향상된 디지털 트윈 정확도로 지속 가능한 모빌리티 솔루션 개발

리소스 사용 효율성 개선

전 세계에는 13억 대의 자동차가 있지만, 각 자동차가 도로에서 보내는 시간은 평균적으로 원래 수명의 5%에 불과합니다. NEVS와 서비스형 모빌리티(Mobility as a Service) 플랫폼은 바로 이런 현실에서 영감을 받았습니다.

2012년에 설립된 NEVS는 스웨덴 트롤헤탄의 구 SAAB 자동차 플랜트 부지에 위치하고 있으며, 모빌리티에 대한 세상의 인식을 변화시키기 위해 노력해 왔습니다. 서비스형 모빌리티 플랫폼 'PONS'는 미래의 모빌리티 옵션을 구현하는 것을 목표로 합니다. NEVS 모빌리티 에코시스템에는 연결된 전기차와 자율주행차, 사용하기 쉬운 애플리케이션, 도시 당국 및 운영자를 위한 통합 차량 관리 기능 등을 갖춘 완벽한 차량 공유 솔루션이 포함됩니다.

PONS에는 전기 자율주행차인 Sango, 고객과의 상호 작용을 위한 사용자 친화적 Okulo 앱, 그리고 Koro 차량 관리 시스템이 포함됩니다. 이는 곧 사람의 이동에 관한 사고 방식에 변화를 가져올 전체 패키지입니다.

NEVS의 모빌리티 솔루션 부사장인 Felix Andlauer는 "우리는 삶의 질을 개선하고 싶지만, 이런 희망은 자원 소비와는 별도로 고민해야 합니다."라고 말합니다. "자율주행차는 사람들이 차량을 공유하고 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 하는 하나의 옵션이 될 수 있어요."

NEVS는 포괄적인 통합 소프트웨어, 하드웨어 및 서비스 포트폴리오인 Siemens Xcelerator 포트폴리오를 사용하여 기존 및 신규 차량 프로젝트를 위한 디지털 스레드와 포괄적 디지털 트윈을 구축합니다. NEVS의 팀은 안전하고 실용적인 자율주행 모빌리티 솔루션을 개발하기 위해 제품 라이프사이클 전반에 고급 시뮬레이션 기술과 디지털 트윈 사고 방식을 도입하는 것이 얼마나 중요한지 잘 알고 있습니다. NEVS는 Simcenter™ 소프트웨어, Teamcenter® 포트폴리오, Polarion™ 포트폴리오, NX™ 소프트웨어 및 HEEDS™ 소프트웨어 등과 같은 Siemens Xcelerator 솔루션을 사용하여 이러한 목표를 달성하고자 합니다. 이러한 도구는 Sango 및 PONS 에코시스템을 현실화하는 데 매우 중요한 역할을 했습니다.

NEVS 팀은 Teamcenter, NX 및 Polarion 외에 Siemens Xcelerator 포트폴리오의 다른 도구도 사용합니다. 예를 들어 테스트에는 Simcenter Testlab 소프트웨어 및 하드웨어, 시스템 시뮬레이션에는 Simcenter Amesim, 최적화에는 HEEDS, 그리고 CFD 작업에는 Simcenter STAR-CCM+를 사용합니다.

협력을 통한 발전

"Siemens는 인내심을 가지고 기다립니다." NEVS의 업무와 지원 담당 팀장인 Jessica Svensson은 이렇게 말합니다. "엔지니어링 프로세스를 변경하는 건 쉬운 일이 아니죠. 그런데 우리는 직접 행동하면서 배우고 있어요. 그래서 Siemens가 훌륭한 파트너라는 겁니다. 물론 스스로가 다음 단계에 대해 확신하지 못할 때도 있었지만, 우리는 늘 힘을 합해 함께 앞으로 나아갈 길을 찾았어요."

팀은 서비스형 모빌리티라는 아이디어가 성공하려면 개인 소유 자동차보다 더 나은 옵션을 만들어야 한다는 사실을 깨달았습니다. 이런 이유로 NEVS는 많은 시간과 에너지를 투자하여 Sango를 개발했는데, Sango는 고급 셔틀 스타일의 차량 공유용 EV(전기차)/AV(자율주행차)입니다. 6개의 이동식 시트와 프라이버시 월을 갖춘 Sango는 개별 전용 공간에서 친밀한 분위기를 조성하는 맞춤형 패밀리 섹션에 이르기까지, 편안하고 편리한 여정을 돕는 다채로운 실내 공간을 제공합니다.

한편 NEVS는 여기에 만족하지 않았습니다. Sango 자체만으로는 지속 가능한 모빌리티의 발전을 이룰 수 없습니다. 그것은 마치 소프트웨어 없는 컴퓨터를 사용하는 것과도 같습니다. 이런 이유로 Sango는 자체 모빌리티 에코시스템인 PONS와 함께 제공됩니다. PONS에는 자율주행 Sango를 위해 연결된 사용자 인터페이스(UI), 고객 상호 작용을 위한 Okulo 앱, 시의회 및 대중 교통 당국과 같은 운영자를 위한 Koro 차량 관리 솔루션 등이 포함되어 있습니다.

숙련된 CAE(Computer-Aided Engineering) 사용자인 Svensson과 그녀의 팀은 엔지니어가 여러 소프트웨어 사이를 오가면서 시간을 낭비하고 자주 실수를 한다는 사실을 깨달았습니다. 이 팀은 현실에 안주하지 않고 CAE 리드 타임을 줄이고 CAD(Computer-Aided Design)와 CAE를 보다 긴밀하게 연계하기 위한 잠재적인 솔루션을 검토하기로 결정했습니다.

시뮬레이션 도입

이전 방식의 작업에서 NEVS CAE 팀은 시스템으로부터 CAE 데이터를 가져와 병렬 소프트웨어 도구 안에서 이 데이터를 세분화하곤 했습니다. CAD 측에 변경 사항이 있을 때 CAE 팀은 제어 팀에서 확인을 마칠 때까지 이러한 변경 사항을 수신하지 못하는 경우가 있었습니다. 불완전한 데이터를 사용했기에 많은 오해가 있었고 여러 번의 잘못된 결정이 이루어졌습니다. 새로운 프로세스를 도입하면서 상황은 바뀌었습니다. NX의 CAD 설계와 Simcenter의 CAE 시뮬레이션은 Teamcenter Simulation을 통해 정확한 디지털 스레드로 연결됩니다.

Teamcenter Simulation을 사용하면 팀에서 CAD 및 CAE 데이터를 관리할 수 있으므로 모두가 항상 최신 정보를 토대로 작업할 수 있습니다. 또한 통합된 소프트웨어는 프로세스의 분주한 업무를 자동화하여 공통 규칙에 따라 애플리케이션별 CAE 어셈블리를 생성한 후 그 결과를 CAD 설계자에게 직접 전송합니다.

NEVS의 CAE 제품 소유주인 Shengnan Zhuang은 "우리는 디지털 스레드를 활용한 프로세스를 개발하기 위해 Siemens와 긴밀히 협력했습니다. 이에 따라 특정 시점에서 시뮬레이션 모델과 CAD의 관련성을 알 수 있게 되었죠."라고 말합니다. "각 반복에 대해 설계에서 시뮬레이션까지 포괄하는 이러한 추적 가능성은 매우 중요합니다. 우리는 시뮬레이션 결과가 현재 설계를 잘 반영하는지 제대로 알고 있어야 합니다."

"신뢰할 수 있는 디지털 스레드로 얻을 수 있는 두 가지 중요한 이점은 시간 절약과 확실한 품질입니다."라고 Svensson은 설명합니다. "이전에는 반복되는 수작업이 많았습니다. 메싱 및 연결이 자동화됨에 따라 상황은 바뀌었죠. 차량을 개발하는 엔지니어에게 CAE 결과를 갖고 더 빠르게 응답할 수 있게 되었어요.

"제품을 빨리 시장에 내놓는 것이 중요합니다. 그러려면 차량을 개발할 때 올바른 도구를 사용해야 해요. 새로운 평가를 수행해야 할 때 꽤 많은 단계를 줄일 수 있으니까요. 언제나 안심하면서 정확한 데이터를 사용할 수 있습니다. 모든 정보는 조직 전체에 투명하게 공개됩니다."

2024년을 목표로 한 파일럿 프로젝트에 힘입어 Sango와 PONS는 조만간 거리를 누비게 될 것입니다.

시뮬레이션의 완벽한 활용

Teamcenter 백본과 Teamcenter Simulation 덕분에 전체 CAE 프로세스가 CAD와 통합되었지만, 진정한 디지털 발전과 프로세스 개선을 위해서는 아직도 더 많은 길을 가야 합니다.

예를 들어, CAE 차량 동역학 팀은 초기 설계 및 개념 단계에서 HEEDS를 광범위하게 사용하여 가능한 최상의 서스펜션과 구동계 옵션을 선택합니다. 개방형 플랫폼인 HEEDS는 사내 도구의 데이터 및 모델과 직접 연동됩니다.

"우리는 최적화에 대한 기존의 접근 방식으로 시작했어요."라고 NEVS의 차량 동역학 부문 CAE 엔지니어인 Darshan Vachhani는 설명합니다. "하지만 제대로 작동하지 않았고 제시간에 결과가 나오지 않았습니다. 초기 프로세스의 이 추가적인 단계로 인해 이미 작업은 지연되고 있었죠. 일반적인 서스펜션을 설계할 경우, 많으면 각각 30~35개의 옵션이 있는 10~12개의 변수나 하드 점이 생겨날 수 있어요. 우리의 목표에 맞는 모든 옵션을 수작업으로 검토하는 데 일주일 이상이 소요됩니다.

"HEEDS와 우리의 사내 도구 덕분에 한 시간 안에 2,000번의 설계 반복을 실행할 수 있습니다. 그래서 하루만 작업하면 초기 결과를 얻을 수 있습니다."

그 결과 초기 단계 설계 옵션을 파악하는 작업이 80% 줄어들었습니다. 따라서 보다 많은 시간을 들여 최적의 설계 옵션을 평가, 포스트프로세스하고 찾을 수 있으므로 프로세스 초기에 이미 성숙한 설계를 완성합니다.

Vachhani는 "현재 우리는 일반적으로 3~4회의 반복 루프를 실행하여 최종 설계에 도달합니다."라고 말합니다. "이는 매우 효율적이며, 우리는 HEEDS를 설계 프로세스에 추가로 통합할 계획입니다."

Polarion을 사용하여 협업 지원

NEVS는 통합 ALM(애플리케이션 라이프사이클 관리) 소프트웨어인 Polarion을 활용하여 다양한 소프트웨어 환경 내에서 원활한 협업을 지원하는 동시에 하이브리드 작업 공간에서 모두가 최신 상태를 유지하도록 합니다. Polarion은 NEVS의 추적 가능성을 구현한 핵심 요소입니다. Polarion을 사용하면 모든 제품 개발 및 프로젝트 관리 정보를 위한 단일 통합 솔루션을 통해 팀과 프로젝트를 연결하고 애플리케이션 개발 프로세스를 개선할 수 있습니다.

견고한 기반 구축

NEVS가 생산 지향적인 프로세스로 전환하면서 전체 팀은 Siemens Digital Industries Software의 소프트웨어, 서비스 및 파트너가 디지털 에코시스템을 위한 견고한 기반을 구축한다는 사실을 깨닫게 되었습니다.

NEVS의 메카니컬 하드웨어 엔지니어링 팀장인 Christian Bromander는 "개발 또는 생산 단계에서 발목을 붙잡는 레거시 시스템을 사용할 수는 없어요."라고 말합니다. "우리에게는 더 큰 변화를 일구어 낼 수 있는 가능성이 있으며, 이를 위해서는 소프트웨어와 도구를 최대한 활용해야 합니다."

Teamcenter, NX, Simcenter 및 Polarion에서 제공하는 디지털 스레드 덕분에 CAE 팀은 중요한 엔지니어링 작업 및 문제 해결에 더 많은 시간을 할애하고 메싱 및 포스트프로세싱 같은 반복 작업에 소요되는 시간은 줄일 수 있습니다. 설계 팀은 전문가의 정확한 엔지니어링 데이터를 바탕으로 수월하게 공동의 의사 결정을 내립니다. CAE 전문가는 HEEDS와 같은 전문 솔루션 덕분에 초기에 설계 성숙도를 높일 수 있습니다. NEVS 디지털 워크플로의 여러 요소를 크게 개선하는 Teamcenter를 사용하면 모든 것을 하나로 연결할 수 있습니다. 이러한 모든 이점은 지속 가능한 서비스형 모빌리티 솔루션이라는 NEVS의 전반적인 목표에 기여합니다.

Svensson은 "우리는 차량 평가 프로세스를 개선하여 즉각적인 투자 수익을 거둘 수 있었습니다."라고 말합니다. "처음에는 사이클 타임을 6주에서 3주로 50% 단축했습니다. 우리의 목표는 필요할 때마다 차량의 실시간 상태를 파악하는 것입니다. 바로 그러한 목표에 도달하는 중입니다.

"엔지니어의 입장에서 얼마나 굉장한 일인지 생각해 보세요. 마치 차량 프로젝트의 진행 상황을 스냅샷으로 찍는 것과도 같습니다. 즉, 필요할 때마다 사진을 찍기만 하면 됩니다.

"우리가 성공한 이유 중 하나는 Siemens가 공통의 비전을 믿었기 때문이라고 생각해요. 우리는 디지털화를 통해 세상을 더 낫게 바꾸는 방법에 대해 공통된 비전을 갖고 있었죠."

디지털화 로드맵 확장

현재 NEVS와 Siemens는 더 스마트하고 지속 가능한 모빌리티 솔루션을 만들기 위해 디지털화 로드맵을 확장하고 있습니다.

Svensson은 "우리는 계속해서 더 많은 시뮬레이션 및 디지털화 작업을 완전하고 정확한 디지털 에코시스템에 통합하기를 바랍니다."라고 말합니다. "Sangos가 도심 곳곳을 누비고 다닐 때 100%의 정확도와 추적 가능성이 필요합니다. 즉, 우리의 디지털 트윈이 정확한지 알아야 합니다.

"대량 생산 환경으로 나아가는 우리는 Siemens와의 긴밀한 협력을 통해 훨씬 더 새로운 디지털 도구를 개발 및 구현할 수 있기를 기대합니다."