[지멘스 제공] 디지털트윈을 이용해서 Ruggli는 탐폰을 제조하기 위한 새로운 장비의 로타리 테이블을 가상으로 설계하고 성능을 최적화했다. 기계의 개발 속도가 빨라졌고, 시운전 또한 원활하게 진행됐다.
Ruggli의 최신 패키징 실링 기계는 생산품의 위생 보호를 위한 밀봉 작업에 사용되며, 밀봉 툴 동작부터 포장 밀봉에 이르기까지 모든 작업을 수행한다. 50년 이상 고객 전용의 제조 기계를 개발 및 제작해 온 Ruggli에서도 새로운 유형의 기계다. 다양한 기능의 높은 통합성과 재료의 가공 능력이 돋보인다. 독일 Koblenz에 있는 Ruggli의 약 40명의 직원들은 제조에서 커미셔닝, 판매 및 서비스에 이르기까지 고객의 모든 요구 사항을 처리한다. Koblenz에 본사를 둔 이 회사는 유사한 성능의 시스템을 생산하는 거의 유일한 제조업체로서 전 세계로 제품을 출하하고 있다.
Ruggli의 연구 개발 책임자인 Samuel Schuler는 “새로운 주문에 대한 요구사항과 사양은 점점 더 복잡해지고 있는 반면 시간 압박은 계속 증가하고 있다”면서, “고객들은 종종 단 몇달 안에 새 기계가 배달되기를 원하고 거의 즉시 제품의 생산을 시작하기를 원한다”고 전했다.
디지털트윈으로 극복한 시간의 압박
Ruggli와 지멘스는 개발 주기가 점점 짧아지는 과제를 해결하기 위해 디지털트윈에 기대를 걸었다. 응용프로그램을 제작하는데 사용되는 회전식테이블은 충돌 가능성이 있다. 테이블 주위에는 빈칸을 고정할 수 있도록 스파이크가 설치돼 있다. 테이블이 2초마다 앞으로 이동하며, 나중에 제품위에 배치할 120개의 어플리케이터가 매 분마다 생산된다.
Ruggli의 개발자들이 기계 설계를 마치자, 지멘스는 회전식 테이블의 디지털 트윈을 만들 것을 제안했다. Siemens Digital Industries의 애플리케이션 엔지니어 Suy Siang Te는 “로터리 테이블의 움직임이 까다롭기 때문에 매우 철저한 테스트를 원했다”고 말했다. 시뮬레이션을 위한 NX Mechatronics Designer(MCD) 소프트웨어 도입을 위해 지멘스의 PLM 파트너의 전문가가 지원했다.
시뮬레이션으로 없앤 충돌 가능성
Ruggli에서 제공한 캐드 도면을 바탕으로 MCD에서 장비의 움직임을 재현했다. 이러한 방법으로 엔지니어들은 계산된 사이클 주기가 실제로 충돌없이 시스템에 적용될 수 있고 안정적으로 장비를 구동할 수 있을지 검증하는 것이 가능했다. 게다가 이 과정에서 관련된 세명의 소프트웨어 엔지니어들은 동시에 함께 작업하는 것도 가능했다.
복잡한 프로세스도 시뮬레이션하는 디지털트윈
지멘스와 Ruggli는 디지털트윈의 사용은 여러 요소가 결합된 복잡한 작업에 대해서도 매우 훌륭한 선택이었다고 밝혔다. 기계 부품의 이면을 반영한 시뮬레이션의 파트는 시각적으로 결과를 반영해 기능 구현 확인을 할 수 있도록 했고, 이러한 요소는 결국 여러 개발 요소와 인원들의 의사소통을 간결화 할 수 있었다. 가상의 테스트에서는 충돌에 대한 위험성 또한 검증할 수 있었다. 예를 들면 X축과 Y축의 움직임이 프로그래밍에서의 실수로 엉켜서 충돌을 야기하게 되면, 즉시 시뮬레이션의 디지털 이미지에 반영돼 확인이 가능하고 이러한 형태의 에러가 실제 장비에 적용 되는 것을 사전에 차단할 수 있다.
전체 시스템에 대한 시각적 검증
지멘스는 장비의 기계적 부품에 대한 요소만이 디지털 환경에서의 검증의 목표는 아니라고 설명했다. 인터페이스에 대한 부분과 제어기의 프로그램 그리고 안전 요소들 또한 디지털 트윈의 검증 대상이 됐다. 프로그래머들은 모터와 라이트배리어 등 입력 장치 신호와 함께 전체적 시스템의 검증을 디지털 환경에서 실시한다.
디지털트윈이 없는 경우 장비 구성품들 사이의 상호 작용은 장비 개발 단계에 있어서 매우 늦게 검증 가능하다. 디지털트윈의 적용은 이러한 시간을 확연하게 단축하게 해줬다. 장비의 개발 과정에서 깊은 인상을 받았다는 Schuler는 “우리는 아주 초기 단계부터 지멘스의 솔루션을 도입했다”면서, “그 결과 매우 초기부터 선명한 목표와 책임을 설정하는 것이 가능했다”고 밝혔다.
디지털트윈 적용으로 20%의 개발 시간 절감
해당 장비의 개발 과정에서 디지털트윈에 의한 개발시간은 통상적인 경우에 비해 약 20% 절감됐다. 또한 디지털트윈은 미래로의 발전 가능성을 제공했다. 왜냐하면 가상모델상에서 좀더 발전시켜 보고 싶은 기술들을 마음껏 미리 적용해 볼 수 있기 때문이다. 또 디지털트윈 덕분에 예기치 않았던 불편한 놀라움을 겪지 않아도 된다. 제어기, 드라이브 그리고 새롭게 개발된 HMI 제품이 끊임없이 상호 적용돼 TIA Portal Software에서 통합되고, 개발되며 운영된다. 만약 고객사에서 문제가 발생하더라도 지멘스의 리모트 접속 기능으로 고객의 허가하에 지원이 가능하다.
