기존 제품 개발 과정의 극적인 개선뿐만 아니라, 이전에 인지 불가능 한 것에 대한 깨달음.
Upfront CFD 적용의 장점들 즉, 제품 적기 출하, 시제품 제작 최소화, 제품 초기 설계 단계에서의 품질 확보 등은 분명 한 것처럼 보인다. 그러나 Bruno Fairy 가 잘 알고 있듯이 여전히 증명될 필요가 있다.
Fairy씨는 영국의Warwick에 있는 Parker Hannifin Hydraulic Controls Division에 근무하는 해석 엔지니어이다. 하지만 아마도 Fairy의 파커하니핀에서의 가장 영향력 있는 임무는 CAE툴 사용에 대한 글로벌한 지원일 것이다.
파커하니핀은 자동차,항공,일반 산업 시장등 다양한 업종에 모션 콘트롤 시스템과 정밀 엔지니어링 솔루션을 공급하는 업계 선두의 기업이며, 매출은 10억 달러가 넘는다. 파커하니핀은 53년 연속으로 주주들에 대한 배당을 늘려 왔으며, 이는 미국 S&P 500 지수 기업중 장기 배당 증가 순위에서 5위내에 들어가는 기록이다.
파커하니핀의 경영자들은 이익은 점점 줄어드는 경제 환경에서 살아 남기 위해선 설계(Design) 에 대한 투자를 예산과 작업 계획에 반영 하는 것만으로는 충분하지 않다는 것을 깨달았다. 실질적인 경쟁 우위를 점하기 위해선, 전통적인 비용/시간 절약외에 추가적인 가치를 찾고 실현하여 증명하는 것이 필요 했다.
초기에 문제 해결.
Bruno Fairy 에게, 가치 추가란 가상개발기술(virtual development technologics) - CFdesign 같은 Upfront CFD 소프트웨어 - 을 제품 개발 과정에 적용하는 것을 의미한다. CFdesign은 파커하니핀과 같은 기업들에게 주요한 시간과 자원의 집행 이전에 설계(Design)가 어떻게 수행되어야 하는지 확실한 그림을 제공 함으로써, 제품의 시장 출하 시기를 앞당기고, 더많은 설계안 검토가 가능케 하며, 신뢰성을 확보 할 수 있도록 돕는다.
"신뢰성 확보는 우리가 고객을 위해 하는 모든 일에서 핵심 사항 입니다. 기계가 제대로 작동하지 않는 바람에 작업자가 일을 중단 한다면, 엄청난 금전적 손실이 발생 합니다. 우리가 신뢰 할 수 있는 시스템을 공급 한다면 모든 사람들에게 이득이 될 것 입니다.즉 파커하니핀 제품은 우수 하다는 명성과 함께 고객과 더 나은 관계를 형성 유지하고, 고객은 고장시간의 감소로 더 많은 이득을 얻을 것 입니다." 라고 Fairy 는 말한다.
신뢰성 확보는 모든 제조업체의 본명한 목표처럼 보인다. 하지만 접근방법의 실질적인 중요성은 시스템과 구성요소의 문제 해결을 위한 비용을 고려 할때에만 분명 해 진다.비용은 제품 개발 과정상 뒤로 갈 수록 (설계단계 < 시험단계 <생산단계 <납품후 AS ) 증가한다.
"설계 단계에서 결함을 해결하면 비용은 얼마 들지 않습니다. 하지만 제품 개발 과정의 뒤로 갈수록 문제 해결 비용은 연쇄적으로 빨리 상승 합니다. 원가 효율적인 제품이나 시스템을 만들기 원한다면 가능한한 제품 설계 초기 단계에서 문제를 확인하고 해결하는 것이 필요합니다."
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| 밸브 내부의 압력 분포 |
시제품 의존도 감소
Parker's Hydraulic Controls Division-Warwick 은 방위산업 분야에서 업계 최고의 복잡한 유압 장비를 설계하고 제조한다. 현장에서의 최대의 신뢰성 확보는 만약에 과압 상태라면 장비는 어떻게 될까? 와 같은 가정에 대한 해답을 포함한다. 이러한 조건의 환경을 만들고 시제품을 테스트 하는 것은 시간과 비용이 많이 소비 될 뿐만 아니라 상당히 위험하다. 그러나 최근까지 파커하니핀은 시제품을 만들고 테스트 하는 것 외에는 다른 방법이 없었다.
"자동차 제조사나 항공기 설계자를 생각해 봅시다. 그들은 자동차가 충돌 했을때, 또는 비행기의 랜딩기어가 파손 됐을때 무슨 일이 일어날지를 알아야 합니다. 현실 상황에서 자동차나 항공기가 어떻게 기능 하는지 보기 위해선 시제품을 제작하여 테스트 하는 것만이 최근까지설계자들이 신뢰성이 확보된 설계를 할 수 있는 유일한 방법이었습니다. CFdesign 소프트웨어는 우리가 가상 제품 개발 (Virtual Product Development) - 최대한 제품 설계 초기 단계에서예상치 못한 뜻밖의 일들을 줄이기 위해 CAD 모델을 해석하고 시뮬레이션 -을 가능토록 합니다."
ROI 방법론
Fairy 는 경험에 의해서 upfront CFD의 이점을 알고 있었지만, 파커 디비전이 CFdesign에 시간과 자금을 투자 하는 것에 안전함을 느끼기전에 ROI 방법론과 테스트 케이스에 의해서 이점을 증명 해야만 했다. 그는 upfront CFD 가치를 보여주기 위해 ROI 방법론을 정의하는 것은 비교적 수월하다고 말한다.
"당신은 당신의 계약이 얼마나 가치있는지 알고 있습니다. 그리고 프로젝트의 하루 또는 일년의 비용이 얼마나 되는지 산출 할 수 있습니다.또한 설계,제조,시험,시제품 제작에 소요되는 노동 비율과 각 카테고리 별로 얼마나 많은 시간이 걸리는지 대략적으로 알 수 있습니다.
이것은 초기에 CFdesign을 채택하는 것의 재정적 이점을 명확하게 보여줍니다.
당연히 당신은 사용하는 소프트웨어의 비용도 포함 시킬 필요가 있습니다.소프트웨어 비용을 년간 사용 시간으로 나누면 시간당 비용을 얻을수 있습니다.프로젝트에 사용된 시간을 계산에 넣으면 소프트웨어 사용 비용을 알 수 있습니다. 또한 제품의 최종 버전을 얻기전에 몇번의디자인 사이클을 거친다고 가정 해야 합니다. 물론 매번 아무런 준비없이 하는 것보단 당신이 알고 있는 것에서 만들어 가기 때문에 각각의 사이클은 첫번째 사이클보단 비용이 적게덜 것 입니다."
극적이고, 반박할 수 없는 증거
Fairy 의 ROI 방법론에 의하여 측정된 CFdesign을 사용한 trial project의 결과는 극적이었고 반박할 수 없을 정도 였다.
예로, Parker's Dominick Hunter Division 의 설계자들은 제품의 경쟁력을 증가시키고, 그를 통해서 마켓쉐어를 늘리기 위해 제품 다양성을 합리화 할 필요가 있었다. 설계팀은 전통적인 방법을 넘어 virtual product 방법을 적용 하여 80%의 개발 비용 절감 및 50%의 개발기간 단축 효과를 실증 할 수 있었다.
또 다른 예로,예전 프로젝트에 대한 Fairy 의 ROI 비교에 의하면 그 당시엔 virtual product development 방법을 적용 할 수 없어 전통적인 방법을 적용 함으로써 90% 개발 비용과 80%의 개발 시간이 낭비된 것으로 나타났다 오늘날의 경제 상황에서는 이러한 수치는 결코 무시 할 수 없고, frontloading CFD의 실질적인 이점을 보여주는 명백한 증거를 제공 한다.
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| 밸브 내부의 유동 패턴 |
기존 미해결 과제의 해결
ROI 방법론으로 측정 불가는한 무형 것으로, 다른 어떤 방법으로도 풀리지 않은 문제를 해결할 수 있는 기능을 들 수 있다.
Fairy 는 휠로더 스풀 디자인 프로젝트를 한 예로 들었다. CFdesign을 적용 하기 전에는 설계팀은 18개월의 노력에도 불구하고 불안정성 문제를 완전히 해결 할 수 없었다.
"그 불안정성은 메니폴더 또는 밸브 내부의 캐비테이션과 연관 된 것으로 생각 되었으며, 전통적인 테스트 방법으로는 쉽게 볼 수 없는 것이었습니다. 상당한 전문 지식과 과거의 유사한 경험으로도 문제의 원인을 정확히 찾아 내기가 어려웠습니다.
이러한 상황에서, 설계팀은 설계하고, 시제품을 제작하고, 고객시스템에 시제품을 조립하고, 시스템의 거동을 측정하고, 결과를 해석하고, 그런 후에 재설계를 했습니다. 여타 복잡한 유압 시스템과 마찬가지로, 밸브와 메니폴드의 불안정성을 야기하는 경우는 많지 않았습니다. 설계팀은 애썼지만, 정말로 문제가 어디에 있는지 정확히 알 수 가 없었습니다. 이 문제를 시각화 하기는 불가능 했습니다.."
파커하니핀이 CFdesign 소프트웨어에 투자한 후에 설계-제작-테스트 방식은 결국 가상접근방법(virtual approach)로 대치 되었다.
"4주간의 교육 참석 기간내에, 설계팀은 모델을 개발하고, 해석하고, 타당한 이유를 알 수 있었습니다. 우리는 CAD에서 솔루션을 설계하고, 더나은 결과를 산출하는지 살피기 위해 CFdesign에서 시뮬레이션 하였습니다. 그리고 난 다음에 마침내 시제품을 만들었고, 고객과 함께 현장에서 테스트를 시행했고, 솔루션은 제대로 작동 되었습니다. 고객으로부터의 피드백은 자신이 조작해 본 휠로더중 최고라는 것이 었습니다."
이 경우에서는, 시물레이션은 파커의 엔지니어들이 일을 줄곧 바르게 해왔었다는 것을 보여 주었다. 그들은 문제를 풀기 위해서 제품 내부에서 무슨 일이 일어 나는지에 대한 더 깊은 고찰이 필요할 뿐이었다.
ROI 의 두가닥(부분)
Fairy 의 경험은 CFdesign 같은 가상 시뮬레이션로 부터 얻을 수 있는 ROI 에는 두가지 주요 가닥이 있음을 보여준다. 하나는 기존 프로세스의 엄청난 개선에서 나오는 것이고, 또 다른 하나는 이전엔 풀리지 않던 문제의 근원과 새로운 능률에 대한 가능성을 시각화 하는 능력에서 나온다.
기존 프로세스의 개선에 대한 ROI 증명이 비록 더 쉽지만, 단품과 파트와 어셈블리의 내부 작동에 대한 새로운 고찰을 할 수 있는 능력은, 파커 디비전이 미래에 사용될 지식 데이터베이스를 구축할 수 있게 함으로써 결국에는 더 가치 있는 것이 될 것이다.
원본은 여기를 참조 하시길..
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