Nikkei Electronics_2018.6 특집요약(p22~41)

Breakthrough
일본기업, IoT의 재시동
3D 데이터 등을 활용해 업무 프로세스 확립

제1부: 반격하는 일본기업
전망 없는 현황에 종지부를, 데이터 활용의 ‘미래’를 목표

지금은 기업 활동에 있어서 당연한 키워드가 된 IoT(Internet of Things). 그러나 생각만큼 효과가 나오지 않아 고민하는 기업이 많다. 그 원인은 IoT를 파악하는 방법에 있다. 앞서가는 구미(歐美)기업은 단순히 데이터의 수집 및 분석뿐만이 아니라, 데이터를 기점으로 한 업무 프로세스의 확립을 착실히 추진해 나가고 있다. 그것을 깨닫게 된 일부의 일본 기업도 다시 움직이기 시작했다.

아직 IoT라는 말이 익숙하지 않았던 시대에 건설기계의 원격감시 서비스인 ‘KOMTRAX’ 를 가장 먼저 전개하는 등, IoT의 선진 기업으로 알려진 고마쓰가 새로운 IoT기반을 내놓았다. 그것은 토목 공사에서 모든 공정을 대상으로 한 ‘LANDLOG(랜드로그)’이다.

-- ‘고마쓰 단독의 IoT기반이 아니다’ --
LANDLOG에서는 ‘조사∙측량’ ‘설계’ ‘시공’ ‘유지∙관리’와 같은 공정에 있어서 3D 데이터를 활용하면서 드론으로 촬영한 지형 데이터 및 실시간 센서 데이터와 같은 다양한 데이터를 사용해, 지금까지는 직감이나 경험에 의지하는 경향이 강했던 토목공사의 가시화 및 생산성 향상을 목표로 한다. 고마쓰는 이 개념을 ‘스마트 컨스트럭션’이라고 부른다. LANDLOG는 스마트 컨스트럭션을 실현하는 IoT기반이라고 할 수 있다.

주목해야 할 점은 LANDLOG가 고마쓰 단독의 IoT기반이 아니라는 점이다. NTT도코모, SAP재팬, OPTiM과 공동으로 창설한 새로운 회사(서비스 명과 동일한 ‘LANDLOG’)가 기획과 운용을 맡는다.

출자회사의 역할은 고마쓰가 ‘지형 측량에 관한 노하우의 제공’과 ‘토목공사에 소요한 자본(기계, 인력, 자재 등)의 가시화에 관한 노하우 제공’, NTT도코모가 ‘LTE(Long Term Evolution), LPWA(Low Power Wide Area), 5G 등의 무선통신에 관한 노하우 및 서비스 제공’, SAP재팬이 ‘디자인 사고와 그 프레임 워크(SAP Leonardo)에 기초를 둔 IoT 기반 사업의 지원’, OPTiM이 ‘인공지능(AI) 및 IoT, 또한 당사 제품인 IoT기반의 ‘OPTiM Cloud IoT OS’의 활용 등에 관한 노하우 제공’이다.

-- 유저의 생산성은 향상되지 않는다 --
실은 고마쓰는 LANDLOG와 같은 개념의 ‘KomConnect’라는 IoT기반을 2015년부터 제공해 왔다. 앞으로는 KomConnect의 데이터 수집∙가시화∙분석에 관한 기능을 LANDLOG 에 위탁하여 LANDLOG에서 가동되는 앱 개발 등에 주력할 방침이다.

지금까지 단독으로 IoT기반을 제공하여 일정한 성과를 냈음에도 불구하고 왜 고마쓰는 타사와 공동으로 IoT기반의 LANDLOG를 만들었을까? 그 이유는, “KOMTRAX 및 KomConnect에 의해 고마쓰 건설의 생산성은 향상되었다. 그러나 유저의 생산성이 향상되었다고는 말하기 힘들다. LANDLOG에서는 고마쓰의 건설기계가 관련된 공정뿐만 아니라, 토목 공사 전체의 공정을 대상으로 하고 있어, 보다 오픈 된 체제로 임하게 되었다”(고마쓰 스마트 컨스트럭션 추진본부 시스템 개발부장 아카누마 씨).

토목공사에서는 고마쓰의 건설기계만 사용되는 것이 아니다. 전체의 생산성을 높이기 위해서는 타사의 건설기계 및 그 밖의 기기를 사용하는 공정도 생산성을 끌어올리지 않으면 안 된다. 다시 말해 공장의 생산성만을 생각하는 것으로는 부족하다. “흙을 운반하기 위한 트럭이 교통 정체에 말려들기만 해도 토목공사는 지연되고 만다”(고마쓰의 아카누시 씨). 토목용 IoT 서비스에서는 이런 문제에 대처해나가지 않으면 진정한 의미에서 유저의 생산성 향상에 공헌할 수 없다. 실제, LANDLOG에서는 트럭의 운행관리를 최적화하는 기능을 제공할 예정이다.

-- 작게 시작했으나, 크게 늘지 않는다 --
-- 성숙도에 맞게 무리하지 않는다 --
-- 외부로의 시스템 제공도 --

제2부: 앞서가는 구미(歐美) 기업
피지컬과 디지털의 융합이 데이터 가치를 높인다

제1부에서 말한 것과 같이, 구미 기업은 IoT에 대해서 데이터의 수집 및 분석에 그치지 않고 데이터 활용의 기초를 확립하는 것에 힘을 쏟는다. 그 중심에는 피지컬 세계의 제품 및 활동을 디지털 세계에 재현하는 ‘디지털 트윈’이 있다. IoT는 디지털 트윈의 내실을 다지기 위한 수단으로 자리매김하고 있다.

독일 시멘스(Siemens)가 IoT활용을 더욱 심화시키고 있다. 그 무대는 산업용 모터 등을 제조하는 당사의 바트 노이슈타트(Bad Neustadt) 공장이다. 여기에서 당사가 중시하고 있는 것은 ‘피지컬 세계의 공장을 얼마나 디지털 세계에 재현하는가’이다. 이른바 ‘디지털 트윈’을 말한다.

-- 고품질의 3D 데이터를 만들어 낸다 --
바트 노이슈타트 공장에서는 디지털 트윈에 관한 대응을 크게 2단계로 추진하고 있다. 1단계는 제품 및 설비의 3D 데이터 등을 구사한 생산 시뮬레이션, 그리고 2단계는 3D 데이터와 IoT데이터의 연계이다.

제1의 생산 시뮬레이션에서는 실제 생산라인을 구축하기 전에 디지털 세계에서 가상 생산라인을 재현해 생산성 및 품질 등을 상세히 검증하고 있다. 이에 따라 양산을 개시하기까지 엔지니어링에 드는 기간 및 비용을 대폭 삭감할 수 있다고 한다.

생산 시뮬레이션을 실시하기 위해서는 제품은 물론, 생산 라인의 로봇 및 도구 등 모든 사물에 대한 3D 데이터와 그것을 작동시키기 위한 프로그램이 필요해진다. 이것은 CAD(Computer Aided Design) 및 CAE(Computer Aided Engineering)와 같은 설계∙제조 도구들로 구성된 PLM(Product Lifecycle Management) 시스템과 생산라인용 컨트롤러인 PLC(Programmable Logic Controller) 등의 제어기기 및 시스템 모두를 포트폴리오로 가진 시멘스(Siemens)이기 때문에 가능한 시도라고 볼 수 있다.

시멘스 재팬(일본법인)의 전무집행위원이며 디지털공장사업본부 프로세스&드라이브 사업본부장인 시마다(島田) 씨에 따르면, 생산 시뮬레이션에는 상당한 고품질의 3D 데이터가 요구된다고 한다. “단순히 제품을 만드는 것이라면 그렇게까지 고품질의 3D 데이터는 필요 없다. 특히 일본 공장은 현장이 우수하기 때문에 설계에 다소 문제가 있다고 해도 공장이 이를 바로 해결해버린다”.

독일의 경우, 지휘 계통의 관계에서 공장이 3D 데이터를 멋대로 고치는 일은 있을 수 없다. 따라서 3D 데이터에 요구되는 레벨은 원래 일본 보다 높으나, 시멘스에서는 생산 시뮬레이션을 위해 설계자가 한층 더 고품질의 3D 데이터를 기입하고 있다. 이 부문에 주력함으로써 후 공정에서의 재 작업을 방지하고 있는 것이다.

-- 3D 데이터와 관련시켜 분석 --
생산 시뮬레이션만으로도 디지털 트윈이라고 말할 수도 있지만, 시뮬레이션은 어차피 사전 검증이며 현실에서 발생되는 일까지 반영되어 있지는 않다. 따라서 IoT의 활용이 필요하다.

시멘스의 바트 노이슈타트 공장에서는 자사의 IoT기반인 ‘MindSphere’를 사용해 생산라인의 가동 데이터를 수집하고 있다. 이들 데이터는 대시보드 등의 형태로 일람할 수 있게 했을 뿐 아니라, 원격감시 및 예지보전 등에도 도움을 주고 있다.

이러한 활동에서 주목해야 할 점은 수집한 가동 데이터를 단독으로 활용하는 것이 아니라, 생산 시뮬레이션에서도 사용한 3D 데이터 등을 관리하는 PLM시스템과도 연계시키고 있다는 점이다. 원격감시 및 예지보전만이라면 가동 데이터를 가시화∙분석하기만 해도 충분하지만, PLM시스템과 관련지음으로써 “품질 불량이 일어나기 쉬운 설계’ 및 ‘고장 나기 쉬운 설계’와 같은 심도 있는 분석이 가능해져 차기 제품으로의 피드백 및 생산 시뮬레이션의 정밀도 향상 등이 실현될 수 있다.

이와 같이 3D 데이터와 IoT 데이터를 조합시킨 디지털 트윈을 구축함으로써 디지털 세계의 데이터 및 시뮬레이션이 피지컬 세계의 제품 및 생산 라인을 개선시켜 그로부터 취득한 IoT 데이터 및 분석결과가 반대로 디지털 세계의 데이터 및 시뮬레이션을 개선시킨다는 데이터 활용에 대한 연결고리가 확립된다. 이것이야 말로 시멘스가 목표로 하는 IoT 활용이며, 당사가 MindSphere을 통해 유저에게 제공하려는 가치이다.

-- 플랫포머에 주력한다 --
-- 오픈성을 어필 --
-- PLM과 IoT의 융합이 진행 --
-- AR 콘텐츠를 활용 --

-- 간이적 수법으로 디지털 트윈을 --
CAD와 같은 엔지니어링 툴이 아닌, 보다 간이적 수법으로 디지털 트윈을 실현하자는 제안도 등장했다. 예를 들어, 마이크로소프트는 Hannover Messe 2018에서 디지털 공간에서의 정밀한 시뮬레이션에 의해 엔지니어링 업무를 효율화하는 데먼스트레이션을 여러 번 선보였다.

그 중 하나는 자율주행차 및 드론을 대상으로 한 시뮬레이션 툴인 ‘AirSim’에 의한 것이다. 도요타자동직기(豊田自動織機) 그룹의 스웨덴 Toyota Meterial Handling Europe(TMHE)이 공장 및 창고 등에서의 AGV(무인이송차량) 제어에 AI를 적용시키기 위한 검증에 활용하고 있다. 구체적으로는 AGV 및 주변구조물 등의 3D 모델로 구성된 디지털 공간을 사용하여 제어 알고리즘을 기계학습 시키고 있다.

데먼스트레이션에서는 디지털 공간의 AGV에 탑재한 카메라 영상(버추얼 카메라에 의한 가상 영상)에 대해 AI에 의한 화상인식을 시행하여 물체의 종류를 식별하거나 장해물을 검출하는 모습을 시연했다. TMHE에서는 AirSim에서 학습시킨 제어 알고리즘을 실제의 AGV에 시험적으로 적용시키는 것도 검토하고 있다. 실제 기기에서의 학습에는 엄청난 수고와 비용이 발생하지만, AirSim이라면 크게 효율화할 수 있다.

-- 2D로 설계, 3D로 확인 --

제3부: 새로운 길을 열어가는 이단 기업
클라우드가 바꾸는 산업구조, 물류나 건설에서 혁명의 징조

피지컬 세계의 사물이나 활동을 디지털 세계에 재현한 ‘디지털 트윈’은 제조업에만 해당되는 이야기가 아니다. 현 시점에서 앞서가고 있는 것은 제조업의 공장 등이지만, 물류 및 건설과 같은 업계에서도 움직임을 보이기 시작했다. IoT화로 인해 셰어링 서비스와 같은 새로운 비즈니스 모델이 출현할 가능성도 나오고 있다.

■ 물류 x IoT
최근 국내외의 다양한 기업이 IoT를 기반으로 한 서비스 제공에 뛰어들고 있으나, 그 중에서는 특정 분야에 대상을 압축시킴으로써 차별화 하려는 기업도 존재한다. 그 중 하나는 라퓨타 로보틱스(Rapyuta Robotics)의 ‘Rapyuta.io’이다. 라퓨타 로보틱스는 스위스 ETH Zurich(스위스연방공과대학 취리히교)발(發) 벤처로 Rapyuta.io는 로봇에 특화된 IoT를 기반으로 한다.

-- 에코 시스템으로서 기능하게 한다 --
Rapyuta.io의 최대 특징은 로봇의 구성 정보 및 제어 프로그램과 동일한 데이터로 생성되는 ‘로봇 복제’를 클라우드에 저장, 이 로봇 복제를 통해 실제의 로봇을 제어∙관리하는 것이다. 추상적일 수는 있으나, 피지컬 세계의 로봇의 ‘카피(Copy)’를 디지털 세계(클라우드)에 만들어 놓고 있다는 점에서 일종의 디지털 트윈이라고 볼 수 있다.

이처럼 로봇의 제어∙관리 수법을 Rapyuta Robotics는 ‘클라우드 로보틱스’라고 부르고 있다. 클라우드 로보틱스는 지금까지 로봇 내부(엣지)에서 시행되었던 데이터 처리의 일부를 클라우드로 옮기는 것을 의미한다. 따라서 제어 프로그램 등의 소프트웨어의 재 이용성이 향상될 뿐만 아니라, 하드웨어의 간소화 및 비용 낮추기도 수월해진다. 이상적인 것은 다양한 기업이 Rapyuta.io용으로 소프트웨어나 하드웨어를 개발 및 제공하여 유저는 그것들을 조합하기만 해도 목적에 부응한 로봇 시스템을 구축할 수 있는 것이다. 이와 같은 에코 시스템으로서 Rapyuta.io를 기능하게 하는 것이 Rapyuta Robotics의 목표인 것이다.

-- 로봇의 셰어링도 --

■ 건설 x IoT
3D 데이터와 IoT 데이터를 조합해 디지털 트윈을 실현하고자 하는 시도는 건설 업계에서도 진행되고 있다. 구체적으로는 건물의 3D 데이터에 소재 및 성능, 비용 등 속성 정보를 포함한 ‘BIM(Building Information Modeling)’으로 불리는 데이터를 IoT 데이터와 조합시킴으로써 건설 공사의 진행 관리 및 건물의 상태 감시 등이 가능해진다.

이 BIM과 IoT의 조합으로 앞서가고 있는 것은 싱가포르에 본사를 두고 있는 레드스탁(Redstack)이다. 당사의 ‘Fuzor’은 독자적인 3D 게임엔진에 의해 용량이 상당히 큰 BIM 데이터를 일반적인 PC 등에서 조작할 수 있게 한 소프트웨어이다. 2018년 3월, 당사의 일본 법인인 레드스탁 재팬은 데이터테크놀로지 및 일본시스템웨어(NSW)와 협업하여 BIM과 IoT를 연계시킨 솔루션의 개발 및 제공에 주력한다고 밝혔다.

3사의 협업에서는 Fuzor와 데이터테크놀로지의 센싱 기술, NSW의 IoT기반인 ‘Toami’를 조합한다. 이에 따라 Fuzor에 실시간 센서 데이터를 표시하거나 데이터 분석결과에 준거한 건설공사의 진행 상황을 3D 데이터에 반영하는 등 기능의 개발을 추진한다.

-- 공장의 BIM 데이터를 정비 --
 
 -- 끝 --