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신뢰성 있는 개발과 쉬운 커미셔닝, 그리고 탁월한 성능
디지털트윈으로 확인하는 시뮬레이션의 중요성

[B&R 제공] MapleSim은 복잡한 기계 시스템으로 측정한 물리력을 계산하는 수학 기반 소프트웨어 전문업체 Maplesoft의 고급 모델링툴이다. Maplesoft와의 파트너십 체결로 B&R은 Automation Studio 엔지니어링 플랫폼과 기계 자체를 디지털 트윈으로 통합하는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌다. Maplesoft의 Chad Schmitke와 B&R의 Kurt Zehetleitner는 이 흥미로운 기술의 장기적인 영향과 기계 제조업체들을 위한 즉각적인 혜택에 대해서도 설명한다.

B&R이 디지털트윈과 시뮬레이션의 중요성에 관해 언급했다. [사진=B&R]

Q. 요즘 시뮬레이션과 디지털트윈에 대한 얘기가 많이 들린다. 전문가가 보기엔 어떠한가?

Chad Schmitke(Maplesoft): 그러한 분위기를 충분히 이해할 수 있다. 이 기술들은 기계 제작자들이 직면하고 있는 가장 큰 도전과제들 중 일부를 다루고 있으며, 기계를 어떻게 엔지니어링 하는지에 대해 지속적인 변화를 가져올 것이다. 기계 시스템 부분에서 지능의 비율이 증가함에 따라 기계 퍼포먼스에 영향을 주는 컨트롤 소프트웨어의 중요성이 더욱 커지고 있다. 그리고 기계가 점점 더 복잡해짐에 따라 더 정교한 테스트와 평가 방법이 필요하다.

Q. 그러면 거기서 시뮬레이션이 이뤄지는 것인가?

Schmitke: 맞다. 사람들은 프로토 타입을 물리적으로 직접 만들면서까지 고비용을 부담하는 것을 꺼린다. 그저 최상의 결과만을 바랄 뿐이다. 실제 시뮬레이션에서 하드웨어 크기 조정 및 소프트웨어 테스트를 할 수 있다. 디지털트윈을 통한 가상 커미셔닝을 할 수 있다면, 컴퓨터로 설계한 작업을 기계가 실제 수행할 수 있을 것이라고 확신을 가질 수 있다.

Q. 그래서, 주로 설계나 개발에 영향을 미치게 되나?

Schmitke: 물론 거기서부터 시작할 것이다. 그러나 우리는 그 단계를 넘어서 이미 그다음 단계가 시작되는 것을 볼 수 있다. 사람들은 그들이 만든 특정 모델을 제품에 부가 기능으로 넣고 싶어 할 것이다. 진단, 예지보전 및 고급 제어와 같은 기능을 위해 기계의 실시간 데이터를 사용하는 새로운 방법을 발견할 것이다.

Q. 고객과의 대화에서 이 주제들이 많이 언급되나?

Schmitke: 기술 발전의 흐름에 관한 다양한 아이디어들이 언급되고는 한다. 그러나 고객, 특히 중소기업에게 들은 바로는 프랙티컬 단계(Practical Level)에서 어디부터 시작해야 하는 지 확신이 없더라. 그들이 알고 싶어 하는 것은 이러한 여정에서 어떻게 시작해야 하는지다.

Q. 그러면 B&R과 Maplesoft는 이러한 의문들을 어떻게 다룰 것인가?

Kurt Zehetleitner(B&R): 기계에 맞게 소프트웨어를 제작할 때가 되면, 보통 우리의 고객들은 바로 프로그래밍을 시작하고는 한다. 시스템을 모델링하는 예비단계는 완전히 새롭다. MapleSim은 모델링을 시작하는 데 최적화한 수단이다. 우리는 파트너십을 통해 툴 사이의 작업 흐름을 간소화하고 고객이 새로운 영역을 신속하게 탐색할 수 있도록 도와주는 B&R MapleSim Connector라는 패키지를 개발했다.

Schmitke: Maplesoft의 유산은 심볼을 단순화하고 방정식 집합을 구축하는 등 엔지니어링 컴퓨테이션(Engineering Computation)에 있다. 그래서 우리는 매우 콤팩트한 코드를 만들 수 있고, B&R과의 협력은 ‘하드웨어 인 더 루프 시뮬레이션(Hardware-In-the-Loop Simulation)’과 ‘소프트웨어 인 더 루프 시뮬레이션(Software-In-the-Loop Simulation)’에 적용할 수 있다는 것을 의미한다. 고객이 원하는 하드웨어를 만들어 줄 B&R의 지식과 이러한 시스템을 모델링하는 방법에 대한 우리의 전문지식으로 볼 때, B&R과 Maplesoft는 최고의 콜라보레이션을 자랑한다.

Q. B&R MapleSim Connector에 대해 조금 더 자세히 설명해 줄 수 있나?

Zehetleitner: MapleSim Connector 패키지에는 MapleSim과 MapleSim용 B&R 애플리케이션이 포함돼 있다. Automation Studio로 모델을 자동으로 내보내기 위한 CAD 데이터도 있다. 더불어 SERVOsoft 사이징 툴로 내보내기 기능 역시 갖췄다. 즉 MapleSim Connector는이러한 ‘모든 툴간의 작업 흐름을 능률적이고 고객에게 최대한 유용하게 만드는 종합 툴세트’라 표현할 수 있다. 이 패키지는 B&R 웹 사이트에서 다운로드할 수 있으며, 향후 Automation Studio 버전설치용 DVD에도 포함될 예정이다. 소프트웨어 개발에 어려움을 겪고 있는 고객들이 MapleSim과 Automation Studio를 접해 본다면, MapleSim과 Automation Studio가 얼마나 간편하고 원활하게 협업할 수 있는 엔지니어링 솔루션인지 알 수 있을 것이다.

Q. 그럼 기계 제조업체들이 디지털트윈기술을 시작하는 것이 좋은 방법이란 말인가?

Schmitke: 맞다. Automation Studio와 같은 강력한 엔지니어링 툴로 시스템 모델을 가져오면, 아주 흥미로운 가능성이 보인다. 컨트롤러를 위험에 노출하지 않은 상태에서 실시간으로 테스트한 후 바로 기계에 넣어 사용할 수 있다. 과거에는 모형을 만들기 위해 노력했고, 모터의 크기를 조정할 수도 있었다. 하지만 그것이 전부였다. 그에 반해 지금은 게이트웨이를 통해 수많은 가능성이 열렸다. 개발자는 모든 작업 과정을 눈으로 직접 확인할 수 있기에 자신감을 가지고 시스템을 개발할 수 있다. 이미 고객은 가상으로 개발을 진행해 보았기에 의뢰 역시 쉽게 진행할 수 있다. 결국 탁월한 성과를 발휘할 수 있다는 것이 결론이다. 왜냐하면, 초기 구상 단계에서부터 디지털트윈을 통한 시뮬레이션을 진행해 볼 수도 있고, 기계에서 받은 피드백을 활용할 새로운 방법들이 있기 때문이다.

Q. MapleSim과 Automation Studio 사이의 간소화된 작업 흐름에 대해 설명해줄 수 있나?

Zehetleitner: 개발자는 키네마틱 방정식을 다룰 필요 없이 기존의 CAD 데이터를 MapleSim으로 가져와 모형을 만든다. 여기서 몇 번의 클릭만으로 C코드를 만들어 Automation Studio로 가져올 수 있다. Automation Studio는 다른 펑션 블록과 흡사하게 시뮬레이션 환경이나 실제 하드웨어에서 실행할 수 있다. CAD 데이터도 가져오기 때문에 개발자는 B&R의 Scene Viewer에서 3D 표현을 볼 수 있다. 디지털트윈은 개발자에게 모든 것이 올바르게 작동하고 있는지를 한눈에 보여준다. 프로젝트를 진행하는 과정 중 기계 설계를 불가피하게 변경하더라도 이 모델을 최신 상태로 유지해 실제 기계에서 소프트웨어를 실행할 때 당황할 일이 없다.

Q. 기계 제작자들은 이 모든 새로운 가능성을 어떻게 활용할 것인가?

Zehetleitner: 점점 기계가 더 역동적이고 적응할수록 복잡성과 가변성이 증가한다. 이에 엔지니어는 어떤 컴포넌트가 실행될 것인지를 그들의 직감에 의존하기 어려워진다. 따라서 사이징과 가상 커미셔닝은 매우 중요한 어플리케이션이 될 것이다. 예를 들어 ACOPOStrak 수송시스템을 사용하면, 디지털트윈을 통해 생산성을 극대화할 정확한 셔틀의 수를 쉽게 알아낼 수 있게 된다.

Schmitke: 디지털트윈은 개발부터 시작해서 예측과 유지보수, 고급제어, 튜닝 등 사용 영역을 넓혀갈 것이다. 개발자가 그리는 토크와 모델이 예상하던 것과 다를 때 개발자는 주어진 메커니즘에 무언가 잘못될 수 있다는 것을 알고 있다. 또한 What-if 시나리오를 이용할 수도 있다. 주어진 파라미터 세트를 보고 “이 모션프로필에서 달성할 수 있는 가장 빠른 사이클은 무엇이며, 내 모터의 토크 제한 범위에 있나?”라는 질문을 할 수도 있다. 여기서부터 그것은 상상력에 달려 있다. 미래는 활짝 열려있다.

Q. 이 파트너십에 관해 우리는 또 무엇을 기대할 수 있나?

Schmitke: 우리가 보고 싶은 장면은 고객들이 흥미진진한 주제로 시작하는 것이다. 이번 파트너십을 통해 고객들이 사용하는 툴에 쉽게 접근할 수 있고, Maplesoft와 B&R 전문가들의 전폭적인 지원도 받을 수 있다. 또한 피드백을 듣고 먼저 수행할 기능에 대한 우선순위를 정하는 것이 사용자의 업무가 될 것이다. 결론적으로 우리에게 남은 질문은 바로 이것이다.

“어떻게 하면 부가가치가 있는 컨트롤 및 전체시스템의 향상을 위해 우리의 고객들이 더욱더 쉽게 모델에서 나온 정보를 사용하게 할 수 있을까?”

[최기창 기자 (news1@industrynews.co.kr)]

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