디지털 엔지니어링을 활용하여 중장비 유지보수 및 관리

디지털 트윈을 사용하여 자산 상태 성능과 수명 주기 최적화를 실현합니다.

인더스트리 4.0 및 5.0 기술의 통합으로 중장비 및 중장비에 의존하는 산업을 포함한 글로벌 산업이 디지털 방식으로 전환되고 있습니다. 플랜트 및 기타 현장에서는 중장비의 안전성, 신뢰성 및 수명을 향상시키기 위해 자산 상태 성능(Asset Health Performance)과 수명 주기 최적화(Life Cycle Maintenance)와 같은 예측 유지보수 및 기타 효율 중시 산업 운영 방식을 도입하고 있습니다. Fortune Business Insights의 연구에 따르면 글로벌 예측 유지보수 시장은 2025년 136억 5천만 달러에서 2032년에는 707억 3천만 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 확산은 다중물리 시뮬레이션과 디지털 트윈과 같은 핵심 기술을 포함한 디지털 엔지니어링에 의해 뒷받침 되고 있습니다.

Ansys 하이브리드 디지털 트윈은 물리 기반 모델과 실제 데이터를 융합합하여 운영 시나리오 전반에 걸쳐 실시간 모니터링, 예측 유지보수 및 성능 최적화를 지원하는 동시에 변화하는 환경과 조건에 자동으로 적응합니다. 따라서 효율을 높이고 낭비를 줄이며 비용을 절감할 수 있습니다. 더 나아가 디지털 트윈을 가상 센서로 사용하여 장비 성능 저하 및 고장을 추적할 수 있습니다. 이는 물리적 센서가 적용이 어려운 극한의 온도나 가혹한 환경과 관련된 산업에서 실행 가능한 솔루션입니다.

따라서 중장비 제조자와 운영자는 시뮬레이션 및 디지털 트윈을 통해 디지털 엔지니어링을 활용하여 자산 상태 성능을 개선하고 장비의 수명 주기를 최적화하는 동시에 지속 가능성을 지원할 수 있습니다.

중장비의 성능 및 수명 향상

중기라고도 하는 중장비는 높은 힘, 내구성 및 정밀도가 필요한 산업 응용 분야를 위해 설계된 크고 강력한 기계를 말합니다. 중장비는 건설, 제조, 광업, 농업, 임업, 산업용 난방, 환기 및 공조(HVAC)와 같은 산업에서 사용됩니다.

각 산업에 사용되는 중장비의 예로는 건설 분야의 굴착기, 제조 분야의 지게차, 광업 분야의 운반 트럭, 농업 분야의 트랙터, 임업 분야의 스키더, HVAC 분야의 냉각탑이 있습니다.

자산 상태 성능이란 자산의 실시간 상태 및 운영 효율성을 말합니다. 센서 데이터 및 디지털 트윈은 중장비의 자산 상태를 모니터링하여 구성 요소의 마모 및 파손, 연료 또는 에너지 효율, 비정상적인 진동 또는 과열과 같은 조기 고장 징후 등의 요소를 추적할 수 있습니다. 따라서 기계 가동 중지 시간과 값비싼 수리비가 줄어듭니다.

자산 상태 성능은 이름에서 알 수 있듯이 운영 효율성, 수명 주기 최적화에 중점을 두지만 설계부터 폐기에 이르는 전체 수명 주기 동안 자산의 효율성, 신뢰성 및 지속 가능성을 극대화하는 데 중점을 둡니다.

예를 들어, 수명 주기 최적화는 초기 단계에서 시뮬레이션을 활용하여 생산 전에 기계 구성 요소의 내구성을 테스트하여 설계를 개선할 수 있습니다. 최종 단계에서는 장비의 수명이 다했을 때 기계와 해당 구성 요소의 지속 가능한 폐기 및 재활용을 지원할 수 있습니다.

광산 트럭을 예로 들어 자산 상태 성능과 수명 주기 최적화의 실제 응용 분야를 살펴보겠습니다. 광산 트럭의 디지털 트윈은 자산 상태 성능을 추적하기 위해 엔진 성능을 모니터링하여 부품 점검이 필요한 시기를 예측합니다. 그 시점을 예측함으로써 유지보수 및 운영이 개선됩니다. 또한 디지털 트윈 모니터링은 효율성, 신뢰성 및 지속 가능성에 주의를 기울여 운영 단계를 너머의 수명 주기 최적화를 지원합니다. 예를 들어, 예측 유지보수를 통해 트럭을 조기에 교체하는 대신 희생 부품을 교체할 수 있는 리엔지니어링과 같은 옵션을 선택할 수 있습니다. 따라서 트럭의 유용성과 수명이 연장되며 소모성 부품 교체 비용은 트럭 교체 비용보다 훨씬 저렴합니다. 또한 재료 낭비가 줄어듭니다.

광업에서 사용되는 중장비의 또 다른 예로 운반 트럭이 있습니다. 운반 트럭은 매일 풍부한 재료를 운반합니다. 자산 상태 성능 점검 과정중에 디지털 트윈이 타이어가 거친 지형으로 인해 마모되었음을 감지 할 수 있습니다. 운영자는 이 정보를 토대로 경로 또는 주행 기법을 조정하여 마모를 줄이고 폭발을 방지하며 타이어 수명을 연장하여 기계의 수명 주기를 최적화할 수 있습니다. 이러한 실행 가능한 통찰력을 통해 매년 타이어 교체 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

전통적으로 엔지니어와 설계자는 시뮬레이션을 통합하여 설계를 개선하거나 분석 후 검증 도구로 활용합니다. 그러나 광업 예시에서 설명한 것처럼 중장비 제조자와 운영자는 센서, AI/ML 및 디지털 트윈과 같은 첨단 기술을 통해 설계부터 폐기에 이르는 전체 제품 수명 주기(운영 및 유지보수(O&M) 포함) 동안 디지털 엔지니어링을 활용할 수 있습니다.

인더스트리 4.0이 기술 중심이었다면 인더스트리 5.0은 인간과 기술의 상호 작용과 협업을 강조합니다. 유럽연합 위원회는 이를 4.0보다 더 포괄적인 개념으로 설명하며, 지속 가능성, 인간 중심성, 회복력이라는 세 가지 핵심 요소를 강조합니다. 중장비 산업의 디지털 엔지니어링은 기계 수명 전반에 걸쳐 상당한 이점을 제공하면서 다양한 운영 측면을 지원하므로 이러한 전체론적 접근 방식에 부합합니다.

예를 들어 디지털 엔지니어링은 연료 효율을 개선하고 탄소 배출량을 줄여 지속 가능성을 지원합니다. 검색 엔진 또는 지도 애플리케이션이 연비가 좋은 경로를 제안하는 것과 마찬가지로, 트랙터, 불도저 또는 기타 중장비 차량의 디지털 트윈은 연료 낭비를 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있는 가장 효율적인 경로를 권장합니다. 또한 이러한 통찰력은 최적의 속도를 결정하고 중장비 작동 시 부품 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 다양한 운영 시나리오를 시뮬레이션할 수 있는 기능은 환경 표준 준수를 지원합니다.

인간 중심성에 부합하는 디지털 엔지니어링은 인간을 워크플로의 중심에 두고 제조자와 운영자가 디지털 기술과 상호 작용하고 협업하여 장비를 개선하고 효율성을 높일 수 있도록 장려합니다.

따라서 디지털 트윈을 사용하여 자산 상태 성능을 모니터링하면 고장이 발생하기 전에 운영자가 유지보수 일정을 수립할 수 있습니다. 이는 중장비 운영 및 연결된 산업 워크플로의 회복 탄력성을 강화합니다.

디지털 엔지니어링의 또 다른 이점은 중장비군을 보다 스마트하게 관리할 수 있다는 점입니다. 광산 운반 트럭이나 임업 장비와 같은 대규모 중장비군을 감독하는 사용자를 위해 디지털 트윈은 여러 기계에서 잠재적인 문제를 감지하고 개선할 수 있는 중앙 집중식 모니터링 시스템을 제공합니다.

Ansys의 디지털 엔지니어링 알아보기

중장비 제조자와 운영자는 디지털 엔지니어링 관행을 채택하여 운영 효율성을 개선할 수 있습니다. 중장비 산업은 시뮬레이션 기반 디지털 트윈 및 기타 첨단 기술을 통해 자산 상태 성능과 수명 주기 최적화를 보장하는 동시에 지속 가능성을 높이고 산업 표준을 충족하며 비용을 절감할 수 있습니다.

산업 프로세스 및 장비 시뮬레이션 소프트웨어 솔루션 페이지를 방문하여 Ansys 디지털 트윈 솔루션과 Ansys가 중장비 운영을 지원하는 방법에 대해 자세히 알아보십시오.