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아우디, 가상 현실 및 3D 스캔으로 e트론 GT 디지털 생산

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2020-12-18 09:49:48

본문

아우디 e- 트론 GT는 프로토 타입없이 생산이 계획된 아우디 최초의 모델이다. 3 차원 건물 스캔, 기계 학습 프로세스 및 가상 현실 사용을 포함하여 여러 기술 혁신을 통해 이를 가능하게 했다. 절차 및 직원 작업과 같은 모든 조립 프로세스는 실제 대응 부품을 가장 세부적으로 모델링하는 가상 공간에서 테스트되고 최적화됐다. 가상 계획이 사이트 경계를 넘어 사용되어 코로나 바이러스가 유행하는 동안뿐만 아니라 출장이나 해외 출장없이 디지털 연결 작업을 수행할 수 있다. 3D 스캔과 가상 공간의 계획은 프로세스를 보다 효율적이고 지속 가능하게 만든다. 아우디의 디지털 생산 프로세스를 문답식으로 정리한다.(편집자 주)

 

Q : 가상 계획은 어디에 사용되며 3D 스캔이 왜 그렇게 중요한가? 

 

A : 새로운 아우디 모델의 생산을 위한 기존의 계획 과정에서 다양한 프로토 타입이 사용된다. 차량 프로토 타입은 초기 계획 단계에서 수작업으로 제작된 부품이 포함된 일회성 모델로 제작된다. 이는 시간과 비용이 많이 드는 작업이다. 조립 계획은 이러한 프로토 타입을 사용하여 이후 생산 프로세스를 정의하고 최적화한다. 

 

직원의 업무는 무엇인가? 직원이 부품에 최적으로 액세스하려면 부품을 어디에 배치해야 하는가? 직원이 직접 부품을 잡고 설치할 수 있는가? 그것을 하기 위해 어떻게 움직여야 하는가? 다른 부분이 방해가 되는가? 그는 어떤 도구가 필요한가? 

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e트론 GT의 생산 계획 과정에서 이러한 질문은 전적으로 가상 세계에서 도출되고 답변됐다. 모든 단계와 모든 행동은 가상 현실을 사용하여 디지털 공간에서 테스트됐다. 가상 계획의 목표는 차량의 이후 생산 과정에서 모든 프로세스가 완벽하게 맞물리고 라인을 따라주기가 원활하게 조정되도록 하는 것이다. 이를 위해서는 생산 홀의 모든 세부 사항을 정확하게 모델링하고 확장해야 한다. 여기에서 3D 스캔이 시작된다. 특수 하드웨어 및 소프트웨어를 사용하여 모든 장비, 도구 및 선반을 포함한 실제 생산 시설의 가상 복제를 만든다.

 

e트론 GT가 생산되는 네카즐룸 공장의 새로운 디지털 계획 방법 덕분에 이 모델을 기반으로 미래의 생산을 가상으로 몇 년 전에 미리 계획 할 수 있다.


Q : 3D 스캔은 어떻게 작동하며 인공 지능은 어떤 역할을 하는가?

 

A : 스캐너 (하드웨어)는 해당 데이터를 생성하는 데 필수적이다. 높이는 약 2 미터 (6.6 피트)이며 직원이 공간에서 이동할 수 있도록 4 개의 바퀴에 장착되어 있다. 상단에는 라이다(LiDAR : Light Detection and Ranging) 장치와 3 개의 추가 레이저 스캐너 및 카메라가 있다. 공간을 스캔하는 동안 두 가지 프로세스가 동시에 수행된다. 광각 카메라는 공간의 사진을 찍고 레이저는 공간을 정밀하게 측정하여 주변의 3 차원 점 구름을 생성한다. 

 

네카즐룸 현장에서만 25만 평방 미터 (2,690,977.6 평방 피트)의 생산 홀 공간이 이미 이 기술을 사용하여 스캔됏다. 그러나 생성된 포인트, 이미지 및 데이터 세트를 기존 계획 시스템에서 사용할 수 있는 사용 가능한 전체 이미지로 변환하는 것은 하드웨어와 소프트웨어 간의 상호 작용이다. 여기에 사용된 소프트웨어는 인공 지능과 기계 학습을 기반으로 한 사내 개발이다.

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포인트 클라우드와 사진이 결합되어 구글 스트리트 뷰에서 볼 수 있는 것과 유사한 3 차원의 사실적인 공간을 생성한다. 비율과 크기는 실제 크기와 실제와 일치한다. 또한 이 소프트웨어는 공간에 있는 기계, 선반 및 시스템과 같은 모든 물체를 자동으로 인식한다. 스캔할 때마다 자동으로 학습하여 물체를 더욱 정확하게 인식, 구별 및 분류한다. 

 

예를 들어, 시스템은 선반과 철골 빔을 구분한다. 선반의 위치는 나중에 프로그램에서 변경할 수 있으며 가상 공간에서 재배치 할 수 있다. 강철 빔은 할 수 없다. 이러한 데이터를 통해 모든 시작 지점에서 스캔된 생산 시설을 가상으로 살펴볼 수 있으며 계획 프로세스에서 직접 사용할 수 있다.

 

Q : 가상 현실을 사용한 가상 계획은 이미 어디에 사용되고 있으며 어떤 이점이 있는가? 

 

A : e트론 GT는 조립 절차 및 관련 물류 프로세스를 물리적 프로토 타입없이 가상으로 독점적으로 테스트 한 브랜드 최초의 차량이다. 이를 위해 차량 데이터, 자재 취급, 장비, 도구 및 계획된 프로세스가 포함된 계획된 어셈블리의 전체적인 가상 모델이 소위 디지털 모델로 준비된다. 3D 스캔은 이것의 한 요소이다. 

 

아우디의 가상 조립 계획을 담당하는 Andrés Kohler가 설명하는 것처럼 디지털 모델은 추가 혁신의 기반이다. “여기 Audi에서 개발한 VR 솔루션과 디지털 모델 덕분에 전 세계의 동료들은 이제 가상 공간에서 만나 미래의 생산 시설 한가운데서 자신을 찾을 수 있다. 계획된 절차를 수행할 때 디지털 작업자의 어깨 너머로 볼 수 있다. 또한 우리 애플리케이션의 모든 부품 변형에 대해 계획된 프로세스를 경험하고 최적화 할 수 있다. " 

 

결과는 VR 애플리케이션을 기반으로 직원 교육에 사용될 수 있다. 이러한 새로운 가능성은 이제 점점 더 많은 추가 프로젝트와 여러 사이트에서 사용되고 있다. 예를 들어, 3P 워크숍 (3P = 생산 준비 프로세스)이 멕시코 산호세 치파의 아우디 현장에서 열렸으며 잉골슈타트의 프로젝트 팀원도 참여했다. 

 

디지털 아바타로서 완전히 가상으로 전문가들은 아우디 Q5 페이스 리프트 및 VR의 새로운 Q5 스포츠백 생산을 논의하고 계획했다. 아우디는 조립 프로세스를 디지털 방식으로 계획한다. 모든 조립 절차는 인체 공학적 측면 또는 조립 라인을 따라 기계, 선반 및 부품의 정확한 배열과 같이 실시간으로 공동으로 정의되고 테스트된다. 아우디는 디지털 모델을 포함한 포괄적인 VR 솔루션 개발을 위한 그룹 리더다. 이 프로젝트는 그룹 프로젝트로서 아우디의 리더십 아래 브랜드 라인 전반에 걸쳐 계속되고 있으며 점점 더 많은 사이트에 배포되고 있다.

 

Q : 가상 컨테이너 계획은 어떻게 작동하는가? 

 

A : 가상 계획은 프로세스 및 작업 절차에만 국한되지 않는다. 특수 적재 컨테이너라고 하는 민감한 부품의 운송 및 보관을 위한 컨테이너와 같은 물체도 이 기술을 사용하여 계획 할 수 있다. 전기 모듈 또는 내부 부품과 같이 e트론 GT의 개별 특히 민감한 부품을 위한 이러한 컨테이너는 철과 강철의 여러 물리적 프로토 타입을 사용하는 대신 아우디의 교차 사이트 및 교차 분할 가상 현실 애플리케이션을 사용하여 계획됐다. 

 

가상 컨테이너 계획은 다음과 같이 작동한다. 모든 부품에 대한 데이터 세트가 있으므로 VR 애플리케이션에서 직접로드하고 확장 할 수 있다. 3P 워크숍에서와 같이 서로 다른 사이트의 여러 직원이 가상 공간에서 만나서 부품을 사용하여 완벽하고 맞춤화 된 적재 캐리어를 확인한다. 물류, 조립 계획, 산업 안전, 품질 보증, 자재 흐름 계획 및 공급 업체의 직원이 이 프로세스에 참여한다. 

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디지털 펜을 사용하여 가상 컨테이너에 변경 사항을 표시한다. 컨테이너는 이 과정에서 로드 및 언로드되고 이동 및 측정된다. 운송 중 부품의 최적 안전은 이 계획의 목표 중 하나다. 그러나 직원이나 로봇은 부품을 쉽게 잡고 로드 캐리어에서 제거할 수 있다. 가상 설계가 완료되면 데이터를 간단히 내보내고 특수로드 캐리어를 제조한다.

 

Q : 가상 계획을 지속 가능하고 생태적으로 만드는 이유는 무엇인가? 

 

A : 때로는 적을수록 좋다. 따라서 가상 계획을 지속 가능하게 만드는 세 가지 요점이 있다. 

 

더 적은 리소스 : 물리적 프로토 타입이 없는 Audi e-tron GT의 가상 계획은 시간뿐만 아니라 재료 및 리소스도 절약했다. 특수화물 운반 대와 가상 컨테이너 계획도 마찬가지다. 철과 강철의 프로토 타입을 만들려면 자원과 에너지가 필요하다. 가상 계획은 많은 경우에 이 단계를 불필요하게 만든다. 

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낭비 감소 : 특수한 적재 캐리어가 아닌 민감한 부품이 맞춤형 보호 라이닝이 있는 범용 적재 캐리어로 운송되는 경우가 많다. 이 보호 라이닝은 항상 순전히 일회용이지만 맞춤형 용기를 사용하면 불필요하다. 따라서 가상 계획은 낭비를 직접적으로 줄인다. 

 

출장 감소 : 지속가능성과 환경 보호가 주요 목표다. 그러나 코로나 바이러스가 유행하는 시기에는 출장 횟수를 최대한 줄여야 하는 건강상의 이유도 있다. 가상 계획은 여기서 주요 기여자다. 한때 물리적 회의가 필요했던 프로세스가 이제 가상 공간에서 가능하다.

 

Q : 가상 계획은 어떤 미래 관점을 열어주는가? 

 

A : 가상 현실 및 3D 스캔 : e트론 GT의 디지털 계획 생산 디지털 모델은 가상 공간에서 더 많은 가능성을 위한 기반이다. 디지털 모델, 3D 스캔 및 가상 현실 응용 프로그램을 포함한 가상 계획의 가능성을 3D 프린팅의 가능성과 결합하면 향후 혼합 현실에서 3P 워크샵을 수행 할 수도 있다. 개별 부품은 3D 프린터를 통해 즉시 생산되고 약간의 리소스 만 생산된다. 

 

이를 통해 부품의 햅틱 및 무게 평가와 같은 가상 공간의 개별 요소를 물리적으로 테스트할 수 있다. 두 세계의 장점을 결합한 핵심 단계이다. 가상 세계에서 아바타를 통한 가상 회의 및 협업은 점점 더 외국 업무와 장기 출장을 대체 할 수 있다. 3D 스캐너로 만든 공간을 디지털 실내 내비게이션에 사용하는 것은 오늘날 이미 가능하다. 그리고 공간에서 기계와 장비의 위치를 증강 현실을 사용하여 센티미터까지 계획할 수 있다. 

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