메카트로닉 성공 모델링

MBSE로 자동차 개발 주기 단축, 제품 정시 출시 실현

Rebecca Lambert
25 June 2021

자동차 제조 및 공급업체들은 복잡한 차량을 보다 신속하게 개발하기 위해 혁신적인 접근 방식을 채택하고 있습니다. 모든 기계, 전기 및 소프트웨어 분야를 하나로 연결하는 MBSE(Model-Based Systems Engineering) 플랫폼이 바로 그것입니다. 전문가들은 한 번에 한 프로젝트씩 MBSE를 채택하는 것부터 시작할 것을 권장하고 있습니다. 간단한 변경 사항을 빌딩 블록으로 사용해 지식의 재활용을 가르치고 궁극적으로 전체 조직을 통합하는 것입니다.

최근 연구 결과에 따르면 모든 분야와 시스템을 서로 연결하기 위해 MBSE 플랫폼을 사용하는 제조업체들은 기존의 엔지니어링 및 제조 접근 방식을 이용하는 업체에 비해 새로운 차량을 보다 빠르고 경제적으로 구성하는 것으로 나타났습니다.

미국에 본사를 둔 시스템 모델링 및 시뮬레이션 컨설팅 업체 SMS 싱크탱크(ThinkTank)의 CEO인 에드 라드진스키(Ed Ladzinski)는 “하드 메트릭을 살펴보면 MBSE를 채택하고 전체 실적이 상위 20%에 드는 동급 최고 제조사 중 91%가 제품 출시 일정을 지키고 개발 시간을 9% 단축한 것으로 연구되었습니다. 후발 주자의 경우 44%만이 제품 출시 일정을 지켰고 개발 시간을 8% 단축했습니다"라고 설명합니다.

기존 엔지니어링 방식은 MBSE에 비해 뒤처져 있다고 전문가들은 전합니다. 각기 다른 팀이 차량, 파워트레인, 주요 하위 시스템을 개발한 다음에 세 영역을 하나로 합치는 문서 중심의 선형적인 접근 방식으로는 차세대 차량의 가속화된 개발 주기와 증가하는 복잡성을 수용할 수 없기 때문입니다. 하지만 MBSE에 초점을 둔 자동차 제조사들은 차량을 가상 트윈으로 구현합니다. 가상 트윈이란 완전 통합된 자동차로서뿐만 아니라 실제 주행 조건을 시뮬레이션하는 가상 환경에서 평가할 수 있는 동적인 디지털 3D 모델입니다. 이러한 모델의 경우, 모든 상호 연결이 처음부터 정의되어 있기 때문에 설계 프로세스와 이후 프로세스에서 각 시스템이 원활하게 통합되고 다른 주행 조건에서도 차량이 예상대로 운행됩니다.

"자동차 산업이 보다 적극적으로 변화를 관리하고 변화에 대처하면서, 혁신을 가속하고 소비자의 기대를 넘어서는 더 나은 제품을 제공할 절호의 기회입니다."

에드 라드진스키(Ed Ladzinski) SMS 싱크탱크 CEO

“MBSE는 통합적이고 디지털화된 시스템 모델을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다"라고 독일 베를린에 본사를 둔 전문 서비스 회사 액센츄어(Accenture)의 Industry X.0, 엔지니어링/PLM 및 스마트 팩토리 사업부 본부장인 티노 크루거(Tino Krüger)가 강조합니다. “MBSE는 요구사항, 설계, 분석, 검증 정보로 이루어져 있으며, 모델 중심의 접근법이라는 특성을 가지고 있습니다. 이 모델은 개발 팀을 위한 단일 정보 소스의 역할을 하며, 시스템 엔지니어링 활동에서 1차로 생성되는 아티팩트입니다. 설명서는 2차 아티팩트로서 시스템 모델에서 자동 생성됩니다."

제조사들은 속도와 비용 절감 외에도 오류 최소화와 지속적인 성능 개선의 이점을 누릴 수 있습니다.

“이렇듯 종합적인 접근 방식에서는 위험성, 재작업 가능성, 고객 불만, 모든 의사결정에 반영해야 할 통찰력 등 [ROI 계산에서] 처음에 간과했던 기타 모든 이점들도 고려합니다. 자동차 산업이 보다 적극적으로 변화를 관리하고 변화에 대처하면서, 혁신을 가속하고 소비자의 기대를 넘어서는 더 나은 제품을 제공할 절호의 기회입니다."

액세스 간소화

액센츄어는MBSE 접근 방식을 채택하면서 일련의 워크숍을 개최해 MBSE로 단 10주 내에 재사용이 가능하고 수준 높은 혁신 제품 아키텍처를 개발하는 방법을 보여줬습니다. “'제로에서 영웅으로(from zero to hero)'를 모토로, 공식 전문가들이 모델 중심의 접근법을 이론적으로 심도 있게 이해할 수 있도록 여러 전문 분야로 구성된 팀에게 MBSE의 기초 정보를 교육하고 있습니다”라고 크루거가 밝힙니다. “이와 동시에 하나의 팀으로 이렇게 습득한 지식을 고객 사용 사례를 개발하는 데 직접 반영함으로써, 이해가 쉬우면서도 창의적이고 응용 가능한 방식으로 MBSE를 경험할 수 있도록 지원합니다. 고객은 이렇듯 새롭게 개발된 이론적/실무적 기술을 이용해 자체 프로토타입을 설계 및 개발하고, 그 결과물을 기존의 개발 인프라에 연결할 수 있습니다."

액센츄어의 지침은 보편적인 사이버 매직그리드 프레임워크(Cyber MagicGrid Framework)를 토대로 하기 때문에 이해관계자들의 요구를 시스템 요구사항에 반영할 수 있습니다.

“문제가 있는 영역부터 시작했습니다”라고 크루거가 설명합니다. “고객의 문제를 파악해 고객 지향적 관점에서 제품을 설계하는 것이 목표입니다. 솔루션 영역 내에서 이전에 정의된 문제에 맞게 기술 솔루션의 실제 엔지니어링과 개발을 맞춤화하는 것부터 시작합니다. 그리고 최종적으로는 제품의 실제 구성 요소를 구현 영역에서 정교하게 설계합니다. 우리는 워크숍을 토대로 고객이 전략적 차원에서 MBSE를 확장할 수 있도록 돕고 있습니다."

성공적인 MBSE 구현

독일에 본사를 둔 보쉬 모빌리티 솔루션(Bosch Mobility Solutions) 사업부에 속하는  보쉬 자동차 멀티미디어(Bosch Car Multimedia)는 차량 인포테인먼트 및 내비게이션의 첨단 시스템을 만들고 있습니다. 프로세스를 리엔지니어링하고 MBSE 접근법을 이용해 단일 플랫폼에 모든 분야를 하나로 통합하기 전까지는 주요 정보의 손실과 뒤늦은 제품 변경으로 비용을 낭비했습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 보쉬 자동차 멀티미디어는 표준 프레임워크와 비즈니스 혁신 플랫폼을 채택해 MBSE를 중심으로 프로세스를 구성함으로써 누구나 이해할 수 있는 시각적 언어로 각 전문 분야의 팀들을 연결했습니다. 이전에는 설계 오류를 탐지하기 위해 실제 프로토타입을 사용했지만, 이제는 통합된 3D 모델을 만들어 모든 소프트웨어, 기계 및 하드웨어 엔지니어가 설계 작업을 동시에 수행하고 상호 작용을 가상으로 테스트하여 초기 단계에 제품 성능을 평가 및 개선할 수 있게 되었습니다.

보쉬 자동차 멀티미디어의 고객 프로그램 디렉터인 마틴 슈미트(Martin Schmidt)는 “모델 기반의 접근법을 이용하면 개발 초기 단계에서 모든 공차를 고려해 개념과 취약점을 보다 빠르게 분석하기 때문에 시스템을 올바르게 해석할 수 있습니다. 예를 들어 운동 시뮬레이션과 행동 모델링을 통해 장애물 탐지 알고리즘의 설계를 조정할 수 있었습니다"라고 설명합니다.

자동차 회사들은 MBSE 같은 '시스템의 시스템' 접근법을 이용해 기계, 전기, 소프트웨어, 기타 분야 간의 엔지니어링 복잡성을 해소할 있습니다.

MBSE를 총체적인 변경 작업을 성공적으로 수행하는 주요 툴로 인식하는 제조사들이 늘고 있습니다. SMS 싱크탱크의 라드진스키는 제조업체들에게 목적지가 아닌 여정으로서의 MBSE로 생각하라고 조언합니다.

“갭 분석을 개발하여 현재 수준과 원하는 수준을 검토하는 것으로 [MBSE 채택 여정]을 시작하십시오. 그 다음에는 기업 전체에서 변화가 필요한 모든 부서를 교육하는 데 실질적으로 중점을 두고 단기, 중기, 장기 목표를 세우십시오. MBSE는 그저 제품이 아니라 전체 제품 수명 주기를 바라보는 접근 방식이라는 점을 기억해야 합니다. 이는 하루 아침에 이루어지지 않습니다. 리더십과 자원, 인내심이 필요한 여정입니다"라고 강조합니다.

효과적인 MBSE 변경 관리를 위해서는 MBSE가 프로세스, 기업 구조 및 문화 전반에 미치는 광범위한 영향력을 인식하고 모든 이해관계자들을 동참시켜야 합니다.

“MBSE는 지금의 IT 환경에 성공적으로 적용돼 왔으며, 의사결정 과정에서도 이를 고려할 수 있습니다. 의사결정권자는 시작점으로서 적합한 MBSE 통합 범위를 설정해야 합니다”라고 크루거가 덧붙입니다.

시간이 지날수록 기업들은 모든 상호 연결을 동적 관계로 만들기 위해 개발자, 설계자, 엔지니어가 수행하는 모든 작업에 MBSE를 적용하는 등 전략적 차원에서 보다 자연스럽게 MBSE를 구현하고 있습니다. 모델 중심의 접근법을 이용하면 커뮤니케이션을 개선하고, 오늘날 제품과 서비스의 증가하는 복잡성 문제를 해결하며, 설계 및 개발 단계에서 위험을 줄일 수 있습니다. 점차 복잡해지는 제품의 기능 종속성을 투명하게 표현하고, 고객 요구를 반영해 고기능성 제품을 만들 수 있습니다.”

MBSE의 이점에 대해 자세히 살펴보기 >

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