서가 설계를 구현하고 장치의 최종 조립을 수행해요.마지막으로 서비스 부서에서 물리적 테스트를 실시해요.채택된 모델이 올바르게 구현되었다는 최종 확인은 대상 시설에서의 검증이에요.

“시뮬레이션과 테스트에 사용하는 모델은 충분히 성숙하고 빠르게 만들 수 있어서 시간을 크게 절약할 수 있어요.더 중요한 것은 SECO/WARWICK 시설에서 또는 고객 사업장에서 직접 서비스를 통해 장치를 물리적으로 테스트할 필요가 없기 때문에 귀중한 자동화 자원을 확보할 수 있다는 거예요.모델 준비에 드는 시간도 계획 작업을 할 때 더 안심할 수 있어서 보탬이 돼요. 특히 후속 모델은 자체 구성 요소로 구성된 연속적으로 구축되기 때문에 비용이 적게 들기 때문이죠.따라서 디지털 트윈 덕분에 시간이 엄청나게 절약돼요.”
S. 워쇼스키가 설명해요.

더 빠르고, 더 안전하고, 더 경제적이죠

SIMIT 및 SIMIT Unit과 몇 달 동안 작업한 결과, SECO/WARWICK은 자동화 테스트를 위한 포괄적인 솔루션을 제공하는 도구를 사용함으로써 상당한 이점을 얻었다고 생각해요.모델링 및 테스트 솔루션 구현의 주요 이점 중 하나는 고객 시설에서 용광로를 조립하고 시운전하는 데 필요한 시간을 줄일 수 있다는 거예요.

“디지털 트윈을 구현하기 전, 진공로의 경우 기술 실험과 함께 테스트를 하는데 서비스 기술자는 2~2.5주, 자동화 엔지니어는 4~5일이 걸렸어요.만든 모델로 테스트한 결과 작업량이 몇 배 단축됐어요.몇 개 또는 12개의 장치로 구성된 시스템의 경우, 평균 400-500시간에서 100-150시간으로 이 시간이 비례적으로 줄어들어 상당한 비용 절감 효과가 있어요.전기 설치자의 작업량도 줄어들어요.비용 절감도 중요하지만 기기가 현장에서 제대로 작동할 것이라는 확신은 값을 매길 수 없어요.”
스와보미르 워쇼스키가 설명해요.

디지털 트윈을 사용하면 용광로를 물리적으로 만들기 훨씬 전에 종합적으로 테스트할 수 있어요.

클라우드 모델

디지털 트윈의 또 다른 중요한 이점은 최종 제품의 품질이 더 높다는 거예요.

디지털 트윈의 또 다른 흥미로운 점은 비즈니스에 미치는 영향이에요.클라우드 기반 진공로 모델을 사용하면 영업사원이 현재 고객과 신규 고객에게 기기 성능을 시연할 수 있어요.또 다른 혁신적인 기능은 개발팀이 고급 장치 관리 솔루션을 테스트할 수 있다는 거예요.클라우드 기반 모델 덕분에 더 이상 테스트에 물리적 데이터가 필요하지 않아요.미래에는 Simcenter Amesim을 사용하면 SECO/WARWICK이 학습 기계의 고급 수학적 모델도 만들 수 있을 거예요.

“Amesim과 함께 작업한 덕분에 에너지 소비, 열 변화, 동적 기체 압력 변화를 얼마나 정확하게 모델링할 수 있는지 검증할 수 있었어요.Amesim은 훨씬 더 정확한 모델을 만들 수 있는 큰 잠재력을 보고 있어요. 그러면 SIMIT의 구성 요소로 사용하고 디지털 세상의 현실을 더 정확하게 표현할 수 있어요.”
보이치에흐 피아니가 말해요.

Siemens의 Mariusz Waśkowicz에 따르면, 디지털 트윈은 실질적인 조직적, 경제적 이점을 제공할 뿐만 아니라 자동화 개발 방향의 변화를 의미하며 현재와 미래의 자동화 전문가 교육에도 영향을 미칩니다.

“디지털 트윈을 사용하면 예를 들어 기계 작동이나 유지 관리 책임자에게 효과적인 교육이 가능해요.이를 통해 물리적 물체와 상호 작용하기도 전에 장치나 전체 생산 라인을 완전히 이해할 수 있어 효과적으로 작동하는 방법을 더 빨리 배울 수 있어요.그들은 또한 작업의 특정 측면에 주의를 기울여 잠재적 고장의 증상을 더 빨리 식별하여 결과적으로 라인 다운타임을 일으킬 거예요.” 라고 마리우스 와시코비츠는 설명합니다.

마렉 멜나로비츠는 또한 디지털 트윈이 자동화 직업에 대한 인식과 산업 자동화 전문가 교육의 새로운 방향 개발에 미치는 영향에 대해 언급했어요.

“모델링 덕분에 PLC 자동화의 세계가 IT에 가까워지고 있어요.디지털 트윈의 개발은 물리적 세계가 더 이상 우리를 구속하지 않는다는 것을 의미해요. 우리는 기계와 장치 구성 요소와 이를 제어하는 소프트웨어를 실제 상황에서 구현하기 전에 개발할 수 있어요.” 라고 마렉 멜나로비츠는 설명합니다.