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[Special Interview] 즈비 포이어(Zvi Feuer) 지멘스 PLM 소프트웨어 제조 엔지니어링 소프트웨어 부문 총괄 수석 부사장 "현재 기계학습을 제한적으로 사용해서 디지털 트윈을 개선하는데 반영을 하고 있어" 최교식 기자입력 2019-03-11 08:11:56

Q.  지멘스의 멘토(Mentor) 인수는 디지털 트윈에 어떤 긍정적인 영향을 주고 있나?
A. 제품들이 스마트화 되면서 제품들의 구성을 보게 되면 기계적인 요소, 소프트웨어적인 요소, 전기적인 요소 및 케이블과 같은 전장부분이 들어가 있다.


이처럼 오늘날의 스마트 제품들을 보면 복잡한 것을 알 수 있다. 기계적 요소, 소프트웨어적 요소, 전기적 요소, 와이어뿐만 아니라, 여러 가지 하드웨어나 모션 센서, GPS 등이 들어가는 것을 볼 수 있는데, 특히 컴퓨터나 휴대폰을 보면 이러한 복잡한 영역이 들어가서 디지털 트윈을 구성한다고 할 수 있다. 여기서 멘토가 기여하는 부분은 메커니컬 CAD, 일렉트릭 CAD, PCB 디자인, 소프트웨어 라이프사이클 플래닝, 칩 디자인, 테스팅, 시뮬레이션 등이다.


제품을 보게 되면 칩이 들어간다. 멘토에서도 칩 디자인, 테스팅, 해석까지 망라해서 커버를 하고 있다. 스마트 제품들은 모든 영역에서의 툴들을 모두 필요로 하고 있고, 오늘날의 엔지니어들은 스마트 제품을 만드는데 있어서 다양한 영역의 엔지니어들이 협업을 해야 하는 환경이 생겨나고 있다.

 

Q. 지멘스에서 최근, 전기 시스템 설계 전문 기업인 COMSA(Computer und Software)를 인수하면서 콤사의 엘도라도((LDorado)와 멘토의 캐피탈(Capital)이 하네스 같은 부분에서 중복이 된다. 엘도라도와 캐피탈 두 가지 솔루션의 역할 분담이 어떻게 되나?
A. 서로 보완적이다. 멘토의 캐피탈은 항공 방위산업 쪽에 특화되어 있고, 엘도라도는 자동차산업에 특화된 솔루션이다. 스마트 제품이 복잡하다고 말했는데, 자동차야말로 스마트 제품의 가장 대표적인 예가 아닌가 한다. 차라는 자체가 하이브리드, 전기, 엔터테인먼트, 안전(Safety) 등이 복잡하게 들어가 있어서, 차세대 자동차를 보게 되면 와이어 하네스 무게만 하더라도 10년 전에 비해 무게가 두 배 이상 늘어난 것을 볼 수 있다. 엘도라도 인수는 자동차산업을 강화하기 위한 것이고, 자동차에 특화된 기술을 인수했다라고 볼 수 있다.

 

Q. 지멘스 디지털 엔터프라이즈의 궁극적인 목표는 무엇인가?
A. 지멘스는 인더스트리 4.0의 리더로 자리매김하고자 하는 비전을 가지고 있다. 전 세계 기업들과 일을 함으로써, 엔드 투 엔드로 신제품 혁신 개발 사이클을 디지털화하고 발전시키는데 기여하고자 한다. 실제로 기업들이 신제품을 설계하는데 있어서 메커니컬이 됐건 일렉트로닉스가 됐건, PCB 와이어 하네스, 소프트웨어 관리가 됐던, 원스톱으로 개발-혁신-생산까지 하면서 이 모든 것을 반복적으로 전체 사이클을 관리하려고 하고 있고, 사실 이것은 기업의 규모와 상관없이 고객의 니즈에 맞춰서 솔루션을 제공하고자 한다.

 

Q. 디지털 트윈(Digital Twin)에서 시뮬레이션 기능을 향상시키기 위한 노력이 이루어지고 있다. 지멘스의 경우는 어떠한가?
A. 디지털 트윈에는 프로덕트(Product), 제조(Manufacturing), 생산(Production), 운영(Operation) 영역이 있다. 디지털 트윈 프로덕트 영역의 예를 들어서 설명하면, 디자인 부분과 시뮬레이션 부분으로 나눌 수 있다. 제품이 어떻게 작동하는지, 어떻게 설계되는지에 대한 부분이다. 제품이 기계라고 하면 생산 전에 기계가 어떻게 작동되는지를 사전에 제작 없이 미리 보도록 하는 것이다.


지금 보여주는 영상은 터빈 블레이드 쪽에 시뮬레이션을 하고 있는 부분으로, 공기 흐름을 시뮬레이션을 해서 보고 있는 것이다. 이렇게 디지털 트윈 프로덕트 영역에서는 제품이 어떻게 작동하는지, 어떻게 디자인되는지를 사전에 시뮬레이션해서 볼 수 있다.

 

Q. 이렇게 되려면 디지털 트윈 환경에서의 가상현실과 물리적 현실의 실시간성이 얼마나 보장이 되는지 궁금하다. 또 지멘스가 5G의 표준멤버로 참여를 하고 있는 것으로 알고 있다. 2020년에 대비해서 지멘스의 5G 플랜은 어떻게 되나? 
A. 지금 보여주는 터빈 블레이드가 최종 제품이 되겠는데, 이걸 3D 프린팅으로 지금 제작을 하고 있다. 


사실 프로덕트라는 것은 어떤 최종제품의 부품이 될 수도 있는 것이고 최종 제품 자체가 될 수도 있는데, 실제로 제품 자체를 구매하기 전에, 생산하기 전에 시뮬레이션을 할 수 있다. 실제로 디지털 트윈 프로덕트 영역을 보면 작동하는 것들이 다 시뮬레이션 될 수 있는데, 여기에 들어가는 것이 워낙 방대하다. 기계적 요소들이 수평적쪾수직적으로 어떻게 움직이는지에 대한 분석도 필요하고, 컨트롤 코드에 대한 분석, PLC에 대한 분석, 툴링에 대한 부분이 모두 망라해서 들어가야 하기 때문에 이 모두를 시뮬레이션 한다는 것이 어렵지만, 지금 보고 있는 것은 실제 사례로, 100% 가상환경에서 하고 있는 것이다.

 

Q. 시뮬레이션 툴은 지멘스의 MCD(Mechatronics Concept Designer)를 사용하고 있는 것인가?
A. 그렇다. MCD가 기반이 되는 것은 맞는데, MCD는 기본적으로 메카닉 쪽이 되겠고, 여기에 추가적으로 소프트웨어 쪽, 일렉트릭 쪽도 들어가서 컨트롤 코드에 관계된 전반적인 제품들이 다 관여를 하고 있다. MCD가 기본인 것은 맞다.


앞서 본 것이 생산하고자 하는 프로덕트, 머신을 봤다고 하면, 이 머신을 생산하기 위한 부품들을 생산해야 한다. 그게 다음 단계에서의 디지털 트윈 매뉴팩처링, 즉 제조 쪽으로 들어가는 단계다.


이 제조공정에 들어가게 되면 제품과 관련된 모든 컨트롤을 시뮬레이션하고 볼 수 있다. 제품을 생산하기 위한 부품을 만들기 위해서 공작기계로 보내서 어떻게 생산되는지 프로세스 상에서 봐야 되는데 이런 것들이 100% 가상의 환경에서 이루어진다. 이 시점까지 다 가상으로 이루어지기 때문에 어떤 투자나 구매가 발생하지 않는다.


기계가 제작이 되고, 다음 단계 디지털 트윈으로 이전이 돼서 생산라인으로 보내는 단계인 디지털 트윈 프로덕션 영역이 된다. 이것을 가상환경에서 물리적인 환경으로 넘어가는 시점으로 볼 수 있다. 실제 생산에 들어가게 되면 공장에서 생산이 일어나고, 기계를 생산해서 A라는 기업에 판매가 되면 A라는 기업에 설치가 돼서 기계가 작동이 되고, 고객이 허용할 경우에 5G를 통해서 원격으로 연결해서, 기계를 모니터링하고 관리하는 것이 가능해진다. 만약 문제가 있거나 필요할 경우, 고객에 전화를 걸어서 이렇게 기계를 운영을 하게 되면 10%의 생산성을 올릴 수 있다, 아니면 기계설계상에서 이런 것들이 잘못되어 있으니까 이런 것들을 개선하면 좋겠다는 소위 클로즈드 루프(Closed Loop)가 완성이 되는 것을 볼 수 있다. 그래서 디지털 트윈에서 클로즈드 루프를 완성하고 있다.


AI 관련 사진을 보여주겠다. AI 쪽에서는 많은 시도들을 하고 있다. 디지털 트윈 프로덕션에서 AI를 통해서 정보를 수집해서 다시 디자인 쪽으로 보내서 반영하는 것을 보여주고 있다. 이것은 PCB 조립 생산라인으로, 라인 끝에 보면 엑스레이(X-ray) 기계가 있다. 모든 PCB를 찍는 것은 아니고 불량이 날 것으로 예상이 되는 PCB만 엑스레이로 찍을 수 있도록 하고 있다. 디지털 트윈을 통해서 PCB 생산데이터를 분석을 하고 불량이 날 가능성이 높은 PCB를 사전에 예측해서, 이 불량이 날 가능성이 높은 PCB를 사진을 찍어두는 것이다. 그러고 나서 디자인 팀으로 보내서 이것을 반영할 수 있도록 하는 사례가 되겠다.

 

Q. 지멘스는 현재 인공지능과 기계학습을 통해 설계, 시뮬레이션 및 디지털 트윈을 추진할 수 있는 시점에 와 있다고 보나?
A. 현재 기계학습은 제한적으로 사용해서 디지털 트윈을 개선하는데 반영을 하고 있고, 인공지능의 경우는 초기단계에 있다고 말할 수 있다. 지멘스 포 테크놀로지(Siemens for Technology)라는 연구단체가 있는데, 여기에는 5천여 명의 PHD급 연구진이 있어서 많은 프로젝트를 지멘스와 공동으로 추진을 하고 있고, AI 및 머신러닝 프로젝트가 다수 진행 중에 있다. 아직 성숙단계는 아니지만 디지털 트윈을 개선하기 위해서 많은 프로젝트들을 진행하고 있다.


또 다른 사례를 보여주겠는데, 이것은 로봇의 정확도를 높이는 사례가 되겠다. 해당되는 부분은 디지털 트윈 중의 MFG. 영역이다. 생산라인 쪽에 로봇을 적용하게 되는데 현대화된 신규 로봇이라고 하더라도 로봇이 작업하고 있는 지점의 정확도를 높이기가 어려운 부분이 있다. 그 로봇의 정확도를 높이기 위해 하고 있는 부분으로, 로봇에게 지시를 해서 여러 방향으로 움직이게 하고, 로봇이 움직이는 영역들을 로봇 컨트롤 데이터를 수집해서 분석한다. 분석을 해서 정확한 위치를 예측해서 지정을 하고 있다. 여기서 AI와 ML(Machine Learning)을 사용해서 알고리즘을 개발, 적용해서 정확도를 99.94%로 높였다. 목표치에 임박한 높은 수준의 정확도라고 할 수 있겠고, 실제로 해보면 용접이라든지 생산라인의 픽 앤 플레이스하는 부분에서 로봇의 정확도는 대단히 높고, 전자부분에 있어서는 아직 개선의 여지가 있다.


UR을 포함해서 지멘스의 로보틱 랩 안에 다양한 로봇이 있고, 고객사들이 많이들 요청을 한다. 생산라인에 이런 로봇을 설치해서 운영을 해야 하는데 어떻게 하면 정확도를 높일지에 대해 많이들 문의를 해 와서 디지털 트윈 MFG.에서 커버하는 부분이 많이 있고, 일부 로봇에는 RRS라는 소프트웨어를 적용하기도 한다. 현재 코마우(Comau), 쿠카(KUKA), ABB 로봇이 적용이 되고 있고 유니버설로봇, 위 싱크 로봇(We Think Robot) 같은 데는 아직 적용이 되어 있지 않다.

 

Q. 지멘스 디지털 엔터프라이즈 전략 중에서 디지털 매뉴팩처링 솔루션인 테크노매틱스(Tecnomatix)의 역할과 비중에 대해서 알고 싶다.
A. 테크노매틱스가 역할을 하는 영역이 지금 보여주는 부분이 되겠다. 디지털 트윈 매뉴팩처링 쪽을 보면 제조공정과 제조 시스템, 이렇게 두 가지로 나뉘어져 있다. 이 두 영역에 모두 태크노매틱스가 기여를 하고 있다.


생산 쪽 디지털 트윈이고, 지금 이 비디오를 만들기 위한 목적으로 시뮬레이션을 돌리고 있지만, 각각의 스테이션별로 보면 전혀 이동이 없는 것을 알 수 있다. 자율주행로봇인 AGV가 돌아가고 있고, 스테이션별로 AGV가 다니면서 부품이나 이동을 다 처리하는 것을 볼 수 있다. 어떤 스테이션은 용접만 할 수도 있고, 어떤 스테이션은 E-Car를 위한 배터리 조립만 한다든지 이런 것들을 각각 잘 진행할 수 있게 되는 것이다.


앞서 본 것이 레이저 용접이 일어나는 스테이션이고 가장 뒷단에 있는 3번째 스테이션은 특이하게도 작업자와 로봇이 함께 작업을 하는 스테이션으로 운영이 되고 있다. 현재 로봇을 사람하고 분리해서 운영을 하고 있는데, 센서나 로봇의 정확도가 높아지기 때문에 작업자와 로봇이 같이 작업하는 것이 가능하다고 볼 수 있다. 이 모든 것이 디지털 트윈 MFG. 사례가 되겠다.


지금 프로덕트 쪽, MFG쪽 디지털 트윈을 보고 있다. 실제로 차체가 작업대 스테이션 안에 들어와 있는 것을 볼 수 있고, 여기서 테크노매틱스가 디지털 트윈에 기여하는 것을 볼 수 있다. 전체 공정을 보고 있고, 공정상에서 로봇이 어떤 작업을 할 것인지를 정해주고 있고, 전체 제조공정상에서 이 스테이션에서는 어떤 시스템과 어떤 PLC코드가 적용되고 하는 것들을 디지털트윈으로 시뮬레이션 해서 볼 수 있다.

 

Q. 3D 설계, 시뮬레이션, 매뉴팩처링 분야의 메가트렌드로는 어떤 것을 꼽나?
A. 첫 번째 메가트렌드는 적층제조(Additive Manufacturing)다. 적층제조는 제조 분야의 모든 것을 변화시키고 있다고 해도 과언이 아니다.    


이것은 가스터빈 안에 들어가는 버너의 가장 끝부분이다. 여기에 열을 가해서 가스를 가열한 상태인데, 가열한 상태에서 만져도 뜨겁지 않았다. 그렇게 된 이유는 설계 때문이다. 특수설계가 되어 있어서, 내부는 뜨겁지만 겉 표면은 만져도 뜨겁지 않다. 적층제조가 중요한 것이 이런 부분 때문이다. 이 적층제조가 중요한 것이 전체 기계를 다시 재설계하는 것이 가능하다는 점이다. 3미터나 되는 대형 버너인데도 불구하고 이렇게 적층적으로 접근을 하게 됨으로써, 이 설계가 가능해진다는 것이다. 이것은 일반적인 제조방식으로는 설계할 수 없는 부분이다. 


적층제조의 또 다른 장점이나 트렌드는 자동화다. 디자인 자체가 자동화되고 있는 것을 볼 수 있다.


실제로 디자인이 자동화가 되고, 완전히 새로워진 디자인 방식 접근법들을 접목시키고 있는 것을 볼 수 있다. 이게 아까 본 구형 부품이고, 이것이 새롭게 디자인된 부품이다. 과거에는 13개의 부품으로 부품을 완성했다고 하면, 이제는 한 번에 프린팅 함으로써 한 번의 부품으로 생산을 할 수 있게 됐고, 제작기간도 26주에서 3주, 중량도 22% 줄일 수 있었다.


신차제작을 3D 프린팅으로 하는 것이다. 차체의 상층부분은 플라스틱으로 되어있고, 아래 부분은 메탈로 제작이 됐다.


또 다른 트렌드로 볼 수 있는 것이 다양한 영역들이 교차하고 있다는 점이다. 기계가 됐든 전자가 됐든 디자인 전문가가 됐든, 이 사람들이 자기들이 속한 영역과 상관없이 한데 모여서 제품을 설계하고 기능성을 개발하고 사용성을 개선시키고 해야 되는 임무를 함께 가져가게 됐다는 점이다.

 

Q. 협업부분을 얘기하고 있다.
A, 협업도 맞고 모델기반의 시스템 엔지니어링이라는 새로운 영역이다. 디자인, 제조가 함께 모여서 굉장히 복잡한 설계영역이 생겨나고 있다. 또는 작업영역을 현대화하고 체계적으로 만들어가고 있고, 또 이걸 만들기 위한 표준단체들도 있다. MFG.쪽을 보면 유연성과 다양한 업계의 플레이어들의 네트워킹이 중요해지고 있다는 것을 알 수 있다. 고객들은 OEM과 지속적으로 협업을 통해서 파트너간의 네트워크를 구축하고 있고 이를 통해서 품질검증을 한다든지, 고객이 만족할만한 부품을 생산할 수 있도록 협업을 하고 있는 것이다.

 

Q. 올해 새롭게 계획하고 있는 비즈니스 모델이 있나?
A. 지멘스에서는 이미 클라우드 모델을 도입해서 소개를 했고, 4월에 준비하고 있는 비즈니스 모델이 있는데 지금 얘기하기는 어렵다. 올해 하노버페어에서 발표할 예정이다.


사실 멘토를 인수하면서 많은 좋은 것들이 인수되고 반영이 됐는데, 그 가운데 한 가지 꼽을 수 있는 것이 멘토에서 시행하고 있는 서브스크립션(Subscription) 모델이다. 내년에는 중요한 아젠다로서 서브스크립션 모델과 SaaS 기반의 모델을 도입해서 늘려나가려고 하고 있다. 대부분의 고객들이 클라우드가 준비되어 있다고 말하지만, 막상 들여다보면 그렇지 않은 것을 볼 수 있다. 일부 고객들의 요청에 따라 역동적인 클라우드 모델로 새로운 제안을 하면 그냥 온프레미스(on-premises)로 해달라고 하는 경우도 있다. 사실 양쪽의 장점을 모두 가져갈 수는 없다. 클라우드로 갈 거면 AWS나 한국의 로컬 클라우드 업체와 함께 일을 해야 하고, 온프레미스의 경우는 지멘스의 팀센터(Teamcenter)로 가야 된다. 그런 부분에서 고객들이 많은 딜레마가 있는데 고객들이 평가를 해야 될 것 같고, AWS나 클라우드를 보면 다수의 마이크로서비스로 구성된 서비스를 가져가야 되는 것이라서 온프레미스와는 근본적으로 다르지만, 우리는 향후에는 온프레미스 쪽에서 클라우드 쪽으로 고객들이 많이 이전을 할 것으로 예상을 하고 있다.


“내년에는 중요한 아젠다로서 서브스크립션 모델과 SaaS 기반의 모델을 도입해서 늘려나가려고 하고 있다.”

 

Q. 적층제조와 관련된 투자계획은 어떠한가?
A. 계속해서 적층제조 분야에 투자를 해 나갈 계획이고, 현재 지멘스가 이 분야에 있어서는 1위 업체다.   


전체적으로 보면 가장 처음 부분에 있는 게 적층제조 부분의 디자인이다. 여기에는 적층제조를 위한 토폴로지 최적화 같은 것이 포함이 된다. 또 적층제조를 위한 CAE, 테스팅도 포함이 되어 있고, 실제 적층제조 생산을 위한 준비, 그리고 프린팅까지 지원을 하는데, 앞서 비디오에서도 봤지만 지멘스는 적층제조를 위한 로봇에도 투자를 하고 있고, 4~5가지에 달하는 기술을 지원하고 있다.


또 업계 누구도 제공하지 못하지만 우리가 제공하고 있는 것이 실제 프린팅 도중에 프린팅을 테스트하는 부분이다. 그래서 프린팅 도중에 왜곡이 발생하지 않도록 왜곡 방지 테스팅을 한다든지 하는 것이 가능하다. 레이저를 보게 되면 프린팅 할 때 레이저가 그렇게 안정적이지만은 않다. 한 번 갈 때 뜨겁게 열이 발생한 상태로 갔다가, 올 때는 차가운 상태로 온다. 우리는 이런 레이저 움직임을 보고 프린팅 과정을 보면서, 이 부분 자체가 변형되지 않도록 사전에 예방을 하고 있는 것이다. 


또 프린팅을 여러 대 돌리다 보면 관리할 수 있는 모니터링 기능이 중요해지고 있다. 알루미늄 프린터라고 하면 알루미늄 재료를 꺼내서 세척하고 다른 금속으로 바꾼다든지 하는 것이 불가능하다. 티타늄이라든지 이런 것도 마찬가지다. 조금이라도 안에 부품의 자재가 남아있으면 열 가공에 들어갔을 때 눌러 붙어서 부품에 들러붙는다. 이런 것들이 고질인데, 이런 것들을 마지막 공정에서 흔들어서 안에 있는 모든 것들이 빠져나갈 수 있도록 하는 시도를 하고 있다.  지금 말한 모든 것이 우리가 적층제조 분야에서 투자하고 있는 부분이다.

최교식 기자
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