IT/전자 2022년 디지털트윈 생산시스템 현황분석

[ 목 차 ]

1. 개요

2. 산업 및 시장 분석

3. 기술 개발 동향

4. 특허 동향

5. 요소기술 도출

6. 전략제품 기술로드맵

1. 개요 가. 정의 및 필요성 (1) 정의  디지털트윈 생산시스템은 사이버-물리 시스템(CPS)으로도 불리며 사이버 시스템을 통해 실세계의 사람, 운영환경, 기계장치와 같은 물리 시스템을 네트워크로 연결하여 제어 가능하도록 하는 시스템을 의미  사이버-물리 생산 시스템(CPPS, Cyber-Physical Production Systems)은 제조 산업 분야에 CPS 기술이 적용되어 IoT, 스마트센서, 정보통신 기술과 함께 현실 세계의 사물을 네트워크와 연결시켜 자동화 혹은 지능화된 센서기반 스마트제조 시스템을 의미 ▪ CPPS는 공정 생산 계획 P3R(Product, Process, Plant, Resource)을 연계한 3D Model 기반 공정 계획, 설계 및 공정 시뮬레이션 기능을 수행하며 생산 공정, 설비, 레이아웃, 생산량을 예측이 가능한 시스템으로써 초기 계획, 설계 단계부터 제조, 생산, 운영 및 유지보수단계까지의 전체 제조 공정 라이프 싸이클을 관리할 수 있는 역할 ▪ CPPS는 공장 현장의 필드버스나 PLC, 센서 등에서 데이터를 수집하고, 그 상위로 MES, ERP, SCM 등의 기업운영 어플리케이션의 데이터로 변환하여 전달하는 수직적인 데이터의 통합을 통해 제조와 비즈니스 영역을 연결시킬 수 있는 역할 ▪ CPPS는 제품개발부터 출시 AS, 단종, 재활용의 단계까지 제품 Life Cycle상에 존재하는 제품의 기획, 수요조사, 설계 및 제품 시뮬레이션 등 PLM 전 과정에서 작동되고 있는 시스템과 협력 기업의 제조및 비즈니스 활동에서 발생하는 데이터를 수평적으로 수집, 통합해서 CPPS 내부로 전달 [ 디지털트윈의 개념 ] * 출처: 한국산업기술평가관리원 제공, 2021 디지털트윈 생산시스템7 [ 디지털 트윈 기술 프로세스 ] 수학적 모델 개발 디지털 트윈 구축 최적화 재현의 대상이 되는 현실의 물체나 시스템에 대한 데이터 수집 및 이를 기반으로 시뮬레이션 가능한 input-output 기반의 수학적 모델 개발 수학적 모델을 기반으로 실제 특정 기계 및 장비(선박)에 특징을 고려한 가상의 모형(디지털 트윈)구축 완성된 디지털 트윈의 가동(실제 데이터를 입력하여 시뮬레이션 실행)을 통해 성능과 잠재적인 문제에 대한 인사이트 제공 가능 * 출처 : KB국민은행 경영연구소, 2019 (2) 필요성  가상 시뮬레이션을 이용하면 사전에 기기와 설비에 대한 CPS를 구축하여 진행 양상을 예측할 수 있어 시행착오에 따른 오류와 비용을 절감 가능 ▪ 가상 시뮬레이션은 실제 공장을 가동하기 전 단계에서 활용하여 미리 어느 정도의 수준 운영이 가능할지 예측할 수 있게 도움 ▪ 시뮬레이션 결과와 초기 예측을 비교 대조하여 최적 생산을 위한 방법 도출이 용이해짐 ▪ 공장 자체를 CPS로 구현하면 가상 시운전을 통해 공장 운영 과정의 비효율성을 사전에 점검하거나 교육 및 훈련 프로그램으로 활용 가능 ▪ 특히 대규모 산업현장에선 디지털트윈을 활용한 사전 생산량 예측과 작업 프로세스 점검이 필수적으로 진행되어 손실을 최대한 줄이고 효율성 증가를 꾀하는 추세