자동차 산업의 Industry 4.0 트렌드에 따라 프로세스 자동화, 네트워크화된 운송 로봇, 생산 프로세스의 디지털 모델링, IoT 센서 통합 등이 진행된 BMW의 공장. 

카 메이커의 성공은 다양한 고객 요구, 새로운 기능, 소프트웨어와 함께 증가하는 복잡성을 성공적으로 관리하면서 이를 위한 제조의 미래를 민첩하게 받아들이는데 있다. 이를 위해 모든 개발, 엔지니어링, 매뉴팩처링, 물류, 공급망 등에 이르는 모든 데이터를 현장과 연결하면서 스마트한 제조, 공장을 달성해야한다. 또한 기존 장비, 툴의 현대화, 정보·운영기술(IT/OT)의 융합이 요구된다. 여기서 IT는 모든 것을 상위 수준에서 관리, 모니터링하는 핵심 중 하나다. BMW 그룹의 IT 전문가들은 회사의 모든 부서를 위한 디지털 애플리케이션을 만들고, 이 혁신적인 솔루션들로 BMW의 전체 디지털화를 직접 지원하고 있다. BMW에게 IT는 단지 차량 IT에 관한 것이 아니다. 

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr












BMW Group IT는 회사의 모든 비즈니스 프로세스에서 디지털이 커다란 잠재력을 갖고 있기 때문에 전 영역의 BMW 밸류체인과 그 이상의 영역에서 침투해 디지털 솔루션을 개발하고 운영하고 있다. BMW GROUP IT의 목표는 인공지능, 머신러닝, 블록체인, 에지 컴퓨팅과 같은 기술의 잠재력을 새로운 수준으로 끌어올리는 것이다. 또 솔루션의 범위는 감성적인 가상경험과 시뮬레이션으로부터 디지털 팩토리와 제품 생산의 메타버스에 이르기까지 다양하다. 전체적인 ‘SAP 변환’ 뿐만 아니라 전 세계 모든 Group IT 사업장과 각 부분 전문가들을 지원할 최고의 IT 인재를 영입하는 것도 이들의 임무다. BMW Group IT에는 이미 29개국, 60여 국적의 혁신적인 팀원들이 활동하며 지금까지 기업의 유연성과 고객의 혜택을 극대화하는 개방형 플랫폼 기반 아키텍처를 통해 무려 1만 1,000개 이상의 애플리케이션을 개발 활용해 왔다. 심지어 이들은 디지털 혁신을 위한 새로운 애플리케이션 시나리오를 작성하면서 IT에 대해 잘 알지 못하는 동료들도 이런 솔루션을 독립적으로 사용하고 작업 환경의 디지털화에 적극적으로 참여할 수 있도록 하고 있다. 

BMW Group IT가 BMW의 혁신에 대해 어떻게 작동하는지는 인하우스 물류의 자동화, 에지 에코시스템(Edge Ecosystem), AIQX(Artificial Intelligence Quality Next), 어쿠스틱 애널리틱스(Acoustic Analytics), 딩골핑의 이노베이션 허브(Innovation Hub) 등을 통해 엿볼 수 있다. 



BMW IT, R&D, 프로덕션의 초점  




물류 자동화와 클라우드  
 
다른 많은 선진 OEM, 티어 1의 스마트 팩토리처럼 BMW의 공장은 BMW iFACTORY라 명명된 미래의 공장으로 가고 있다. 여기서 인하우스 물류 자동화, 자율이동, 스마트 로봇 등은 BMW iFACTORY의 일부 구성요소에 불과할 뿐이다. (BMW의 미래 생산은 LEAN, GREEN, DIGITAL의 세 가지 핵심 기둥에 따라 매우 유연하고 효율적인 프로세스, 자원의 의식적인 사용과 재사용, 모든 제조 단계의 심층적인 디지털화를 추구하고 있다.) 

BMW 공장 안을 들여다보면 Group IT가 그룹의 프로세스에 미치는 영향을 알 수 있다. 플로어 위를 움직이는 운송 로봇은 보이지 않는 경로를 따라 A에서 B로 부품과 컴포넌트를 가져간다. 이것들은 신호에 맞춰 동작하고 서로의 길을 양보하며 적시에 목적지에 도착한다. 지치지 않고 자율적으로 동작하는 스마트 운송 로봇은 BMW 그룹 내에 500대 이상이 있는데, 하루 1만 4,000건 이상의 운송을 수행하고 있다. 

자율이동 포크리프트, 로봇 등 500여대의 스마트 운송 로봇은 이미 전 세계 11개 BMW 공장에서 사용되고 있고 그 수치는 갈수록 높아지고 있다. 수동 프로세스를 자동화하는, 불과 몇 년 전에 인하우스에서 개발된 물류 제어 시스템은 BMW Group Production에서 가장 큰 클라우드 호스팅 IT 시스템이 됐다. 자체 개발의 목적은 자율 물류를 위한 제어 플랫폼을 스스로 개선하고 다양한 브랜드의 물류 차량이 통합될 수 있도록 하는 것이다. 현재 전 세계 40명 이상의 소프트웨어 개발자가 이 플랫폼에서 일하고 있고, 각 개발자는 팀의 역동성을 높이고 창의적인 솔루션을 창조하기 위해 각자의 관점을 제공하고 있다.

표준화된 클라우드 솔루션이 공장에 제공되면서 IT 전문가가 아니더라도 로컬 플랜트 관계자의 요구에 특별히 맞춘 환경과 툴을 개발할 수 있다. 컴퓨터 게임처럼 간단하고 명확한 개발자 튜토리얼을 통해 로컬에서 솔루션을 배포하고 필요할 경우 매일 적응하면서 시스템을 유연하게 사용할 수 있다.




자율이동 포크리프트, 로봇 등 500여대의 스마트 운송 로봇은 이미 전 세계 11개 BMW 공장에서 사용되고 있고 그 수치는 갈수록 높아지고 있다. BMW는 AI 및 시각화 기술을 기반으로 구축된 물류 로봇을 활용해 자동차 공정을 혁신하기 위해 NVIDIA의 Isaac platform을 채택했다.  



에지 에코시스템 

공장 내 로봇의 자유로운 이동은 BMW Group IT가 특별히 개발한 또 다른 혁신인 에지 에코시스템(Edge Ecosystem)에 의해 가능해진다. 이 시스템은 적재 램프, 게이트 등의 장비를 중앙에서 제어할 수 있어 자율이동 로봇이 쉽게 이동할 수 있도록 한다. 또 시스템 제어와 관련된 수동 작업을 크게 줄일 수 있다. 

BMW iFACTORY의 또 다른 중요 구성요소인 이 에지 에코시스템은 스마트 생산의 핵심적인 기여자이자 혁신적인 컨셉에 기반을 두고 있다. 클라우드 지원을 통한 현장 생산제어 이면의 아이디어는 산업 애플리케이션을 스마트폰의 앱처럼 사용하기 쉽게 만드는 것이다. 이전에는 현장에서 개별 산업용 PC(IPC)에 소프트웨어를 수동으로 설치하는 것이 최신 기술이었지만, 실패와 오류가 발생했을 때 관련 유지보수 작업이 대규모였고, 프로덕션의 완전 디지털화에도 영향을 미쳤다. 그러나 에지 에코시스템이 드라마틱하게 변함에 따라 BMW Group IT는 처음으로 에지 에코시스템 작업을 시작한 지 3년만인 현재, 클라우드 기반 관리 플랫폼으로 BMW 그룹 생산 네트워크 전체 IPC를 제어하고 있다. 따라서 공장과 클라우드 사이 인터페이스에 있는 에지 장치로서 IPC는 이제 현장에서 누구나 사용할 수 있는, IT에 대한 지식이 전혀 필요하지 않은 것이 됐다.

사용자 프로세스에 대한 애플리케이션이 자동으로 설치되고 IPC 유지보수는 에지 에코시스템 사용자 인터페이스를 통해 원격으로 수행된다. IPC에 장애가 발생하면 마우스를 클릭해 클라우드의 디지털 트윈에서 예비 로컬 IPC로 컨피규레이션을 전송하기만 하면 운영을 재개할 수 있다. 에지 에코시스템을 통해 BMW Group IT는 단일 중앙 사무소에서 전 세계에 걸쳐 프로덕션 애플리케이션을 배포, 구성, 관리할 수 있다. 또, 일반적으로 소프트웨어 개발자와 IT 전문가는 전문 부서와 긴밀히 협력해 궁극적으로 고객인 프로덕션 관계자가 필요로 하는 사항을 심층적으로 이해한다. 이 접근방식에서는 프로세스보다는 솔루션을 사용할 인력에 초점을 맞춘다. 이런 협업을 통해 IT 전문가들은 작업 목표뿐만 아니라 작업의 영향을 직접 경험할 수 있다.



BMW의 에지 에코시스템은 마이크로소프트와 롤랜드버거가 수여하는 ‘마이크로소프트 인텔리전트 매뉴팩처링 어워드(Microsoft Intelligent Manufacturing Award) 2021’에서 ‘Envine’ 부문 수상작이기도 하다.     


 
디지털 품질 보증을 위한 AI 
AIQX와 어쿠스틱 애널리틱스 

에지 장치는 IT 및 OT 시스템과 통합돼 인공지능과 머신러닝을 활용함으로써 제조환경의 지속적인 모니터링, 예측, 자체 구성을 지원할 뿐만 아니라 품질에도 기여한다. AIQX(Artificial Intelligence Quality Next)는 iFACTORY의 품질에 대한 것으로, 생산라인을 따라 카메라를 활용해 보닛이나 도어락과 같은 곳에 부착된 BMW 배지 등 신차의 다양한 요소와 디테일에 초점을 맞춘 새로운 IT 플랫폼이다. 

생산 전문가, 소프트웨어 개발자, 데이터 과학자로 구성된 글로벌 학제 간 팀을 통해 BMW 그룹 내에서 개발된 AIQX에 의해 새롭게 조정된 프로세스는 인공지능, 더 정확하게는 딥러닝 기반 컴퓨터 비전을 기반으로 한다. 카메라는 매우 자동화된 품질 관리를 순식간에 수행해 이전의 그 어떤 것보다 효율성을 높인다. 생산라인의 카메라는 지속적인 실시간 차량 로컬리제이션과 해당 이미지를 클라우드 기반 AIQX 플랫폼으로 직접 전송함으로써 트리거된다. 그곳에서 이전에 받은 이미지로 오류 감지에 대해 훈련된 딥러닝 알고리즘을 기반으로 인공지능으로 분석된다. 하지만 이제는 합성으로 생성된 이미지 데이터를 사용해 훈련 프로세스의 속도를 더욱 높일 수 있다. 이미 전 세계 모든 BMW 그룹 공장에서 사용되면서 차량 생산의 엔드 투 엔드 품질 관리 사이클에 혁명을 일으키고 있다.

또 다른 최신 IT 애플리케이션은 어쿠스틱 애널리틱스다.  
BMW 딩골핑 공장에서 새로 조립된 BMW 7 시리즈가 고객에게 인도되기 전 짧은 테스트 트랙을 따라 자율주행할 때, 운전자가 없기 때문에 순수한 운전의 즐거움을 저해할 수 있는 원치 않는 소음이 있는지 아무도 들을 수 없다. 따라서 이 시스템은 AI 모델을 사용해 차량을 고객에게 인도하기 전 최종 제어수단으로 자동화되고 객관적인 오디오 기반 품질 점검을 수행한다. 주행 사운드는 카시트에 부착된 마이크에 의해 녹음되고 인공지능에 의해 분석, 분류된다. 원치 않는 소음은 사전에 목적을 위해 훈련된 머신러닝 모델에 의해 감지된다. AI에 의한 이 음향 검사의 장점은 분명하다. 자동화된 프로세스가 더 빠르고 효율적이며 소리에 대한 주관적인 인식을 제거한다는 것이다.





AIQX는 iFACTORY의 품질에 대한 것으로, 생산라인을 따라 카메라를 활용해 보닛이나 도어락과 같은 곳에 부착된 BMW 배지 등 신차의 다양한 요소와 디테일에 초점을 맞춘 새로운 IT 플랫폼이다.



BMW Innovation Hub      

딩골핑의 BMW Innovation Hub는 미래 기술을 테스트하기 위한 실험실로서 2022년에 개장돼 (220 m2) 아이디어의 공유 및 테스트를 위한 창의적인 공간을 제공하고 있다. Innovation Hub의 고객은 BMW 그룹의 각 부서들로서 그들은 아이디어를 가지고 온다. 그리고 그 제안들이 전 세계 여러 BMW 그룹 사업장에서 실행 가능한 솔루션으로 판명될 경우, IT 전문가와 부서의 전문가가 교육자 및 파트너(Microsoft, Intel, NTT 등)와 협력해 현실화되기 시작한다. BMW Group IT 전략의 목표는 인하우스에서 개발한 앱을 전 세계에서 사용하기 위한 클라우드, 에지, 스트리밍 기술에 대한 것이다. 따라서 Innovation Hub는 5G, WLAN, 지역뿐만 아니라, 다른 클라우드 서비스의 놀이터이자 테스트베드다. 





딩골핑의 BMW Innovation Hub는 미래 기술을 테스트하기 위한 실험실로 BMW 그룹의 각 부서들이 아이디어를 가지고 온다.


 

AEM_Automotive Electronics Magazine