향후 시뮬레이션의 발전방향

- (주)아이.이 시스템즈 -

그 동안 현재까지 시뮬레이션의 다양한 응용과 사례에 대해서 알아보았다. 이번 호에
서는 앞으로 발전될 시뮬레이션의 방향에 대해서 알아보도록 하겠다.
놀라운 속도로 발전하는 전자, 통신기술은 우리 생활의 많은 것을 변화시키고 있다.
시뮬레이션 분야도 예외는 아니다. 지금 이순간에도 많은 시뮬레이션 전문가들이 발
전하는 기술에 맞추어 미래에 적용될 시뮬레이션 기술을 다양한 방법으로 연구하고
있다.

더욱 넓어지는 적용분야
그동안의 시뮬레이션은 막강한 기능을 보유하고도 그 적용사례가 제조업, 물류시스템
등의 극히 일부에 지나지 않았다. 지난호에 소개한 철도, 항만 시스템이 차츰 활성화
되고 있으나 그 시도 역시 최근의 일이다.
최근에는 시뮬레이션의 영역이 연속작업 (Continuous Process)으로도 확대되고 있다.
제조업이나 물류시스템들은 어떠한 사건(Event)이 일정하게 발생하는 것이 아니기 때
문에 이산작업(Discrete Process)시뮬레이션이라 한다. 연속 작업 시뮬레이션은 이것
과는 반대로 일정 또는 연속적으로 어떤 사건이 진행되는 작업을 시뮬레이션 하는 것
을 의미한다.
예를 들어 물체가 아닌 무형의 액체상태의 화학약품을 다루는 화학공장을 시뮬레이션
한다고 가정하자. 액체상태의 약품은 특정시간에만 나타났다 사라지는 것이 아니라
일정시간을 계속해서 흘러가기 때문에, 기존의 시뮬레이션 방법으로 이러한 시스템을
시뮬레이션 하기 위해서는 상당히 복잡한 방법으로나 가능하였다. 그러나 연속작업
시뮬레이션에 대한 연구가 증가하고, 이런 기능을 갖춘 시뮬레이션 툴들이 나타나면
서 이러한 작업의 시뮬레이션도 가능해졌다. AutoMod를 예를 들어보면, 'Tanks & Pi
pes' 라는 새로운 Module의 추가로 연속 작업 시뮬레이션이 가능해졌다. 그렇다면
연속작업 시뮬레이션은 어느 분야에 적용될 수 있을까. 앞에서 언급한 화학 약품을
사용하는 공장, 철강, 방직, 식품, 제약, 석유화학 등의 다양한 분야에서 사용이 가
능하다. 또한 물류시스템에서도 기존의 자동창고뿐 아니라, 액체 상태의 물품을 담을
수 있는 탱크(Tank)시스템 역시 시뮬레이션이 가능하다.

시뮬레이션과 통신과의 만남
A라는 공장에서 물건을 생산해서 B라는 창고에 생산품을 저장한다고 가정하자. 기존에
는 이러한 시스템을 시뮬레이션 하려면, A공장의 입출력을 조사하고 B창고의 입출력을
조사하여 각각의 시뮬레이션을 수행하여야 했다. 그러나 네트워크 기술의 발전으로 인
해 시뮬레이션에 네트워크 기술을 접합하여 이러한 두개 또는 다수의 모델을 독립적으
로 구축하여 시뮬레이션이 진행되는 동안 이들 모델 사이의 정보를 쉽게 주고 받을 수
있게 되었다. 또한 이렇게 구축된 모델은 개별적으로 실행됨은 물론, 하나의 전체 모
델로서 조작되고 정보의 공유가 가능해졌다.
네트워크와의 결합은 단순히 모델끼리의 연결만 가능한 것이 아니라 시뮬레이션 모델
과 현장의 물류 제어시스템과의 연결도 가능하게 해 준다. 시뮬레이션 모델과 물류
제어시스템과, 즉 PLC와 데이터 통신은 사용자가 제어시스템을 설치 이전에 미리
평가 해볼 수 있도록 하며, 이는 시뮬레이션 모델에서 시나리오를 검증하는 것으로
실제 라인에서 실험하는 것 보다 훨씬 빠르고 경제적인 효과를 가져온다.
위의 방법들과 같은 방법으로 시뮬레이션 모델과 Excel과 같은 Spreadsheet Package
s, 또는 Visual Basic Programs과 같은 Third-Party Application들과의 데이터 통신
도 손쉽게 할 수 있게 되었다. 시뮬레이션 모델과 Third-Party Application 사이의
사용자 인터페이스는 쉽게 개발되어질 수 있고, 그 데이터 관리는 더욱더 편리해지
게 된다. 이러한 사용자 인터페이스는 사용자에게 시뮬레이션 실행 중 시뮬레이션
모델을 조정하는 것을 보다 쉽게 해주고, 사용자들이 보다 시뮬레이션 연구를 증가
시켜 나갈 수 있도록 해준다.
또한 시뮬레이션 모델의 사용자 인터페이스는 실제 시스템을 컨트롤하기 위해 사용
하는 프로그램들을 실험하기 위한 교육툴로 제공되어질 수 있다. 이것은 또한 오퍼
레이터들이 그들이 실제 시스템에서 수행했던 것보다 더 빠르게 경험을 얻을 수 있
도록 하며, 새로 고용된 직원의 오퍼레이팅 교육과 실제 장비의 훈련 등에서 발생할
수 있는 위험 요소들을 제거할 수 있다. 예를 들자면, 자동창고 오퍼레이터들은 종류
별 통로할당 및 유지보수 일정 등을 시뮬레이션 모델과 제어시스템의 사용자 인터페
이스 등을 사용하여 연습할 수 있다.

실시간 시뮬레이션
기존의 시뮬레이션은 현재 시스템의 입출력 데이터를 분석하고, 가공한 데이터를 시뮬
레이션 모델에 반영해야 했기 때문에 상당한 시간과 인력이 소요되었다. 그러나, 앞으
로는 기술의 발달로 인해서 실시간 시뮬레이션이 가능하게 되었다. 즉, 현재 시스템
에서 데이터 값을 뽑아내어 그 값을 그대로 시뮬레이션 모델에 반영할 수 있게 된 것
이다.
이러한 실시간 시뮬레이션의 매력은 첫째, 실제의 데이터를 기초로 하기 때문에 신뢰
도가 상당히 증가한다는 점이다. 두번째는 데이터의 분석, 가공단계가 없어지므로 시
간과 인적자원의 효율이 증가한다. 세번째는 현장의 데이터가 모델에 끼치는 영향을
쉽게 확인할 수 있기 때문에 누구나 이해하기 쉽다는 것이다. 이러한 실시간 시뮬레
이션을 지원하는 시뮬레이션 툴이 근래에 많이 나오고 있는데, 그 예로 AutoSched를
살펴보자.
AutoSchedAP는 RTD(Real Time Dispatcher)를 사용하여 공장의 현재상태에 대한 정보
를 실시간으로 유지하면서 제품의 Next Location(장비 또는 공정) Dispatching Rule
들을 실행한다.
RTD는 MES(Manufacturing Execution System)와 통합되어 Dispatching을 수행하는데,
Dispatching에 대한 별도의 데이터베이스를 가지고 있기 때문에 MES의 동작에는 영향
을 주지 않는다. Dispatching Rule들을 만들고 적용하는 데에는 제한이 없고 공장에
서 적용할만한 모든 기준, 제약조건 등을 사용할 수 있으며, 또한 RTD Rule은 MCS
(Material Control System, AMHS Controller)와 통합되어 적용할 수 있다. Rule들은
아무리 복잡하더라도 1~2초 이내에 계산되어 시스템내의 UI 화면에 나타나기 때문에
작업자들은 공장에서 Dispatch 화면을 보고 작업을 수행할 수 있다.

마치며
지금까지 시뮬레이션이란 무엇이고, 현재 시뮬레이션의 적용, 앞으로 적용될 시뮬레
이션의 방향들에 대해서 얘기해 보았다. 시뮬레이션은 전세계적으로 한창 발전하는
분야이다. 그에 비해 국내에서는 그 사용이 상당히 낮은 수준이라고 하겠다. 어떤
상품이든, 기술이든 처음 세상에 나왔을 때는 사람들의 거부감을 받기 마련이다. 그
러나 그런 거부감을 일찍 극복하고 그것에 대한 연구나 사용이 빠른 사람일수록 남들
보다 앞선 전문가가 되는 길임을 잊지 말자.