스마트 제조 기술 개발을 지원하기 위해 홍콩 ASTRI(Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited)는 고객에게 보다 민첩한 개발 접근 방식을 도입하고자 했습니다.

ASTRI는 Engineering Systems Design Rhapsody 소프트웨어를 사용하여 요구 사항 기반 분석 및 모델 기반 설계를 채택하여 통합 시간과 비용을 줄였습니다.

우리는 지금 산업 혁명의 한가운데에 있습니다. 인더스트리 4.0이라 불리는 4차 산업 혁명은 제조업의 다음 단계입니다. 이는 전통적인 제조업의 디지털 전환으로, 제조 장비에 자동화, 스마트 기술 및 사물 인터넷(IoT)을 추가하여 협업하고 문제를 자가 진단하고 스스로 해결할 수 있는 스마트 머신을 구현하는 것입니다.

ASTRI는 응용 연구를 통해 기술 기반 산업에서 홍콩의 경쟁력을 촉진하기 위해 2000년에 설립되었습니다. ASTRI의 사이버-물리 시스템 부서는 4차 산업 혁명 시대의 스마트 팩토리를 위한 미션 크리티컬 시스템을 설계, 합성 및 검증하기 위해 MBSE를 사용하는 데 전념하고 있습니다. 이 부서는 제조 고객이 전체 엔지니어링 라이프사이클을 최적화하여 출시 기간을 단축하고 개발 비용을 절감하며 품질 표준을 향상하는 데 도움이 되는 솔루션을 개발합니다.

"4차 산업 혁명 실현의 핵심 키워드는 디지털화라고 생각합니다."라고 ASTRI의 사이버 물리 시스템 이사인 T. John Koo 박사는 말합니다. “디지털 세계는 정보 기술 분야에서 많은 위대한 창작물을 가능하게 했지만 제조를 위한 디지털화는 이제 물리적 세계를 디지털 세계와 실제로 연결해야 할 때입니다.”

그러나 제조 장비에 디지털 기술을 추가하면 많은 이점을 얻을 수 있지만 새로운 문제도 발생합니다. 제조업체는 장비 소프트웨어의 버그를 수정하거나 네트워크 장애 문제를 해결하기 위해 조립 라인을 폐쇄할 여유가 없습니다. ASTRI는 제조 고객이 운영을 최적화하고, 품질을 개선하고, 생산성을 높이고, 증가하는 제조 비용을 해결하는 데 필요한 스마트 장비 개발을 보다 효과적으로 반복할 수 있는 방법을 찾고 있었습니다.

ASTRI는 보다 스마트한 제조 장비를 개발할 수 있는 보다 민첩한 방법을 허용하는 요구 사항 기반 분석 및 설계에 대한 접근 방식을 채택했습니다. 이 회사는 작업 중인 장비의 "트윈" 버전(물리적 버전 하나와 디지털 버전 하나)을 만듭니다.

ASTRI는 Engineering Systems Design Rhapsody 소프트웨어를 사용하여 시스템 모델로 디지털 트윈을 만듭니다. IBM 소프트웨어는 모델링, 시뮬레이션, 테스트 및 코드 생성을 위한 시스템 모델링 언어(SysML) 및 통합 모델링 언어(UML) 지원을 통해 MBSE를 가능하게 합니다. 설계 엔지니어는 시스템 모델을 사용하여 디지털 트윈에 대한 시뮬레이션과 테스트를 수행할 수 있습니다. 엔지니어가 설계 결함을 식별하면 Engineering Systems Design Rhapsody 소프트웨어를 사용하여 이를 분석하고 해결할 수 있습니다. 디지털 트윈이 잘 수행되면 애플리케이션 코드가 컴파일되어 물리적 트윈에 로드됩니다.

디지털 트윈 테스트를 통해 ASTRI는 개발 주기 초기에 설계 결함을 발견할 수 있습니다. "기존의 접근 방식으로는 완전한 소프트웨어와 하드웨어가 갖추어질 때까지 테스트를 수행할 수 없습니다."라고 Koo는 말합니다. "즉, 완성된 물리적 시스템만 테스트할 수 있었기 때문에 개발 주기에서 결함을 발견하는 것이 훨씬 늦었습니다." 또한 모델 기반 시스템 개발을 통해 팀은 수명 주기 초기에 고객 요구 사항을 요청하고 검증할 수 있으며 향후 설계 변경을 보다 민첩하게 처리할 수 있습니다.

또한 디지털 트윈을 사용하면 프로젝트 개발에서 더 쉽게 협업할 수 있습니다. 텍스트 기반 문서에 의존하던 엔지니어링 팀은 이제 디지털 트윈의 디지털 자산을 협업의 기반으로 사용할 수 있습니다.

디지털 트윈을 사용하여 ASTRI 엔지니어는 물리적 트윈에서 소프트웨어 성능을 검증하는 데 필요한 시간을 크게 단축했습니다. 또한 MBSE를 통해 팀은 개발 수명 주기 초기에 고객 요구 사항을 요청하고 검증할 수 있으며 향후 설계 변경을 보다 민첩하게 처리할 수 있습니다. ASTRI는 트윈 접근 방식을 활용하여 통합 시간을 40% 단축하고 총 개발 비용을 30% 절감한 것으로 추정합니다.

이 새로운 방법론을 사용하여 ASTRI는 고객 중 한 명과 협력 모바일 매니퓰레이터(CMM)라는 로봇 장비를 공동 제작했습니다. CMM은 사람의 개입 없이 클린룸 환경에서 자율적으로 작동하도록 설계되었습니다. CMM에는 깊이 센서, 비전 시스템 및 환경에서 탐색을 수행하고 선택 및 배치 작업을 수행할 수 있는 조작기가 장착되어 있습니다.

성공적인 개발 이후 CMM은 24시간 연중무휴 운영되어 이전에는 교대 근무당 5명의 작업자가 필요했던 작업을 수행했습니다. ASTRI와 그 고객은 2018년 권위 있는 HKAI(Hong Kong Awards for Industries)에서 CMM으로 장비 및 기계 디자인 상을 공동 수상했습니다.

ASTRI는 CMM과 같은 스마트 산업 장비에 대한 수요가 계속 증가할 것으로 예상합니다. "이전에도 수요가 높았지만 COVID-19 이후에는 매우 높습니다."라고 Koo는 말합니다. "COVID는 온갖 혼란을 야기했습니다. 또한 의료 기기 등 모든 종류의 제품에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 제조 시설이 하루 24시간 가동되어야 하는 데는 여러 가지 이유가 있으므로 자동화 및 로봇 공학에 대한 수요는 점점 더 많아질 것입니다.”

IBM으로부터 Engineering Systems Design Rhapsody 소프트웨어에 대한 교육을 받은 ASTRI 엔지니어들은 ASTRI 고객이 개발 시간을 단축하는 동시에 개발 중인 시스템의 품질과 안정성을 보장할 수 있도록 지속적으로 지원할 수 있는 역량을 갖추게 되었습니다.

ASTRI(IBM.com 외부 링크)는 응용 연구를 통해 기술 기반 산업에서 홍콩의 경쟁력을 강화하기 위해 홍콩 특별 행정구 정부에 의해 2000년에 설립되었습니다. ASTRI의 R&D 활동은 스마트 시티, 금융 기술, 지능형 제조, 건강 기술 및 애플리케이션별 집적 회로에 중점을 둡니다. ASTRI는 풍부한 지적 재산 포트폴리오를 구축하고 다양한 산업 및 부문에서 많은 재능 있는 연구원을 양성했습니다. ASTRI는 샤틴에 있는 홍콩 사이언스 파크에 있는 시설에 약 670명의 직원을 두고 있습니다.