[데이터넷] 버추얼 트윈은 현실 세계 외에 가상 세계를 만들어 현실의 문제를 가상에서 시뮬레이션해 현실에 적용하는 기술로, 이 개념은 아폴로 13호에서 처음 등장했다. 당시 기술자들은 달로 향하는 동일한 아폴로를 만들어 문제가 생길 때마다 조종사가 연락을 하고, 만들어 둔 똑같은 환경에서 테스트를 한 다음 실제 아폴로에서 문제를 해결하는 방식을 채택했다.

컴퓨터 산업이 많은 발전을 이룬 후 이러한 트윈을 컴퓨터상에서 가상으로 만든 후 실제 세계에 적용할 수 있게 됐다. 이렇게 현실 세계의 문제를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 답을 찾는 것이다.

다쏘시스템의 플랫폼은 버추얼 트윈을 이용해 실제 생산 공장을 구현해 설계를 한다. 모든 설계는 3D 모델 등의 모델링 기반이기 때문에 MBSE(Model Based System Engineering), 모델 기반 시스템 엔지니어링이라고 부른다.

버추얼 트윈을 활용하는 시스템 엔지니어들은 하나의 시스템 모델을 기반으로 설계를 진행하며 실제 생산 중이거나 준비 중인 현장에서 발생하는 다양한 데이터를 최대한 활용하게 된다. 데이터 기반 분석을 통해 좋은 툴과 우수한 기능을 개발 및 설계해 이에 맞춰 생산을 진행하고 문제가 발생하면 다시 모델 기반으로 돌아가 문제를 해결하고 운영할 수 있다. 이처럼 다쏘시스템은 버추얼 트윈 기본 개념을 적용해 설계와 생산 사이의 유기적인 연결과 운영을 지원한다.

다만 기존에는 설계를 버추얼로 시뮬레이션하고 생산에 도입한 후, 생산 중에 발생하는 데이터가 다시 설계 단계로 연결되는 루프가 매끄럽게 이어지지 않았다. 버추얼 트윈이 완성되기 위해서는 해당 부분이 채워져 생산 측 데이터가 설계에 피드백을 주는 폐쇄 루프(Closed Loop)가 만들어져야 하는데 다쏘시스템은 ‘디오타(Diota)’ 인수를 통해 이러한 문제를 해결하며 버추얼 트윈의 마지막 퍼즐을 맞출 수 있게 됐다.

산업용 AR 소프트웨어 ‘디오타’
디오타는 제조·운영을 위한 조립 지원과 품질관리 소프트웨어 솔루션 개발 기업으로 산업용 AR 관련 소프트웨어를 공급하고 있다. AR은 현존하는 대상에 정보를 덮어씌우듯 기존 데이터를 증강시키는 기술로, 컴퓨터 내에 머무는 VR 툴은 앞이 막혀 있지만 AR 툴은 시야 확보가 필요해 앞이 개방돼 있다.

생산 현장에서 트레이닝까지는 컴퓨터 내에서만 모든 작업을 하더라도 실제 업무에 돌입해 여러 공구나 작업자가 있는 환경에서는 컴퓨터 내의 데이터나 작업 지시서 등을 현실에 증강시키는 AR이 VR 기술 보다 원활하게 작업을 뒷받침한다. 디오타는 이러한 작업을 돕는 솔루션이다.

또한 손쉽게 버튼 하나로 R&D 단계에 생산 현장과 상황을 보고하며 폐쇄 루프를 완성할 수 있다. 생산·필드 데이터를 디지털 데이터로 다시 옮겨주는 부분을 디오타가 채우게 되는데 이를 위해서는 다음과 같은 세 가지 요소가 필요하다.

1. 사용자 3D 활용 역량: 3D를 원활하게 활용해 실제 현장과 설계 간 증강이 어떻게 됐는지 등을 판단할 수 있는 역량 필요
2. AI/ML 등 최첨단 기술 접목: AI/ML을 접목한 솔루션 목표
3. 리포트 기능: 현장 데이터를 빠짐없이, 손쉽게 리포팅할 수 있는 기능 필요

디오타는 장기적으로 이러한 세 가지 요소를 모두 충족시킴으로써 다쏘시스템의 버추얼 트윈을 한층 고도화할 것으로 예상된다.

디오타 구성
디오타는 AR 솔루션이기 때문에 사용자가 콘텐츠를 생성하기도 한다. 작업 지시서 등이 콘텐츠에 포함되며, 이를 실행하는 방식이다. 이러한 콘텐츠 생성에는 소프트웨어와 컴퓨터가 활용된다.

실제 실행 시에는 관련 장비가 필요하다. 태블릿이 일반적으로 사용되고 프로젝션, 스마트 글라스와 같은 웨어러블 기기 등도 활용된다.

콘텐츠는 주로 작업 지시서를 작성하는 생산 기획 분야 담당자가 생성한다. 현장 직원들은 이미 생성된 데이터를 기반으로 작업을 수행하기 때문에 이러한 콘텐츠는 최대한 간단하고, 준비 작업을 최소화하는 방향으로 설계돼야 한다.

현장 직원들이 다양한 장비를 활용하고, 생산 기획 또는 플래닝을 하는 팀이라면 디오타를 활용해 각 장비에 적합한 데이터를 구현할 수 있다. 다쏘시스템은 현재 디오타를 독립적으로 공급하고 있지만 버추얼 트윈을 완성된 개념으로 가져가려면 생산 현장과 설계 단계에서 끊김 없이 오고갈 수 있어야 하는데 디오타가 이를 충족시킨다고 보면 된다.

이처럼 디오타가 합류하면서 캐드를 이용해 설계를 하고, ‘델미아(DELMIA)’를 이용해 작업 지시서를 만들고, 컴포저 기능을 이용해 디오타로 실제 작업을 수행한 후 리포팅이 설계 단으로 돌아오는 폐쇄 루프가 마무리된다. 이러한 전반적인 작업을 MES(Manufacturing Execution System) 툴인 델미아의 ‘아프리소(Apriso)’가 진행한다. 아프리소는 디오타의 모든 데이터를 취합·관리해 다쏘시스템 3D익스피리언스 플랫폼에 공유하는 형태로 내년부터 정식 버전으로 운영될 예정이다.

국내에서는 MES에 글로벌 라이선스를 잘 사용하지 않는다. 아프리소와 연동하면 자동으로 루프가 돌아가도록 설계돼 있기 때문이다. 아프리소를 사용하지 않는 기업에는 디오타와 쉽게 연결할 수 있는 모듈을 제공할 계획이다.

이후에도 커스터마이징이 필요할 수는 있지만 인터페이스를 통해 디오타 관리 프로그램의 한 부분인 모듈로 제공될 예정이다. 고객이 MES를 보유하지 않은 경우, 아프리소를 함께 사용함으로써 디오타 모듈을 클릭만 하면 보고서 등의 정보가 제공되는 시스템을 경험할 수 있다.

다쏘시스템 MES 강화
기본적으로 MES는 모든 기업에서 사용하는 시스템이다. 그러나 정상적인 MES인지, PoP(Point of Production)인지에 대한 구분은 필요하다. 단순히 인터페이스 역할을 하는 PoP은 실제 생산과 직접적인 연관이 없지만 MES는 생산과 관련된 기능을 제공한다.

대부분의 국내 기업들은 MES를 보유하고 있다. 따라서 다쏘시스템이 버추얼 트윈 익스피리언스 구현을 위해 고객을 설득하려 할 때, 이미 MES를 보유 중이라면 독립적으로 제품만 판매해야 한다. 하지만 내년에는 소형 모듈을 추가해 엔터프라이즈 레벨에서 크로스 루핑(Cross Looping) 방식을 제공하는 방향으로 전환될 예정이다.

이에 내년에는 다쏘시스템이 공급하는 솔루션은 디오타를 통해 버추얼 트윈의 비어 있는 공간을 완성하는 시나리오가 포함되게 된다. 또한 현장 AR도 도입돼 실제 데이터와 VR이 상호작용하는 기능도 제공된다.

지금까지 솔루션은 가상과 현실이 분리돼 각기 별도로 처리됐고, 도면 출력 등의 작업은 가상 환경에서 이뤄졌다. 그리고 생산 공장에서 작업 지시서 등이 모니터로 출력되면 작업자는 해당 지시서를 보고 조립 작업을 수행해 가상과 현실 간의 연결이 끊어지기도 했다.

이렇듯 모니터까지가 가상 환경이며, 실제로 작업자가 공구를 사용해 조립 작업을 하는 부분은 현실이다. 이 사이에는 어떠한 링크도 없이 완전히 분리된 상태였으나 디오타는 가상과 현실 환경을 결합해 AR로 일으킨다. 이에 실제 데이터와 캐드 같은 가상 데이터가 결합되며 접점이 형성된다.

디오타 활용 영역
현재 디오타 제품과 다쏘시스템의 버추얼 트윈 익스피리언스 사이에는 약간의 차이가 있기 때문에 수정작업이 진행 중에 있다.

디오타는 작업자들이 생산 현장에서 다쏘시스템 솔루션을 활용해 작업을 효율화할 수 있도록 지원한다. 디오타는 작업자들이 작업 지시서 없이도 부품을 조립할 수 있게 도움을 주고, 시선을 통해 실시간으로 작업 내용을 제공한다. 이를 통해 작업자는 단순 반복적인 과정에 대한 지시서를 보지 않아도 되며, 경험을 통해 조립을 수행할 수 있다.

디오타는 모든 생산 현장에서 사용돼야 하는 것은 아니다. ROI 관점에서 볼 때, 이미 익숙하고 반복적인 과정에 대해서는 디오타를 적용하지 않는 것이 효과적일 수도 있다. 또한 새로운 작업자 교육이 필요하거나 휴먼 에러가 발생할 가능성이 있는 경우에도 디오타의 활용 여부를 고려해야 한다.

디오타의 주요 활용 분야 중 하나는 복잡한 제조 과정이다. 예를 들면 항공과 우주 산업과 같은 분야에서 많은 고객들이 디오타를 사용하고 있다. 크고 복잡한 제조 과정에서 도면 검토와 조립 지원 등의 기능을 제공해 생산성과 품질 검사에 도움이 되기 때문이다.

디오타의 사용 목적은 크게 두 가지다. 첫째는 조립 과정을 개선해 작업자들에게 도움을 주는 것으로, 조립 작업을 지원하며 품질을 점검하고 조립이 제대로 됐는지, 결함이 있는지 등의 품질 검사를 수행해 생산 조립 부문에 혜택을 제공한다. 둘째는 디오타의 결과는 R&D에 보고돼 활용되는데 아프리소를 통해 크로스 루프가 완성되고, 디오타를 통해 버추얼 트윈 익스피리언스 구현의 마지막 퍼즐이 맞춰진다.

내년부터는 디오타를 통해 버추얼 트윈 기반 시뮬레이션 구현과 크로스 루프 기능을 다쏘시스템의 아프리소와 결합해 만나볼 수 있다. 이를 통해 엔터프라이즈 레벨에서 보다 큰 규모로 향상된 버추얼 트윈 익스피리언스를 제공해 생산 조립 분야와 품질 관리 측면에 다양한 혜택이 기대된다.