오클랜드 대학교 산업·시스템 엔지니어링과, 학생들을 Industry 4.0에 대비시키다

디지털 시대를 위한 엔지니어링 인재 양성

오클랜드 대학교 산업·시스템 엔지니어링 (ISE)과는 2005년 개설됐으며, 교수진은 전공을 대표할 키워드 기술을 선택해야 할 필요성을 느꼈습니다. 이들은 시뮬레이션, 인체공학, 품질, 린 (lean) 제조, 프로젝트 관리 등을 비롯한 교육 및 연구 프로그램의 모든 영역을 다루는 제품 라이프사이클 관리 (PLM)를 선택했습니다. ISE 과는 2009년 Siemens 글로벌 산학 파트너십 프로그램에 합류했습니다.

이 프로그램을 통해 ISE 과는 Tecnomatix® 디지털 제조 솔루션 포트폴리오 (Plant Simulation 솔루션, Jack™ 소프트웨어, Process Simulate 솔루션 등)와 Teamcenter™ 소프트웨어 도구, 교육 및 지원 등을 제공받았습니다. 산업·시스템 엔지니어링, 인체공학 및 작업 설계, 이산 이벤트 시스템의 컴퓨터 시뮬레이션과 같은 몇몇 기존 과정에도 위 솔루션을 비롯한 다른 PLM 도구가 통합됐습니다.

이 과정에서 학생들에겐 PLM 도구를 사용해야 하는 과제가 주어졌습니다. 예를 들어 산업·시스템 엔지니어링 과정 입문의 연구실 과제에서 학생들은 Plant Simulation을 사용해 생산 라인을 시뮬레이션하고 선택한 스테이션에서 사이클 타임 데이터를 수집합니다. 그 다음 이 데이터를 사용해 사이클 타임의 확률 플롯을 구성하고 시스템 성능을 분석합니다. 학생들은 과제를 완수할 수 있도록 Plant Simulation 사용법이 상세히 안내된 사용자 매뉴얼을 받습니다.

산업·시스템 공학과 조교수 Megan Conrad 박사는 이 과정에서 인체 모형인 Jack을 사용하는 것에 대해 이렇게 말합니다. "수업에서 Jack을 사용해 학생들은 다른 차원에서 인체공학적 문제를 시각화 할 수 있습니다. 학생들은 맞춤형 작업 공간이 작업자에 얼마나 잘 들어맞는지 확인할 수 있을 뿐만 아니라 타이밍 및 처리량 정보를 동시에 비교할 수 있으며, 허리 부상, 관절에 무리를 주는 자세 등과 같은 위험 요인을 최소화 할 수 있습니다. Siemens PLM Software 솔루션을 사용하는 체험형 과정을 통해 학생들을 여러 기업이 원하는 인재로 양성할 수 있습니다. 일부 ISE 학생들은 졸업하기도 전에 디지털 인간 모델링 분야에 취직하기도 했습니다."

이 대학교가 개발한 최초의 PLM 집중 과정의 이름은 Product Lifecycle Management 입니다. 이 과정은 PLM의 비즈니스 가치를 한 눈에 파악할 수 있는 완벽한 개요를 제공합니다. 과정 설명을 보면: "제품 라이프사이클의 시스템 엔지니어링 관리는 생성, 제조, 지속, 폐기의 네 단계로 구성됩니다. 모든 제품 데이터의 중앙집중식 관리와 이 데이터에 액세스하는데 사용되는 기술을 고려합니다. PLM에 CAD 통합, 요구사항 및 구성 엔지니어링 관리, 엔지니어링 사양 변화 관리, 프로세스 계획 등의 주제가 포함됩니다."

새로운 애플리케이션 중심 PLM 과정

산업 및 시스템 엔지니어링과 교수 Robert Van Til 박사는 "기존 과정에 PLM 소프트웨어를 사용한 후 학생들과 업계 측으로부터 매우 긍정적인 피드백을 받았습니다. 그러나 한 가지 분명한 문제가 있었습니다. 학생들은 사용법과 이 PLM 소프트웨어를 특정 문제에 적용하는 방법을 배웠으나, 이 소프트웨어 자체와 엔지니어링 설계 및 분석에 사용하는 방법을 더 자세히 알고 싶어했습니다. 학생들과 업계 측에서 받은 피드백을 보면 소프트웨어 작동법과 용도 등에 대해 더 자세히 알고 싶다는 내용이 있었습니다."

이러한 평가는 애플리케이션에 집중한 몇 가지 PLM 과정 개발로 이어졌습니다. 이 과정에서는 몇 가지 과제에 사용한 도구와 더불어 특정 PLM 소프트웨어 도구를 사용하는 방법을 다룹니다. 네 가지 과정이 개발됐으며, 현재도 진행 중입니다. PLM 애플리케이션 - 제품 데이터 관리 (Teamcenter); PLM Applications - 로봇 공학 (Process Simulate Robotics); PLM Applications - 인체공학 (Jack); and PLM Applications - 변경 관리 (Teamcenter).

예를 들어 PLM 애플리케이션 - 변경 관리 과정 설명을 보면: “제품 라이프사이클에 걸쳐 제품을 설계, 개발 및 관리하기 위한 복잡한 제품 정의, 기능 및 물리적 요구사항을 파악하는데 사용되는 PLM (Product Lifecycle Management) 소프트웨어 도구의 방법론 및 애플리케이션. 이 과정은 최신 PLM 도구와 애플리케이션을 직접 사용하는데 집중합니다."

대부분의 ISE 과정이 4학점인 것과 달리 PLM 애플리케이션 과정은 2학점이며, 강의 형식이 아닌 PLM 실험실에서 직접 체험하는 형식으로 진행됩니다. 학생들과 업계로부터 받은 PLM 애플리케이션 과정에 대한 초기 평가는 긍정적입니다. 추가 PLM 애플리케이션 과정 개발 시 이 피드백을 반영했습니다.

K-12 STEM으로 확장

산업·시스템 엔지니어링 과는 오클랜드 대학교 Pawley Lean Institute의 지원을 받아 실무 투입 준비가 완료된 고숙련 엔지니어를 필요로 하는 업계 수요와 엔지니어링 커리어로 나아가려는 학생 인재 공급 간 균형을 맞추기 위해 노력합니다. 두 팀은 대학에서 실습 경험을 제공하는 성공적인 참여형 프로그램을 통해 ISE 학생과 교수진을 K-12 학생 및 강사진과 연결시키는 과학, 기술, 엔지니어링 및 수학 (STEM) 파일럿 프로그램을 공동 개발했습니다.

이 프로그램은 산업 및 시스템 엔지니어링을 K-12 학생들이 향후 선택할 수 있는 커리어로 소개하겠다는 목적 하에 3년간 진행됐습니다. 고등학교 학생들과 선생님이 오클랜드 대학교 캠퍼스에 위치한 ISE과 시설과 연구소를 방문하는 형식으로 이뤄집니다. 향후 미시건주 동남부 지역으로 이 프로그램을 확대하기 위한 원거리 학습이 진행될 수도 있습니다.

고등학생들은 ISE 학생 및 교수진 및 지역 기업 자원봉사자들과 함께 린 제조와 PLM 영역에 집중하는 체험형 프로젝트를 수행합니다. 각 고등학교에서 약 20~25명의 학생이 참여하며, 3~4주에 걸쳐 3회 캠퍼스를 방문합니다. 학생들이 캠퍼스에서 2~3시간 정도 보내며 프로젝트에 참여합니다. 점심은 대부분 ISE 학생 라운지에서 해결합니다.

첫 방문 당시 학생들은 ISE 교육에 대한 간략한 소개를 받은 후 ATV (all terrain vehicles)을 제조하는 공장의 실제 시뮬레이션을 진행합니다. 두 번째 방문 시 이산 이벤트 시뮬레이션에 대한 소개가 이뤄지며, 이후 학생들은 첫 실습 당시 수집된 데이터를 사용해 Plant Simulation으로 ATV 공장 디지털 시뮬레이션을 진행합니다. 마지막 방문 시 학생들은 인체공학에 대한 간략한 소개를 받은 후 Jack을 사용해 인체공학 시뮬레이션을 진행합니다.

학생 참가자와 교사, 해당 세션에 참석한 학부모로부터 받은 K-12 STEM 프로그램 평가는 매우 긍정적이었습니다. Seaholm 고교 교사이자 2015-16 Albert Einstein Distinguished Educator Fellowship 수여자인 Doug Blatz는 "Seaholm 고교 학생들은 STEMx Research and Design이란 과정에 등록했습니다. 이 과정은 연구 및 엔지니어링 방식을 개발하며 지역 교수진과의 학외 연수 (externship)에 학생들을 참여시킵니다. 저희가 개발한 첫 학외 연수 가운데 오클랜드 ISE 과와 공동 개발 학습 과정도 있었습니다. 학생들은 상당히 유익한 경험을 했으며, 산업 및 시스템 엔지니어링 애플리케이션이 포함된 시뮬레이션에 참여하기도 했습니다. 예를 들어 학생들은 인체공학적 설계 프로토콜을 제공하는 Jack 소프트웨어 프로그램을 배웁니다. 또한 제품 라이프사이클 관리 분야로 커리어를 쌓을 수 있는 활로를 마련했습니다. ISE 과는 Sealom 고교를 비롯한 여러 고등학교와 PLM 작업을 진행하는 장기 STEM 파트너십을 체결했습니다" 라고 설명합니다.

차세대 엔지니어링 인재 역량 강화

Siemens PLM Software를 사용하는 오클랜드 대학교 학생들은 차세대 엔지니어링 기술을 함양하고 해당 분야 커리어로 나아갈 수 있는 기회를 얻었습니다.

산업·시스템 엔지니어링과 학부생 Russell Bauer은 "아직 재학 중이지만 최근 자동차 OEM 사에 취직돼 일하게 됐습니다. 모션 캡처와 가상 현실 등 최신 기술을 사용해 새로운 차량 출시 프로세스 속도를 단축하는 작업을 진행 중입니다. 오클랜드 대학교의 ISE 프로그램에 있는 인체공학 실습으로 모션 캡처에 대해 알게 됐으며, PLM 실습으로 최신 기술에 대한 지식을 얻게 됐습니다" 라고 말했습니다.

ISE 프로그램 졸업생인 John Katona는 최근 PLM 경험을 통해 일자리 얻기에 성공했습니다. "저는 학생 신분으로 Plant Simulation을 사용해 지역 병원 응급실 환자 유입 상태를 조사하는 컴퓨터 시뮬레이션을 생성했습니다. LinkedIn에서 제 프로젝트를 본 한 기업이 저에게 연락해 인터뷰를 진행했으며, 당일 자사 시뮬레이션 그룹에서 일 해달라는 요청을 받았습니다."