TOYOTA MOTOR CORPORATION, Keimei Fujita
Toyota는 다양한 국가 및 지역의 다양한 고객의 요구를 충족시키기 위해 여러 유형의 제품과 유닛을 준비해야 합니다. 이를 위해서는 개발 프로세스에서 엄청난 수의 테스트가 이루어져야 하며, 이는 데이터 분석에 더 많은 시간을 사용해야 한다는 것을 의미합니다. 또한, 팀은 데이터를 다른 테스트나 모델 개발에 재활용하기 위해 정확한 정보를 수집하는 데도 시간을 투자해야 합니다.
각 부서가 공유할 수 있는 분석 환경을 만들기 위한 표준 도구로 DIAdem을 도입했습니다. 부서는 필요한 기능을 신속하게 사용자 정의하고 개발할 수 있었습니다. DataFinder Server Edition을 도입하여 모든 부서에서 누구나 사용할 수 있는 데이터 관리 시스템을 구축했습니다.
Keimei Fujita - TOYOTA MOTOR CORPORATION
Shinji Hattori - TOYOTA MOTOR CORPORATION
2016년, Toyota Motors는 개발에서 생산까지 모든 것을 통합하고 새로운 시스템으로 전환하여 ‘더 나은 자동차 만들기(Creating a Better Car)’로 알려진 지침을 시행했습니다. 이 새로운 지침의 가장 큰 특징은 제품에 초점을 맞춘 시스템을 구현하는 것이었습니다. Toyota는 파워트레인 회사를 포함한 7개 회사에서 ‘더 좋은 자동차 만들기’를 시작했습니다. 파워트레인의 역할은 자동차가 달릴 수 있는 동력을 만들고 타이어로 전달되는 동력의 흐름을 관리하는 것입니다. 엔진/모터가 동력을 생성하면 트랜스미션이 이를 전환하고 차동이 이를 다른 주요 컴포넌트로 분배합니다.
이 새로운 회사 시스템에 따라, 팀은 파워트레인 회사 내에 개발, 생산 기술 및 제조 부서를 신설했습니다. 그들은 계획에서 생산까지의 프로세스를 일관되게 수행했지만, 여전히 기능 평가, 컴플라이언스 및 신뢰성 평가를 포함하여 여러 유형의 필수 테스트를 수행해야 했습니다.
기능 평가 시 각 엔진의 다양한 물리량을 측정하고 개선이 필요한지 여부를 판단합니다. 컴플라이언스의 경우 각 엔진에서 요구되는 성능을 발휘하고 제어 방법의 세부사항에 대한 최적의 해결책을 도출하기 위한 테스트를 실시합니다. 신뢰성 평가에서는 설계의 적합성과 컴플라이언스를 확인하기 위해 테스트를 진행합니다.
필요한 테스트의 유형과 횟수를 결정하는 주요 요인 중 하나는 전 세계 국가와 지역의 규제입니다. 예를 들어, 2010년에는 4개국만이 연료비를 규제했습니다. 이 수치는 2015년에 13개국으로 증가했고, 2020년에는 23개국으로 증가할 것으로 예상됩니다. 매년 많은 나라에서 새로운 규제가 시행되고 있으며 점점 더 엄격해지고 있습니다. 이로 인해 제품이 더욱 복잡해지고 고급화되며 하드웨어 부품 수가 증가함에 따라 제어가 더 고도화되어야 합니다. Toyota는 엔진 하나를 개발하기 위해 1,500번 이상 테스트를 진행합니다.
28개 국가/지역의 53개 제조업체로 확장한 Toyota는 2015년에 일본에서 판매된 차량 대수의 5배를 이상을 해외에서 판매했습니다. Toyota는 글로벌 사업을 계속 확장하기 위해 기본 형태, 배출가스, 성능, 구동 시스템 등 다양한 국가와 지역의 요구를 충족해야 합니다. 즉, 엔진 하나에 필요한 테스트 횟수에 모델별로 테스트 횟수를 곱한 값만큼 총 테스트 횟수가 증가합니다.
필요한 테스트의 수가 급증한 후, Toyota는 한 가지 주요(심각한) 문제를 발견했습니다. 그들은 얻은 데이터를 분석하는 데 더 많은 시간을 써야 했는데, 이는 작업 시간 중 매우 높은 비율을 차지했습니다. 분석 시간이 늘어난 만큼 당연하게도 새로운 작업에 집중할 수 있는 시간이 줄어들었습니다. 따라서 분석 시간을 줄이고 최적화하는 것이 매우 중요한 과제로 떠올랐습니다.
분석팀은 기존에 하던 대로 분석을 진행했습니다. 각 테스트실에서 확보한 테스트 데이터를 파일 서버에 임시로 전송해 저장했습니다. 그 다음, 파일 서버에서 컴퓨터로 데이터를 다운로드하고, 그 데이터를 분류한 후 그래프로 그렸습니다. 마지막으로, 여러 직원이 분석하기 위해 서로 다른 도구를 사용하여 이 데이터를 개별적으로 관리했습니다.
그렇다고 분석 시간을 줄이기 위한 노력이 없었던 것은 아닙니다. 부서에서는 데이터를 분류하고 그래프로 표시하기 위해 자체 도구를 준비했지만, 이 방법은 모든 부서에서 공통적으로 적용되지 않습니다. 즉, 분석이 필요한 다른 부서에서는 수동으로 분석해야 했기 때문에 많은 업무 시간이 필요했습니다.
또한 여러 도구를 사용하고 있어 모든 부서에서 적용 가능한 방법이 없기 때문에 각 부서에서 개별적으로 효율성을 향상하려 하지만 오히려 시간과 노력을 낭비하고 말았습니다. 이 도구에는 Microsoft Excel, MathWorks, Inc.의 MATLAB® 소프트웨어, 내부 도구(부서마다 다름)가 포함되어 있었습니다. 이로 인해 다른 도구로 바꾸는 것을 주저하게 되었습니다.
Toyota는 테스트 데이터 자체에서도 문제에 직면했습니다. 이 데이터를 재활용할 수 있는 방식으로 관리하지 않았기 때문에 팀이 컴플라이언스 테스트에서 얻은 온도나 압력과 같은 데이터를 참조하면서 기능을 평가할 수 없었습니다. 또한 신뢰성을 분석할 때, 향후 테스트 조건을 결정하기 위해 컴플라이언스 테스트의 데이터를 사용하고자 할 수 있습니다. 또는, 다음 기간 개발을 준비하기 위해 모델 기반 개발에 사용되는 모델을 식별하고 정확성을 보장하기 위해 컴플라이언스 테스트의 데이터를 사용하려 할 수 있습니다. 이렇게 재활용하려면 테스트 데이터를 검색할 수 있는 방식으로 저장할 수 있어야 합니다.
테스트 데이터를 재활용하기 위해 충족해야 하는 한 가지 조건은 각 데이터의 상세 내역과 각 집합의 규격을 기록하는 것입니다. 한마디로 Toyota에서 테스트가 언제, 누가, 어떤 목적으로 실시됐는지와 같은 정보를 포함하지 않으면 테스트 데이터를 재활용할 수 없습니다. 실린더 압력을 예로 들어보겠습니다. 테스트 데이터에는 모델, 배출량, 실린더 수, 연료 등 세부 규격 정보가 한 세트로 저장돼 있어야 합니다.
기존에는 Toyota가 테스트 데이터를 개별적으로 관리했기 때문에 다른 부서 직원이 데이터를 재활용하려면 물어보고 정보를 찾아야 했습니다. 결과적으로 의도한 데이터를 발견했더라도 규격 정보가 명확하지 않으면 추가로 문의해야 했습니다. 만약 원하는 데이터를 찾지 못한다면, 최악의 경우, 다른 사람과 함께 테스트해야 했습니다. 팀은 시간 낭비나 찾기 어려운 데이터, 규격 정보가 불분명한 데이터 등으로 인해 데이터 재활용이 극히 어려운 사례를 이따금씩 접했습니다.
Toyota는 이러한 문제를 해결하기 위해 DIAdem 및 DataFinder Server Edition(현재의 SystemLink TDM DataFinder Module)을 도입했습니다. DIAdem 소프트웨어 도구는 테스트 및 시뮬레이션에서 얻은 데이터의 보고서를 검색하고 분석하며 표시하는 데 초점을 맞춥니다. DataFinder Server Edition 데이터 관리 시스템은 서버 쪽에 초점을 맞춥니다. DIAdem(My DataFinder)을 사용하는 수많은 클라이언트의 데이터를 서버에서 검색할 수 있습니다.
그림 1은 Toyota가 두 제품을 모두 사용하여 구축한 시스템을 보여줍니다. 그들은 컴플라이언스 테스트 환경을 위해 이 시스템을 구축했습니다. 분석 효율성 향상을 위한 핵심 목표 중 하나는 누구나 동일한 환경에서 작업을 수행할 수 있도록 표준 분석 도구을 도입하는 것이었습니다. 그 목적을 달성하기 위해 DIAdem을 선택했습니다.
또한 데이터 관리를 위해 규격 정보를 추가하고 누구나 데이터를 검색할 수 있도록 하기 위해 두 가지 방법이 필요했습니다. 파일 서버에 데이터를 저장하는 것은 기존 방식과 동일했지만 새로운 시스템은 테스트가 완료되면 자동으로 폴더가 생성됩니다. 그런 다음 시스템이 해당 폴더에 테스트 데이터를 저장합니다. 이 팀은 또한 파일 서버의 각 데이터에 규격 정보를 자동으로 추가하는 메커니즘을 구축했습니다. 여기에서 DataFinder Server Edition을 활용해 규격 정보 데이터의 인덱스를 만들어 DIAdem을 설치한 고객의 데이터를 검색할 수 있도록 했습니다. 필요한 데이터를 검색하여 얻은 분석 담당자가 DIAdem을 활용해서 바로 분석할 수 있게 된 것입니다. 이번에 NI 제품을 선정한 Toyota는 향후 확장 가능성을 고려하여 ASAM ODS(Association for Standardization of Automation and Measuring Systems Open Data Service)와 접촉할 수 있는 기회가 마련되었습니다.
Keimei Fujita는 "테스트의 수와 유형이 증가함에 따라 분석의 필요성도 증가했으며, 이는 사용자 지정 가능한 분석 도구가 필요하다는 것을 의미합니다. 그런 점에서 저희는 DIAdem이 특히 적합하다는 것을 깨달았습니다. 다른 제품으로는 DIAdem과 똑같이 자유롭게 사용할 수 없습니다. 또한 기존 파일 서버를 사용하여 데이터를 관리할 수 있기 때문에 DataFinder Server Edition을 도입하는 데 걸림돌이 거의 없었습니다.”라고 말했습니다.
앞서 언급했듯이, 팀은 NI 제품을 사용하여 기존의 문제를 해결할 수 있는 메커니즘을 만들 수 있었지만, 그것만으로는 충분하지 않았습니다. Toyota 시스템 도입부는 그동안 다양한 유형의 시스템을 마련해 개발부와 공유해 왔습니다. 그러나 개발 현장에서는 이러한 새로운 시스템을 사용하지 않았습니다. 작업 현장의 엔지니어는 기존 방식을 바꾸고 싶어하지 않았습니다. 그들은 새로운 도구를 배우는 것에 부담을 느꼈기 때문에 시스템이 보급되지 않았습니다.
이러한 이해로 Toyota는 새로운 시스템의 보급을 촉진하기 위한 새로운 이니셔티브를 마련하였습니다. 그들은 첫 번째 계획을 ‘침투’라고 불렀습니다. 이 이니셔티브의 목표는 개발 현장의 요구를 파악하는 것이었습니다. 개발 부서의 특수 조직과 긴밀하게 접촉하여 현황을 파악하고 문제점을 발굴하여 해결책을 적용하는 사이클을 실천에 옮겼습니다.
이 이니셔티브에서 확인된 후속 요구는 분석 도구의 개발로 반영되었습니다. 데이터를 즉시 찾아 빠르게 정리한 다음 일반적인 형식으로 출력할 수 있는 기능이 필요했습니다. 그러나 그들은 특정 분석 업무만을 위해서는 어떤 방식도 사용하지 않았습니다. 너무 많은 유형의 분석이 이 방법을 사용했기 때문에 서포트가 어렵습니다. 대신 ‘컴포넌트에 기능 통합’이라는 방법을 선택했습니다.
그들은 이 방법을 사용하여 다양한 컴포넌트 기반 기능을 미리 준비하고 그것들을 결합하여 필요한 분석 기능을 제공할 수 있습니다. 이 방법을 활용하여 각 분석 담당자가 구현하려는 분석 기능을 빠르게 만들 수도 있습니다. 실제로, 그들은 계층화된 기능 그룹을 준비했습니다. 계층화된 기능에는 여러 영역에서 사용할 수 있는 공통 기능, 특정 영역(엔진 등)에서 사용할 수 있는 특정 기능, 특정 작업에 사용할 수 있는 개별 기능이 포함됩니다. 각 기능은 DIAdem에서 만든 Toyota 전용 메뉴로 준비한 뒤 자유롭게 기능을 조합할 수 있었습니다.
Toyota는 또한 보급을 위한 이니셔티브로서 내부 교육을 실시했습니다. 그들은 한 달에 한 번 단체로 교육을 받습니다. 기본적인 DIAdem 사용법은 물론 실제 사례에 따른 방법을 가르치고 사례 연구도 도입하여 새로운 시스템 보급을 촉진했습니다.
팀은 모든 요소를 고려하여 위에서 설명한 이니셔티브를 사용하여 문제 분석 시간을 성공적으로 단축했습니다. Fujita는 “예를 들어, 한 부서는 분석에 필요한 시간을 대략 50% 줄였습니다. 더욱이, 테스트 데이터를 재활용할 수 있어 불필요한 테스트를 없애고 모델 기반 개발의 정확도를 개선할 수 있었습니다.”라고 말했습니다. 뿐만 아니라 단기간에 다양한 관점에서 분석을 진행할 수 있어 분석 결과를 보면서 회의할 수 있는 기회가 많아져 더욱 활발하게 토론할 수 있게 되었습니다.
앞서 언급했듯이 Toyota는 많은 테스트를 진행하고 있습니다. 그들은 그 모든 테스트에 대한 대책이 없었기 때문에, 미래에 새로운 시스템의 적용 범위를 확대하려 합니다. 예를 들어, 데이터 수집을 위해 CompactDAQ 하드웨어 플랫폼을, 기능 평가 테스트를 위해 LabVIEW 시스템 설계 소프트웨어를 도입할 계획입니다. 따라서 테스트장의 팀은 CompactDAQ를 이용하여 여러 가지를 측정하고 그 데이터를 수집할 수 있습니다. LabVIEW로 개발한 프로그램을 이용하여 일반적인 데이터를 정리하고 분석한 후 자동으로 규격 정보를 추가할 수 있습니다. 또한 처리한 데이터를 파일 서버에 저장하고 DataFinder Server Edition과 DIAdem을 결합하여 호환 사례와 유사한 기능을 제공할 수 있습니다.
NI는 소프트웨어 중심의 다양한 개방형 플랫폼 제품을 제공하기 때문에 Toyota는 이 계획을 자신감 있게 추진하고 있습니다. 타사 제품 및·기술과의 연계성과 상호 운용성이 높은 NI 제품을 활용하면 더 넓은 영역을 아우르는 솔루션을 만들 수 있다고 확신하고 있습니다.
Keimei Fujita
TOYOTA MOTOR CORPORATION
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