순환형 IoT 소프트웨어와 데이터를 활용한 시스템 시뮬레이션의 가치

작성자: Hedley Apperly
  • 5/8/2017
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사물 인터넷(IoT)이 아직 생소한 엔지니어들이 많지만 이러한 변화의 중심에 선 지금 복잡한 시스템의 설계와 검증을 위한 모범 사례를 적용해야 합니다. 모델 및 시스템 시뮬레이션을 사용하여 조기에 문제를 식별하고 수정할 뿐 아니라 개발한 제품이 원래 요구사항을 충족하고 예상한 대로 수행되는지 확인하는 방법을 아래에서 알아보시기 바랍니다.

제품 관계자의 동의 확보

IoT 시스템 모델링은 프로토타입 이전에 스마트 제품을 시뮬레이션할 수 있는 새로운 기회를 제공하므로, 소프트웨어와 센서를 구축하기 전에 매시업과 응용 프로그램, 데이터 연결을 테스트할 수 있습니다. IoT 시스템을 모델링한 후 모델을 시각적으로 시뮬레이션하면 제품 관계자들이 제안된 설계와 문제를 이해하고 해결 방법에 동의하는 데 도움이 됩니다.

한 제조업체가 Windchill Modeler 를 사용하여 전기 트럭을 설계했다고 가정해 봅시다. 모델은 트럭 부품을 비롯해 트럭이 제공하는 컨텍스트와 서비스를 나타내는 디지털 표현입니다. 또한 엔진, 배터리, 기타 주요 시스템 컴포넌트와 관련된 기능과 물리적 특성, 알고리즘을 나타냅니다.

Windchill Modeler SySym에서 엔지니어는 모델의 워크스루(walk-through)를 보여주는 시뮬레이션을 생성할 수 있습니다. 예를 들어 뉴욕 시 거리를 계획된 노선으로 주행하는 트럭을 보여줄 수 있습니다. 시뮬레이션 동안 트럭의 가속과 제동 상태를 보여줌으로써 제품 관계자들은 에너지 소모량과 배터리의 잔여 에너지량을 이해할 수 있습니다. 또한 트럭의 속도를 보면서 전기 트럭의 범위를 결정할 수 있습니다. 주행 중인 타이어 성능과 같은 기능도 파악할 수 있습니다. 즉, 기본 모델의 모든 시각적 표현을 볼 수 있습니다.

이러한 유형의 시뮬레이션은 시스템이 예상한 대로 수행되는지 여부를 제품 관계자가 더 정확히 판단하는 데 도움이 됩니다. 시뮬레이션한 결과, 트럭이 주행 거리에 비해 에너지가 쉽게 소진된다는 점을 발견할 수도 있습니다. 이 정보를 바탕으로 후속 작업에 앞서 시스템을 재설계할 수 있습니다.

또한 엔지니어는 시뮬레이션을 통해 IoT 앱 인터페이스를 검증할 수 있습니다. 트럭의 위치, 속도 등 시뮬레이션을 통해 생성된 데이터를 Thingworx 클라우드에 전송하여 대시보드 인터페이스에 표시할 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 코드나 프로토타입을 만들기 전에 실제 IoT 앱 사용자 인터페이스에 표시될 데이터를 파악할 수 있습니다.

실제 성능 검증

프로토타입이나 제품이 구축되면 실제 센서 데이터를 원래 시뮬레이션에 다시 전송하여 시스템이 예상대로 작동하는지를 검증할 수 있습니다. 엔지니어는 데이터를 수집하고 원래 모델과 비교함으로써 실제 성능이 원래 가정과 분석에 비해 얼마나 차이가 있는지 확인할 수 있습니다.

성능 기반 분석을 통해 실제 데이터를 초기 설계와 비교함으로써 제조업체는 제품이 예상대로 작동하고 추후 설계에 사용될 디지털 모델이 현실을 올바르게 반영하는지를 판단할 수 있습니다. 모델이 의도한 대로 작동하지 않으면 엔지니어는 모델을 조정해 다시 실행할 수 있습니다.

전기 트럭의 경우 데이터 비교를 통해 모델이 완전하지 않음을 알게 될 수도 있습니다. 엔지니어는 트랙션 컨트롤 내의 토크 한계를 더 낮게 설정하고 인터페이스에 표시된 환경 요인에 습도를 추가할 수 있습니다. 이러한 방법으로 모델과 제품을 계속해서 개선해 나갈 수 있습니다.

이 순환형(closed-loop) 접근 방식은 많은 이점이 있습니다. 조직은 엔지니어링 라이프사이클의 초기 단계부터 제품을 시뮬레이션하고, IoT 시스템 설계에 대한 제품 관계자의 동의를 받을 수 있습니다. 또한 추후 시뮬레이션과 실제 제품을 개선하는 데 실제 제품 데이터를 활용할 수 있습니다.

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작성자 소개

Hedley Apperly

I am a VP of Solution Management at PTC. I have an HNC in engineering, a 1st class BSc in computing & an MA in strategic marketing. I am an author and visionary on methodologies, modeling and reuse. I am also a member of the OMG Board & OASIS OSLC Core committee. I was involved in writing Component Based Development for Enterprise Systems (1998 Cambridge University Press). I also co-authored Component Based Software Engineering; Putting the Pieces Together (1999, Addison-Wesley) and Service- and Component-based Development; Using the Select Perspective and UML (2002, Addison Wesley.)