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프로세스 관점의 디지털 트윈 수명주기
원승환 군산대학교 국제물류학과 교수
디지털 트윈 수명주기
디지털 트윈의 수명주기는 설계, 개발, 운영, 폐기(dismissal)의 단계로 구성된다. 디지털 트윈 대상의 존재 여부가 설계 단계에 영향을 미치기 때문에, 두 경우로 나누어 수명주기를 살펴보고자 한다. 물리적 대상이 존재하지 않을 때는 설계 단계부터 물리적 대상과 디지털 트윈을 동시에 구상하지만, 물리적 대상이 존재할 때는 기존 물리적 대상의 연결과 확장에 중점을 둔다.
물리적 대상이 존재하지 않을 때의 디지털 트윈 수명주기
물리적 대상이 아직 존재하지 않기 때문에, 설계 단계에서 ‘시제품 디지털 트윈’이 물리적 시제품보다 먼저 만들어진다. 시제품 디지털 트윈은 물리적 시제품을 설계하는 과정에서 유용하게 사용될 수 있다. 설계자는 시제품 디지털 트윈을 마치 실제 시제품인 것처럼 활용하여, 최상의 설계 해결책이 발견될 때까지 시뮬레이션, 테스트, 변경, 검증 등을 수행할 수 있다. 설계자는 제품 요구사항, 고객 선호도, 자재 명세와 같은 정적 데이터뿐 아니라, 기존의 유사한 디지털 트윈 사례로부터 획득할 수 있는 이력 데이터, 시제품 디지털 트윈의 시뮬레이션을 통한 성능 예측과 최적화 제안 등을 활용할 수 있다.
시제품 디지털 트윈의 설계가 완료되면 시제품의 설계로 이어진다. 이 과정에서 시제품 디지털 트윈은 시제품을 설계하는 중에 발생할 수 있는 기술적 제약을 해결하기 위해 최종적으로 수정된다.
이후 개발 단계에서는 시제품 디지털 트윈이 ‘개발 디지털 트윈’으로 진화한다. 개발 디지털 트윈은 물리적 대상의 구축을 최적화하기 위해 기계 혹은 설비와 상호작용한다.
물리적 대상이 최종적으로 구축되면 개발 디지털 트윈은 ‘제품 디지털 트윈’이 되고 운영 단계로 접어든다. 제품 디지털 트윈은 운영 중인 물리적 대상과 완전히 닮은꼴이 되어 운영 상황을 모사한다.
노후화 등의 이유로 물리적 대상의 사용이 중단되면 폐기 단계로 접어든다. 제품 디지털 트윈에 저장된 이력 데이터는 다른 디지털 트윈에 활용할 수 있도록 백업된다. 설계자 혹은 해당 분야 전문가는 수집한 정보를 사용하여 향후 다른 물리적 대상의 구축을 최적화할 수 있다.
그림1. 물리적 대상이 존재하지 않을 때의 디지털 트윈 수명주기
(Barricelli, Casiraghi, and Fogli (2019))
물리적 대상이 존재할 때의 디지털 트윈 수명주기
앞서 설명한 수명주기의 경우와 달리 물리적 대상이 이미 존재하지만, 아직 디지털 트윈이 구축되지 않은 상황이다. 설계 단계에서는 새로운 물리적 대상을 구축하는 경우를 제외하면 디지털 트윈이 등장하지 않는다. 디지털 트윈은 이후 개발 및 운영 단계에서 ‘개발 디지털 트윈’, ‘운영 디지털 트윈’으로 각각 나타난다. 이미 물리적 대상이 존재하기 때문에, 기존의 대상을 확장하고 연결하는 것에 중점을 두어야 한다. 운영 이후의 폐기 단계는 앞서 설명한 수명주기의 경우와 같다.
그림2. 물리적 대상이 존재할 때의 디지털 트윈 수명주기
(Barricelli, Casiraghi, and Fogli (2019))
시사점
물류 분야에서 디지털 트윈은 공급사슬뿐 아니라 물류 시설 또는 시스템의 설계, 개발, 운영에 유용하게 활용될 수 있다. 다만, 디지털 트윈의 구축에는 값비싼 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼과 함께 많은 인력, 시간의 투입이 필요하므로 단발성 프로젝트보다는 물리적 대상의 전체 수명주기를 지원하는 수준의 접근이 필요하다. 또한 디지털 트윈을 구축할 때 물리적 대상이 이미 존재하는 때도 있지만 그렇지 않은 때도 있으므로, 상황에 맞는 수명주기를 계획하는 것이 중요하다.
특히, 물류 시설 또는 시스템을 새롭게 구축할 때는 디지털 트윈이 설계 단계에서부터 시작하여 개발 및 운영 단계까지 충분히 활용될 수 있다. 디지털 트윈이 물류 시설 또는 시스템의 설계 및 엔지니어링 프로세스에서 기능적 설계, 기술적 설계, 구축, 운영의 과정에서 일관성 있는 모형으로 활용될 수 있다면 투자에 대한 편익을 충분히 확보할 수 있을 것이다.
그림3. 설계 및 엔지니어링 프로세스에서 디지털 트윈 적용 방식
(Saanen (2004))
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