개요
MCM(Machine Centers Manufacturing)은 전 세계 고객을 위해 인더스트리 4.0의 원칙에 따라 통합 제조 솔루션을 만듭니다. 그들의 유연한 시스템은 생산 요구에 따라 진화하고 높은 수준의 자율성을 가지고 작동하도록 설계되었습니다. 플랜트 설계 및 운영을 개선하기 위해 MCM의 소프트웨어 사업부인 MCE는 엔지니어링 그룹(Engineering Group)과 협력하여 플랜트 성능 평가 도구를 개발했습니다.
엔지니어링 그룹은 이탈리아 로마에 본사를 둔 글로벌 소프트웨어 회사입니다. 전 세계의 40곳 이상의 지사에서 12,000곳이 넘는 협력업체와 함께 협력하여 유틸리티, 산업 및 의료용 솔루션을 개발합니다. 회사의 시뮬레이션 및 데이터 분석 사례는 디지털 트윈 기술을 사용하여 고객이 더 많은 정보에 입각한 결정을 내리고 비즈니스 성과를 최적화할 수 있도록 도와줍니다.
MCM과 엔지니어링은 함께 제조 최적화를 위한 FMS(유연한 제조 시스템) 시뮬레이터를 개발했습니다. 엔지니어링의 시뮬레이션 및 디지털 트윈 전문가는 MCM 전문가의 시스템 지식을 기반으로 FMS 전용 시뮬레이션 모델링 라이브러리를 맞춤형으로 제작했습니다.
문제: 유연한 제조 시스템 설계
현대의 기계 가공 작업 현장에는 생산 문제가 발생했을 때 이를 해결할 수 있는 생산 시스템이 필요합니다. 기술적인 이유로 대부분의 작업 현장 프로세스는 자동화되어 있으며, 경제적인 이유로 장시간 부재 작동이 가능하도록 자재 및 자원의 흐름도 자동화되어 있어야 합니다. 결과 시스템은 매우 복잡하며 더 나은 예측 및 분석을 통해 더 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
MCM은 또한 복잡한 시스템 설계 작업의 입찰을 따내기 위해서는 정확한 치수 측정이 필요하다는 사실을 발견했습니다. 시스템 동작을 예측하거나 재구성을 계획하려고 하면 추가적인 설계 문제가 발생하기도 합니다. 이때 시스템 동작을 제대로 알지 못하면 기계 제어 정책을 정의하기 어렵습니다.
성능 평가 도구는 MCM이 FMS 플랜트 설계와 관련된 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 그들은 여러 활동을 지원하는 데 도움이 되는 도구를 원했습니다:
- 성능 평가
- 초기 플랜트 구성 지원
- 자동화 치수 측정 성능 통찰
- 구성 요소 한계 효용에 대한 통찰
- 구성 비교
- 새로운 FMS 플랜트 관리 비즈니스 기회
해결책: 제조 성능 평가 도구
엔지니어링의 시뮬레이션 전문가들은 애니로직 시뮬레이션 모델링 기능을 활용하여 FMS 성능 평가 도구에 대한 MCM의 요구 사항을 높은 수준으로 충족했습니다. 시뮬레이션 도구의 유연성, 연결성 및 확장성은 MCM의 요구 사항을 이상적인 수준으로 충족시켰습니다.
엔지니어링은 플랜트 설계 및 구성을 지원하기 위해 MCM의 플랜트 전문가들과 함께 FMS 전용 라이브러리를 개발했습니다. 라이브러리는 생산 시설, 기계, 팔레트 및 공구 선반, 셔틀 등과 같은 FMS 애플리케이션과 관련된 재사용 가능한 에이전트(행위자) 및 자바 클래스 모음으로 만들어졌습니다.
표준 애니로직 라이브러리와 함께 FMS 전용 라이브러리를 사용하여 MCM 엔지니어들은 FMS 시설 설계의 프로토타입을 신속하게 만들 수 있었습니다. 테스트에서 그들은 새로운 라이브러리를 사용하여 작업 현장을 신속하게 레이아웃하고 일반 애니로직 기능과 결합하여 플랜트 종속 제어 정책과 같은 시설별 알고리즘을 개발할 수 있었습니다.
모델 시뮬레이션은 프로토타입을 만드는 동안 그리고 분석을 위해 필요에 따라 사용자 지정 UI에서 실행됩니다. 이들은 비기술적인 사람들과의 검증 및 광범위한 이해 관계자들의 분석에 이상적입니다.
결과
FMS 시뮬레이터를 통해 MCM과 엔지니어링은 목표한 것과 그 이상을 달성했습니다.
이 시스템을 통해 모델러들은 플랜트 판매의 예비 단계에서 높은 수준의 시뮬레이션을 신속하게 제공하고 최종 고객에게 실제 솔루션이 어떻게 될 것인지 미리 보여줄 수 있습니다.
FMS 시뮬레이터의 강력한 기능은 복잡한 제어 정책을 도입할 수 있다는 것입니다. FMS 라이브러리의 블록들은 메인 시스템 관리 알고리즘을 쉽게 세부화할 수 있도록 설계되었습니다. 도구 내에는 각 생산 셀을 제어하는 알고리즘을 재현하는 기능이 있습니다. 이 기능을 통해 플랜트의 실시간 상태를 모니터링하고 테스트 목적으로 가상 커미셔닝(가상 시뮬레이션 기술로 테스트하는 것)을 수행하기 위한 디지털 트윈을 생성할 수 있습니다.
다양한 계층 및 매개 변수에 대한 민감도 분석은 전체 공급망 성능을 향상시키기 위한 향후 방향을 나타냅니다. 다른 행동 매개 변수들은 Tier-2 공급업체에 대한 백로그 수준에 다양한 영향을 미치며 이는 전체 공급망의 칩 부족을 야기할 수 있습니다. 정보 흐름에 있어서는 정보가 최신일수록, 시간 지연이 적을수록 백로그 수준이 감소합니다.
도구 개발자들은 또한 강화형 기계 학습을 이용하여 얻은 정책의 훈련 또는 평가를 위해 FMS 시뮬레이션을 사용할 것으로 예상합니다.
엔지니어링의 시뮬레이션 및 디지털 트윈 전문가인 Roberto Grugni와 MCE 책임자인 Giuseppe Fogliazza의 2021 애니로직 컨퍼런스 공동 프레젠테이션을 통해 프로젝트에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다:
