시카고에 위치한 UI LABS는 학계, 기업, 민간 파트너의 협력체를 구축하여 대규모의 산업 도전 과제들을 해결하고 새로운 기술 솔루션을 만들어내는 곳이다. 이 기관에서는 개발한 솔루션을 상용화하여 파트너들에게는 투자에 상응하는 수익을 제공하고 지역 및 국가의 경쟁력을 향상시키는 응용 연구와 상용화 프로그램으로 구성된 포트폴리오 개발도 하고 있다.
디지털 제조 및 설계 혁신 센터(Digital Manufacturing and Design Innovation Institute, DMDII)는 UI LABS의 첫 번째 연구소이다. 이 혁신 센터는 미국 제조업체들이 데이터 과학을 활용하여 제품을 향상시키고 속도와 가격 경쟁력을 제고할 수 있도록 지원하여 미국 제조업에 새로운 활력을 불어넣고 있다.
디지털 스레드(digital thread), 제조업의 21세기 생산 라인
디지털 기술은 지금까지 엔터테인먼트, 통신, 금융 분야를 완전히 바꾸어 놓았다. 여기에서 멈추지 않고 디지털 기술은 제조업에서 부품이나 전체 시스템을 설계하고 생산하는 모든 것들을 변혁하는 중이다. 제품 설계와 테스트의 디지털화부터 생산 시설과 제조 공정의 디지털화 역시 진행되고 있다. 디지털화된 과정을 통해 생산된 제품은 각 수명주기 단계마다 데이터를 생성한다. 설계, 구매, 생산, 유통, 판매, 제품 사용의 모든 단계에서도 데이터가 생성된다. 따라서 제품 수명주기 동안 지속되는 데이터의 원활한 흐름이 중요해지는데 이를 디지털 스레드(Digital Thread)라고 부른다. 디지털 스레드를 잘 연결하고 활용한다면 제품 수명주기 각 단계에서 생성되는 데이터를 활용하여 스마트하고 효율적인 의사결정을 할 수 있게 된다.
오늘날 제조 공정의 시작에서 끝까지 전달되는 데이터는 거의 없다. 따라서 디지털 스레드를 위한 새로운 도구가 필요하다. 디지털 제조 커먼즈(Digital Manufacturing Commons, DMC)라는 이름의 새로운 플랫폼이 바로 그 주인공이다. DMC는 물리적 세계와 디지털 세계를 융합하기 시작한 제조업의 극적인 변화를 보여주는 신호와도 같다. 제트엔진부터 의료 영상 장비, 발전 설비, 기관차, 조명 시스템 등을 제조하는 GE의 400여 개 공장에서는 이미 이런 융합이 시작되었다. 소프트웨어, 분석 도구, 디지털 트윈, 가상현실이 제조 현장에서 이미 현실화 된 것이다.
디지털 제조 커먼즈, 즉 DMC는 제품의 개발 구상 단계부터 생산, 유통, 사용에 이르는 디지털 스레드를 지원하기 위해 만들어졌다. 디지털 스레드는 아직 제조 공정에서 단편적으로 존재하며 모든 공정에서 완전히 연결되지는 못했다. “디지털 제조 커먼즈(DMC) 는 결정적인 부분을 연결하여 가능성을 현실로 만들어낼 것입니다.” GE글로벌리서치에서 복잡계 시스템 공학 연구소(Complex Systems Engineering Lab) 운영자이자 산업인터넷 컨소시엄의 창립자인 조셉 살보(Joseph Salvo)박사의 설명이다. 디지털 제조 커먼즈는 철저한 보안 환경에서 제조 관련 데이터를 수집하여 기업과 개인들이 이 데이터를 분석할 수 있도록 한다. 그 결과 다른 디지털 산업에서 볼 수 있었던 민첩성과 속도를 앞으로 제조 시설에서도 성취할 것이다.
만약 당신이 게임을 즐기는 사람이라면 현실의 제조 현장이 MMO(Massively Multi-player Online) 게임과 유사하다고 느낄 수도 있다. 실제로 재료를 가공하여 제조하기 이전에 디지털 방식으로 제품을 만들 수 있다. 디지털 기록이 있으면 더 빠르고 더 저렴하게 제품의 제조가능성을 판단할 수 있고 기능이나 제품의 생산 가능성과 연관된 제조 단계의 리스크를 극적으로 줄일 수 있다. 게다가 부품의 디지털 모델을 구축해 놓으면 디지털제작을 하고 테스트하여 설계를 더욱 최적화할 수 있다. 이런 활동들이 디지털 시대를 맞이한 제조업에 꼭 필요한 것이다.
디지털 제조 커먼즈(DMC), 디지털 마켓플레이스
GE는 DMDII 산업 분과의 핵심 멤버로 미래 제조 공급망의 핵심인 ‘디지털 스레드’의 구축과 확산을 위해 디지털 마켓플레이스를 만들고자 하는 UI LABS의 노력을 지원한다. 제조업의 글로벌 생태계라고 할 수 있는 DMC는 향후 기업들이 협업하고 제품을 설계하고 생산하는 방식을 완전히 바꿔 놓을 오픈형 온라인 공간으로서 그 역할을 다할 것이다. GE의 엔지니어들이 개발 중인 오픈 소스 플랫폼은 몇 년 전 DARPA와 MIT가 함께 시연에 성공해 제조업계 최고의 리더들에게서 뛰어난 혁신으로 인정받은 성공적인 플랫폼을 기반으로 한다. GE는 제조 분야에서 협업을 촉진하고 데이터 분석을 위한 온라인 커뮤니티를 새로 만들어내는 데에 선도적인 역할을 한하는 것이다.
“디지털 제조 커먼즈는 제조업에 완전히 새로운 르네상스를 창조해내며 혁신과 협업을 시작할 것입니다.” 조셉 살보는 이렇게 말한다. “우리 파트너인 DMDII와 함께 구축하고 있는 이 오픈 소스 플랫폼은 기업, 대학, 기관, 대/소규모 기업가가 제조업 혁신을 위한 도구들에 더 쉽게 접근할 수 있도록 해줄 것입니다.”
“우리는 DMDII를 통해 산업계, 학계, 정계 파트너로 구성된 대규모 연합에서 도움을 얻고 있습니다. 분산화·연합화된 구조를 특징으로 하는 혁신적 접근법을 취하며 이를 전체 제조 공정과 공급망에 지원할 수 있는 산업 규모로 실현합니다. 또한 이러한 범위와 규모의 생태계가 원활하고 안전한 협업을 실현할 수 있는 시스템을 구축하고 있습니다. 혁신 속도를 빠르게 향상시키고 제조업 속도와 효율을 향상시킬 기회들이 이제 새로운 형태로 변화합니다.” 살보 박사는 이렇게 덧붙인다.
GE의 제조부문 전문가가 시험 부품을 검토하는 모습. GE ‘생각하는 공장” 연구소에 설치된 3차원 영상 장비
생산 및 설계 엔지니어들은 최종 프로토타입을 만들어내기 전에 이와 같은 디지털 도구를 이용해 부품과 그 제조 공정을 가상으로 연구할 수 있다.
“제조 시설 디지털화는 미국 제조업체들과 미국 경제 전반에 막대한 가치를 가져다 줄 잠재력이 있습니다.” DMDII의 기술 담당 최고 책임자이자 일리노이대학교 어바나-샴페인 캠퍼스 공과 대학에서 랄프 A. 앤더슨 석좌 교수직을 맡고 있는 윌리엄 킹(William King)은 이렇게 말한다. “GE의 오픈 소스 협업 프로젝트는 시장에 신상품 출시를 극적으로 가속화하는 새로운 방식으로 제조업체, 공급망, 기업들을 연결 시켜 줍니다.”
“혁신에 대한 산업계의 갈망이 존재하기에 디지털 생산 기술에 대한 막대한 양의 새로운 투자가 생겨났습니다. GE의 리더십은 이러한 투자를 집중시키고 조정하며 가속화하는 데 중요한 역할을 해왔습니다.” 킹 교수는 설명한다.
“디지털 스레드의 구축으로 제조 공급망의 모든 관계자들이 더 빨리 행동하고 이전에는 불가능했던 새로운 수준의 생산성을 달성할 수 있게 됩니다.” GE 글로벌리서치의 제조부문 수석 과학자 스티븐 빌러(Stephan Biller)는 디지털 제조의 성과에 대해 이렇게 설명한다. “물리적 세계와 디지털 세계의 놀라운 컨버전스가 기존에 우리가 알고 있던 제조업이을 변화시키하고 있는 모습을 우리는 지금 눈으로 확인하고 있습니다.”
제조업이 주인공이 되는 시대
제조 기업들은 디지털 도구를 활용하여 새로운 차원의 속도, 효율성, 수익률을 얻을 수 있다. GE는 이런 새로운 도구를 활용하여, 각 사업부에 적합한 제품 제조 운영을 진행 중이다. 이것이 곧 ‘생각하는 공장’ 프로그램이다.
뉴욕의 니스카유나에 있는 GE글로벌리서치의 새로운 “생각하는 공장” 연구소는 제조, 소프트웨어 엔지니어 등 여러 분야의 전문가로 구성된 팀이 가상 제품 설계 및 엔지니어링에서부터 작업 현장, 공급망 파트너, 서비스 운영에 이르는 제조 공정의 모든 요소를 연결하는 완전한 디지털 스레드를 구축하기 위해 노력하고 있다.
물리/디지털 융합 외에 디지털 제조의 진정한 가치라고 한다면 제품의 수명주기 정보를 디지털 방식으로 추적하고 그 결과 정보와 교훈을 제품 설계자, 가상 제조 엔지니어들과 공유하는 것에 있다. 이런 정보와 시사점 등을 제품 설계에 다시 반영하여 설계와 제조 방식을 새롭게 만들어간다. 여기에서 본질적으로 중요한 것은 항상적으로 가동되며 스스로 개선해가는 공장을 만드는 일이다.
현재 이 프로젝트는 광범위한 제조 생태계 구축을 목적으로 진행 중에 있다. 향후 2년 내에 10만 명 이상의 사용자가 플랫폼 클라우드에서 제품 개발과 설계에 도움을 받을 수 있을 것으로 기대된다.
제조업의 리더와 혁신가들은 디지털 기술을 통해 새로운 사고방식을 갖게 되었다. 제품에 녹아든 통찰과 제품을 만드는 공장이 앞으로는 과거의 것과는 완전히 달라진다는 것이다. 이런 통찰로 인해 많은 사람들이 새로운 가능성에 눈을 뜨게 되었다. 디지털 제조는 제조업에서 수천억 달러를 절감할 뿐만이 아니라 제조업 공급망 전체를 관통해 우리가 일하는 방식을 근본적으로 바꾸어 놓을 것이다.
