김태호 이사가 ​디지털 엔터프라이즈 기술이 제시하는 실제와 가상세계의 연결을 주제로 발표를 하고 있다. 

 

 

3차혁명은 플랫폼 서비스가 메인이 되고, 정보통신의 시대이며, 오토메이션의 시대였다. 4사산업혁명에서 대부분의 솔루션을 3차의 연장이라고 보는 사람이 많은데, 3차와 4차는 극명한 차이가 있다. 예를 들어 화장실에 내가 들어갔을 때 불이 켜진다. 이건 컨센싱에 의한 3차 솔루션이며, 4차 때는 내 얼굴을 인식해서 내 얼굴에만 불이 켜지게 하는 빅데이터를 기준으로, 뭔가 AI 요소가 가미된 것이다. 3차는 오토메이션인데, 4차에서 디지털라이제이션이라고 명명하는 이유는 빅데이터를 기준으로 어떻게 처리해서 리얼(현실)세계에 피드백을 줄 수 있느냐 거기에 대한 고민이다.

우리는 많은 데이터들의 집합으로 이루어진 세계에서 살고 있고, 우리뿐만 아니라 우리 고객들도 그 데이터를 접할 수 있게 되고, 그 때문에 고객들의 요구와 마켓도 빠르게 변한다. 따라서 우리가 어떻게 대응할지는 여러 가지의 데이터베이스와 빅데이터를 이용해서, 고객 간의 가치사슬을 형성하고 거기에 따라서 적합한 피드백을 줄 수 있는 어프로치가 필요한데, 그 부분에 대해 지멘스가 말하는 것이 디지털 트윈(Digital Twin)이다,

디지털 트윈이란 무엇인가? 리얼 월드와 디지털 월드가 있는데, 리얼은 OT 레벨이며, 디지털은 IT 레벨이다. 디지털 트윈은 이 두 개가 서로 융합되는 솔루션을 줄 수 있는 하나의 도구다. 스마트 팩토리의 단게를 나누는 어프로치보다는, 디지털 트윈은 IT와 OT의 솔루션을 굉장히 많은 빅데이터를 이용해서 하나의 에코시스템을 이루는 루프를 이루게 해서, 그 피드백을 현실에 줄 수 있게 되고, 거기에 대해서 현실세계에 영향을 끼칠 수 있는 하나의 빅데이터를 이용한 솔루션이다.

그럼, 전통적으로 어떻게 어프로치하면 되나? 관념적으로는 실제 현실과 가상이 연결되면 어떻게 되는지, 물론 가상세계에서 모든 걸 하고 다시 리얼월드로 나간다. 그런 식으로 피드백을 하고 시뮬레이션을 한다는 관점은 알 수 있다. 이걸 좀 더 쉽게 말하면, 그전에는 IT 레벨 그러니까 제품의 디자인에 대한 IT 레벨의 솔루션은 거기에만 치중을 했다. “나는 이 제품을 디자인하고 시뮬레이션만 하겠다. 나머지 생산은 샵플로어 레벨이나 OT 레벨에서 알아서 해”라는 콘셉트였다면, 지금은 제품 자체 라이프사이클, 그러니까 제품을 생산하는데 대한 디자인이나 시뮬레이션을 IT 레벨에서도 하지만, 그 제품을 생산하는 생산라인, 프로덕션 라인에 대한 어프로치도 IT 솔루션과 OT 솔루션의 복합 솔루션으로 접근하겠다는 것이다. 그래서 지멘스는 제품, 공장, 메인터넌스, 라이프사이클 전체를 아우를 수 있는 통합 솔루션을 가지고 얘기를 한다.

전통적인 방식이 아닌, IT와 OT가 결합된 솔루션, 두 라이프 사이클을 경계없이 통합함으로써 전체 프로덕트에 대한 모든 부분을 핸들링할 수 있게 되고, 거기에 따라서 IT· OT 레벨에서 모든 솔루션들을 트윈 방식으로 접근할 수 있다.

 

 

디지털 엔터프라이즈는 IT와 OT 두 라이프 사이클을 경계없이 통합한다.

 

 

디지털 월드에서 제품(Product)에 대한 부분이다. 제품을 설계하고, 설계된 것에 대한 시뮬레이션을 한다. 이건 전형적인 IT 솔루션이다. 기존에는 이 IT 솔루션이 자기만 단독으로 제공을 하고, 거기에 포커싱해서 이 레벨에서 끝났다. “나는 여기에 대해서 디자인하고 시뮬레이션해서 결과를 주고 그에 대한 설계값을 줄테니, 나머지는 OT 레벨에서 해라”라는 어프로치였다면, 지금은 IT 레벨의 시뮬레이션뿐만 아니고, OT 레벨에서도 시뮬레이션을 하게 된다. 내가 어떻게 이 제품에 대한 디자인이 아닌 이 제품을 생산하는 생산라인을 디자인하고, 그 디자인한 라인에 대해서 각종 BOM 리스트를 자동으로 생성하게 되고, 또한 그 BOM 리스트를 베이스로 오퍼레이션 테크놀로지 레벨의 프로그래밍을 어떻게 할지 거기에 대한 PLC 탬플릿까지 스탠다드라이제이션해서 나오게 된다. 그래서 결국은 기존에는 IT에 대한 솔루션만 했었다고 하면, 지금은 IT 레벨의 시뮬레이션을 실제 제조공정, 오퍼레이션 테크놀로지 레벨까지 확대해서, 그 부분에 대한 완벽한 시뮬레이션을 돌리고, 거기에서 나온 BOM 리스트나 PLC 탬플릿을 이용해서, 가상현실에서 IT와 OT의 모든 검증을 끝내고 실제로 현실 세계에 그 솔루션을 적용했을 때, 완벽하게 맞아 떨어지는 그런 형태의 공정 및 프로덕트 솔루션을 제공을 하는 것이다.

 

 

디지털 엔터프라이즈. 데이터 기반 산업에서 제품 및 생산의 지속적인 최적화를 위한 포괄적인 디지털 트윈접근방식.

 

 

 

이것은 기존의 시뮬레이션과 뭐가 다른가? 물론 거의 비슷하게 돌아가긴 하지만, 여기서 핵심포인트는 기존의 시뮬레이션은 디자인 레벨 그러니까 IT 레벨에서 모두 끝이 났다. 그러니까 IT 레벨에서 한 설계데이터나 모든 걸 OT 레벨에 던져주고 나면, 나머지는 OT 레벨에서의 라이프 사이클 관리였다. 그러나 지금은 IT와 OT의 통합솔루션이 들어가기 때문에, 거기에 대해서 복합적이고 전체적인 공정 및 전체적인 솔루션을 볼 수가 있다. IT와 OT 레벨의 솔루션뿐만 아닌, 비즈니스 인텔리전스(BI) 레벨의 솔루션까지 제공할 수 있게 되고, 모든 공장이나 공정에 대해서 데이터의 투명화, 보이지 않는 공장운영의 데이터까지도 접근해서 거기에 대한 좋은 데이터의 투명화를 가져올 수 있게 되는 것이다. 그 결과 트윈 프로덕트와 트윈 프로덕션, 트윈의 제품과 트윈의 공정까지도 모두 검증이 가능하고, 그걸 베이스로 실제 현실 세계에 적용했을 때 각각의 똑같은 레벨의 두 가지의 세계가 생기게 되는 것이다. 그로 인해 가치사슬들이 형성이 되고, 그에 대한 모든 빅데이터가 쌓이게 되고, 그걸 다시 클라우드에 올리고, 그 클라우드에서 전체적인 분석을 하게 되고, 그 분석을 베이스로 현실에 다시 피드백을 주는, 모든 것을 통합해서 아우를 수 있는 트윈 솔루션이 나오게 되는 것이다.

 

 

지멘스의 포괄적인 디지털 트윈 접근방식

 

 

디지털 트윈은 하나의 솔루션이다. 내가 어떤 관점에서 솔루션을 쓸 것이냐, 판매자, 사용자의 관점에서 어떤 솔루션을 쓰느냐에 따라서, 굉장히 많은 부분의 툴의 차이가 있다. 그러나 그 툴의 기본개념은 내가 가진 빅데이터를 기반으로, 어떻게 현실 세계에 의미있는 데이터를 주느냐, 의미있는 피드백을 주느냐가 핵심이다.

이번 하노버 전시회에서 지멘스가 가져갔던 키워드들, 지속가능성과 수익성, 탄력성과 유연성, 가용성과 확장성 효율성과 품질, 투명성과 속도 이런 것들이 다 각각의 산업군에 대한 고객의 니즈, 그리고 고객이 가져갈 수 있는 이익이 되고, 거기에 따른 관점에서 여러 가지 포트폴리오가 추가되게 되는 것이다.

 

 

하노버 전시회에서 지멘스가 가져갔던 키워드들과 이에 따른 여러 가지 포트폴리오

 

 

트윈은 스마트 팩토리 단계별로 나누는 부분이 아니다. 제품과 제조공정의 관점이라면 그 사람은 그 사람에 대한 디지털 솔루션이 되는 것이다. 키워드 중에 효율성과 퀄리티를 어떻게 가져가는지 몇 가지 솔루션이 소개됐다.

 

효율성과 퀄리티: 자동화와 표준화

 

만약 FA 쪽에서 프로젝트를 진행하게 되면 대단히 많은 로봇을 쓴다. 협동로봇을 많이 쓰는데, 각 로봇의 컨트롤러들이 다르다. 그럼 이걸 어떻게 어프로치 해야 하나? 로봇 컨트롤에 대한 데이터를 가지고 있다고 할 때, SIMATIC Robot Integrator라는 지멘스 솔루션을 쓰게 되면, 그 로봇의 타입이나 컨트롤러에 상관없이, 단순히 OT 레벨의 프로그래밍만 하면 된다. SIMATIC Robot Integrator가 로봇의 높은 유연성을 제공한다. 이것은 어느 관점에서 그 솔루션을 쓰느냐에 따라서 각각 나머지 부분들이 생기게 되는 것이다. 각각의 로봇에 대한 모든 데이터 탬플릿을 넣어서, 거기에 대해서 나머지 데이터 탬플릿에 대한 핸들링은 AI나 이런 부분이 해주고, 엔지니어는 탬플릿에 신경을 쓰지 않고 그 로봇을 제어하는데 집중할 수 있는 효율성을 얻을 수 있다.

지멘스의 많은 포트폴리오는 레고블록과 같다. 하나의 토털 솔루션을 만들기 위해서 어떤 포트폴리오를 구성할지는 각각의 전문가들이 모여서 협업을 해야 될 부분이고, 여러 가지 색깔의 물감을 가지고. 어떤 그림을 그릴지 지멘스와 고객들의 끊임없는 논의를 통해 결론을 낼 수 있다.

 

가용성과 확정성-Plantsight, XHQ

 

두 번째 가용성과 확정성에 대한 솔루션이다. Plantsight, XHQ는 PA 분야에 적용 가능한 솔루션으로, 정유공장이나 제약, 철겅라인과 같이 원자재를 이용해서 특정 연속되는 공정을 이용해 물건을 생산해 내는 솔루션이다. 이 부분의 어프로치는 로봇과 같이 컴포넌트만의 어프로치로 끝나면 안 된다. 왜냐면 이런 인더스트리 분야는 전체적으로 효율적인 공장관리 및 비즈니스 레벨의 디지털 트윈을 구현해야 하기 때문이다. XHQ 화면은 비즈니스 레벨에서 경영자가 판단할 수 있는 하나의 장표 그리고 메인터넌스 레벨에서 워커 작업자가 판단할 수 있는 장표, 작업자가 작성한 장표를 쉐어링할 수 있는 기술, 그리고 요즘 이슈가 되는 탄소나 작업자 안전에 대한 솔루션 장표도 모두 포함되어 있다. .

지멘스는 OT 회사였지만, 15년 전부터 많은 돈을 투자해서 IT 회사를 인수, 그 베이스를 가지고 가용성과 확장성에 대한 솔루션을 제공하고 있고, XHQ 장표가 이 모든 것을 포함하고 있다. 지멘스에서는 Transparency라고 표현하는데, 이것은 공장을 운영하는데 필요한 모든 데이터, 감춰져 있는 우리가 핸들링할 수 없는 다크 데이터를 모두 밝혀내서, 거기에 대해서 뭔가 더 필요한 의미를 더 찾고 좀 더 개선하고자 하는 접근방법이다.

 

지속가능성과 수익성: Digital Twin(가상시운전)

 

다음은 가상시운전 부분이다. 가상시운전은 관념적으로는 쉽다. 현실에서 뭔가를 하는 대신에 가상현실에서 현실 세계에서 하는 뭔가를 구현해주고, 거기에 대한 오퍼레이션을 지멘스가 하겠다는 개념이다. 지멘스의 CMVM, RMVM은 가상현실상에 완벽한 형태의 모델링을 구현하고, 그 모델링과 가상제어기를 연결하여 가상현실 상에서 장비의 OT 프로그래밍을 수행하는 솔루션이다.

이 두 가지 트윈 솔루션도 각각의 관점에 따라서 다르다. 첫 번째로 OEM 레벨, 즉 장비의 제작사 관점에서 보면, 장비, 하드웨어 컴포넌트를 최대한 가상현실세계에 넣고, 그것을 이용해서 CNC 에뮬레이터나 각종 소프트웨어 솔루션을 쓴 다음에, 그에 대한 오퍼레이션 테크놀로지 개념의 커미셔닝, 프로그래밍을 다른 물리적인 제약없이 할 수 있다. 첫 번째로 작업자가 이 장비를 제작해서 조립한 이후에 발생하는 안전적인 문제들, 장비를 운영하다가 충돌이 일어났을 때 일어나는 소모비용들, 이런 부분들을 모두 없애기 위해서, 가상현실세계의 장비에 대한 모델링 파일을 이용해서 모델링과 에뮬레이터를 연결한 다음에 시운전할 수 있다.

RMVM 화면에서는 같이 프로그래밍 장비를 구동시키는 프로그래밍을 이용해서 그 데이터를 넣었을 때 실제 장비가 구동되는 모습을 볼 수가 있다. 그리고 내가 어떤 고객에게 장비를 팔아야 될 때, 장비가 어떻게 동작하는지를 보여주기 위해서 과거에는 직접 고객을 장비생산 공장에 모셔 와서 설명하고 협의하고 가공품이 어떻게 가공되는지를 직접 가공을 해봐야 했다. 그런데 CMVM이나 RMVM 솔루션은 엔드유저의 관점에서 고객이 내가 어떻게 운영할지를 미리 볼 수 있고, 충돌이나 형상가공에 무리가 없는지 키네마틱스적인 부분을 검증할 수 있다. 그럼으로써 엔드유저도 이동에 대한 부담, 방문에 대한 부담, 스케쥴에 대한 부담없이 자신이 실제로 운영하고 싶은 장비의 탬플릿을 넣어서 탬플릿에서 어떻게 동작하는지를 볼 수 있다.

디지털 트윈 솔루션은 하나의 툴이다. 스마트 팩토리처럼 단계로 나눌 수 있는지 물어보는 사람도 있고 단계를 나누는 사람도 있는데, 디지털 트윈은 일종의 빅데이터를 이용한 가상현실 간의 연결 툴, IT와 OT의 융합된 툴이다. 디지털 트윈을 메타버스와 혼용해서 쓰는 사람이 있는데, 디지털 트윈은 무조건 현실과 100% 같아야 된다. 현실과 100% 같은 시뮬레이션, 현실과 100% 같은 피드백을 주는 것을 목표로 해서 트윈을 만드는 것이다. 그리고 PA쪽의 솔루션은 그래픽도 별로 없고 복잡해 보일 수 있지만, 대부부의 솔루션들은 빅데이터를 받아서 어떻게 구현할지의 문제이기 때문에, 데이터 게더링과 데이터처리에 포커싱을 하고 있다. 이것이 산업군에서의 디지털 트윈 솔루션으로, 메타버스와는 좀 다르다. 메타버스의 일종인 싸이월드는 현실과 똑같을 필요가 없다. 하지만 그 안에서 어느 정도의 소셜 네트워크가 생기고, 어느 정도의 마켓, 소비 이런 행태가 일어날 수 있게 하는 하나의 세계가 메타버스다. 그러나 디지털 트윈은 현실에 대한 대단히 고도화된 시뮬레이션이다.

 

탄력성과 유연성-xDT: Virtual Sensing

 

xDT는 지멘스 솔루션 중에서 가장 최신 솔루션이다. 탄력성 및 유연성에 관련된 솔루션인데, xDT는 버추얼 센싱 솔루션이다. 지금까지 얘기해왔던 디지털 트윈 솔루션은 굉장히 빠른 리얼타임 솔루션이 아니다. 마이크로소프트도 자기들이 자기들 툴을 클라우드에 올리고 내린다. 클라우드 시스템을 생각하면 느리다는 생각을 할 수밖에 없다. 지금의 통신속도에서는 커버할 수 없는 부분이 있고, 그 방대한 양의 데이터를 올리고 내리고 하려면 당연히 시간이 걸린다. 그래서 마인드스피어같은 클라우드 서비스 자체도 빠른 리얼타임 피드백을 주고자 하는 게 아니다. 그 데이터를 모두 게더링해서 이 사람의 니즈가 뭔지, 이 공장의 개선사항이 뭔지를 보는 솔루션으로, 그에 대한 시간지연은 필연적으로 일어날 수밖에 없다. 물론 디지털라이제이션, 디지털 트랜스포메이션으로 확장해 갔을 때, 결국은 모든 걸 클라우드에 넣어서 실시간으로 피드백을 받는 게 목적이지만, 거기에 대한 딜레이(지연)를 방지하기 위한 엣지컴퓨팅 솔루션이 있다. 지금 나와 있는 이 솔루션을 쓰기 위해서는 엣지컴퓨팅이 필수적이다. 클라우드에 올리기 전에 각 장비 옆에 붙어서, 장비 자체가 가지고 있는 리소스를 조금 상쇄시켜주고, 자기가 그 안에 엣지앱이라는 소프트웨어 솔루션을 가지고 그 AI적인 요소에 처리를 해주는 또 다른 AI 솔루션이 있어야, OT 레벨의 장비와 엣지 사이의 통신속도가 확보가 된다. 왜? 중간에 다른 장치들이 없다. 그 엣지 솔루션안에 수많은 어플리케이션을 탑재함으로써, 거기에 대해서 굉장히 빠른 피드백을 주는 하나의 솔루션이 들어가게 되는 것이다. xDT도 버추얼 센싱을 쓰기 위해서는 라이브트윈이라는 시뮬레이션으로 그 데이터를 받아들이고, 실제로 리얼월드를 심센터(SimCenter)라는 시뮬레이션 툴로 모두 해석을 한 다음에, 그것을 단순화시키고 그 단순화시킨 모델링을 바탕으로, 거기에 대해서 일어날 수 있는 레퍼런스 센스 이후에, 버추얼 센싱에 대한 데이터를 라이브트윈이라는 툴로 엣지컴퓨팅에 연결하고 엣지컴퓨팅은 그걸 베이스로 특정 시뮬레이션 결과에 맞지 않는 결과가 나올 것 같은 환경요인이 있으면, 그 부분을 OT 레벨의 CNC나 PLC, 컨트롤러에 피드백을 주게 된다. 실제로 10미리세크 정도의 피드백을 줄 수 있다. 각 장비단에 붙어서 빠른 피드백을 줄 수 있는, 하나의 컴퓨팅을 이용해서 빠른 AI 솔루션을 주겠다는 관점의 어프로치다.

굉장히 빠른 자율주행 자동차처럼, 엣지컴퓨팅을 결합해서 산업군에서도 굉장히 빠른 피드백을 결합시킨 IT와 OT의 통합된 솔루션이 버추얼센싱 xDT다. 이 솔루션은 조금 더 확장해보면 마인드스피어라는 클라우드 서비스, 이 솔루션이 옆에서 실시간 피드백을 주는 것 외에도 데이터를 게더링해서 일 단위 또는 월 단위로 마인드스피어 네트워크에 올리고, 그 클라우드에서는 다시 또 마인드앱이라는 어플리케이션을 써서, 전체 자산이나 메인터넌스에 관련된 부분, 동작에 관련된 부분을 다 체크할 수 있다. 굉장히 많은 데이터를 월 단위나 일 단위 아니면 초 단위까지로 체킹할 수 있고, 거기에 대한 솔루션도 마인드앱이라는 이름으로 제공할 예정이다.

엣지는 엣지앱이라는 말을 썼고, 마인드스피어는 마인드앱이라고 말했다. 이 말은 지금까지 3차혁명때는 전통적으로 IT 솔루션을 이용해서 어떤 특정 솔루션을 만들어서 소프트웨어와 연계된 부분들, 소프트웨어적인 피드백, 소프트웨어적인 모니터링으로 흘러갔다고 하면, 4차혁명은 약간 다른 의미다. 현재 전기차가 많이 나왔는데, 전기차는 자율주행을 하기 위한 베이스가 된다. 왜? 배터리라는 큰 리소스로 서버 컴퓨터를 돌릴 수 있기 때문에 그에 대해서 실시간 피드백을 받을 수 있는 거고, 그렇기 때문에 자동차가 하나의 휴대폰화 되어가는 것이다. 똑같다. 하나의 스마트 팩토리 디지털 트윈 솔루션에 관련된 부분도 전체적인 관점에서 보면 SsaaS 클라우드나 이런 부분처럼 어플리케이션을 멘딕스(Medix)같은 툴로 디벨롭할 수 있는 인터페이스가 되는 거고, 공장들도 대부분 휴대폰화되는 것이다. 노후화된 공장들은 어떻게 노후되는 걸 방지할지, 노후된 경유차처럼 어떻게 더 쓸지에 대한 어프로치가 될 것이고, 신규로 지어지는 스마트 팩토리는 스마트폰과 똑같이 마인드앱 같은 어플리케이션이 디벨롭된 상태로 운영을 할 수 있게 되는 최종목표를 갖게 되는 거다

엣지컴퓨팅을 썼지만, 실제로는 그 데이터도 다시 클라우드로 올리고 그 클라우드 서비스에 올라간 데이터들은 만약에 지멘스가 제공하는 툴이 적합하면. 그툴로 모니터링이나 다른 처리를 하고, 만약에 내가 디벨롭을 하고 싶다고 하면 멘딕스같은 프로그램 툴로 자기에 맞게 디벨롭을 하는 것이다. 앞으로는 공장 컨트롤도 대부분 앱으로 진행이 될 것이다. 이미 지멘스에는 많은 종류의 마인드앱과 엣지앱이 있다.

 

 

 

xDT: Virtual Sensing

 

 

xDT는 실시간 시뮬레이션 피드백을 이용한 가상센서를 사용하며, 적은 개수의 센서로 이론적으로 무한한 개수의 센서 운영이 가능하다. AI와 연계하여 모든 산업분야의 분석이 가능하며, 센서 설치가 불가능한 위치의 센싱이 가능하고, 엣지컴퓨팅과 결합하여 IT와 OT의 융합된 솔루션 제공이 가능하다.

 

 

디지털 트윈. 많은 빅데이터를 이용해서 가상과 현실, IT와 OT 그 사이의 레벨의 차이를 없애고, 거기에 대해서 하나의 통합된 솔루션을 제공한다.

 

이 로고에는 리얼세계와 디지털 세계가 있고, 그 사이를 굉장히 많은 점들이 하나의 무한루프를 그리고 있다. 이것이 의미하는 것처럼, 많은 빅데이터를 이용해서 결국은 가상과 현실, IT와 OT 그 사이의 레벨의 차이를 없애고, 거기에 대해서 하나의 통합된 솔루션을 줌으로써, 그 솔루션을 이용해서 현실세계에서 적용 가능한 유의미한 피드백을 주는 일련의 과정을 디지털 트윈이라고 하고, 그 디지털 트윈을 이용해서 이 데이터를 연결해 다시 피드백을 줄 수 있는 그런 스마트한 공장을 스마트 팩토리라고 보면 된다.

독일에서의 스마트 팩토리 관점은 우리와 조금 다르다. 우리는 과제로 스마트 팩토리 몇 개를 만들겠다하는 식의 어프로치가 있는데, 독일에서는 단순히 커넥티비티만 있는 공장은 그냥 커넥티비티 팩토리라고 부른다. 대신에 스마트 팩토리는 말 그대로, 공장 자체가 하나의 숙련공처럼 동작하는 그런 부분들에 이런 빅데이터를 이용한 무한루프 솔루션을 제공하는 팩토리다.

지멘스가 말하는 디지털트윈 솔루션이란 빅데이터를 이용한 IT와 OT의 통합솔루션이다.