엔비디아 옴니버스와 아이작 플랫폼 기반 디지털 트윈 활용, 폭스콘에 AI 기술과 옴니버스로 공장 내 로봇 훈련과 조립 간소화 지원

엔비디아(www.nvidia.co.kr)가 세계 최대 전자제품 제조업체 폭스콘(Foxconn)이 엔비디아 옴니버스(NVIDIA Omniverse)와 아이작(Isaac) 플랫폼 기반 디지털 트윈을 활용한다고 발표했다.  

폭스콘은 전 세계에 170개 이상의 공장을 운영하고 있으며, 그중 가장 최신 공장은 최첨단 산업 자동화를 추진하는 가상 공장이다. 

이는 멕시코 전자 산업의 중심지인 과달라하라(Guadalajara)에 구축한 새로운 공장의 디지털 트윈이다. 폭스콘의 엔지니어들은 이 가상 환경에서 프로세스를 정의하고 로봇을 훈련시켜 실제 공장에서 차세대 가속 컴퓨팅 엔진인 엔비디아 블랙웰(Blackwell) HGX 시스템을 높은 효율로 생산할 수 있도록 지원한다. 

최적의 조립 라인을 설계하려면 공장 엔지니어는 각각 무게가 수백 파운드에 달하는 수십 개 로봇 팔의 최적의 배치를 찾아야 한다. 전체 공정의 정확한 모니터링을 위해, 네트워크로 연결된 여러 대의 비디오 카메라를 포함한 수천 개의 센서를 매트릭스 형태로 설치해 공장 운영자에게 모든 세부 정보를 제공한다. 

실질적으로 비용을 절감하는 가상 공장

폭스콘과 같은 기업들이 시뮬레이션과 테스트를 위한 가상 공장을 늘리는 이유는 바로 이러한 어려움 때문이다. 

작년에 거의 2천억 달러의 매출을 기록한 폭스콘의 회장 류양 웨이(Young Liu)는 “우리의 디지털 트윈은 새로운 수준의 자동화와 산업 효율성을 달성해 시간, 비용, 에너지를 절약할 것”이라고 말했다. 

폭스콘은 그간의 노력을 바탕으로 시뮬레이션된 공장을 통해 복잡한 서버의 제조 효율을 높여 비용을 크게 절감하고 연간 전력 사용량을 30% 이상 줄일 것으로 예상하고 있다. 

엔비디아, 지멘스(Siemens)와 협력하는 폭스콘

폭스콘은 팀센터(Teamcenter)를 포함한 지멘스 엑셀러레이터(Xcelerator) 포트폴리오의 소프트웨어와 오픈USD(OpenUSD) 기반 3D 워크플로우, 애플리케이션 개발 플랫폼인 엔비디아 옴니버스를 사용해 디지털 트윈을 구축하고 있다. 

엔비디아와 지멘스는 지난 3월 지멘스 엑셀러레이터 애플리케이션을 엔비디아 옴니버스 클라우드 API 마이크로서비스에 연결할 것이라고 발표한 바 있다. 폭스콘은 이 결합된 서비스를 가장 먼저 도입해 물리적으로 정확하고, 시각적으로 사실적인 디지털 트윈을 구현할 예정이다. 

엔지니어들은 로봇 작업 셀과 조립 라인을 설계하기 위해 옴니버스 API가 포함된 팀센터를 사용하게 된다. 그런 다음 옴니버스를 사용해 모든 3D CAD 요소를 하나의 가상 공장으로 통합하고, 엔비디아 아이작 심(Isaac Sim)으로 로봇을 훈련시킬 계획이다. 

가상 학교에 다니는 로봇

점점 더 많은 제조업체가 공장 프로세스를 간소화하기 위해 디지털 트윈을 구축하고 있다. 폭스콘은 자동화의 다음 단계인 디지털 트윈에서의 AI 로봇 훈련에 가장 먼저 나선 기업 중 하나다. 

엔비디아 아이작 매니퓰레이터(Isaac Manipulator)는 엔비디아 가속 라이브러리와 로봇 팔을 위한 AI 파운데이션 모델 모음이다. 폭스콘의 가상 공장 내부에서 엡손(Epson)과 같은 제조업체의 로봇 팔은 이 아이작 매니퓰레이터를 사용해 물체를 보고, 잡고, 이동하는 방법을 학습할 수 있다. 

예를 들어, 로봇 팔은 블랙웰 서버를 들어 올려 자율주행로봇(autonomous mobile robot, AMR)에 배치하는 방법을 학습할 수 있다. 로봇 팔은 아이작 매니퓰레이터의 cu모션(cuMotion)을 사용해 장애물이 있는 경우에도 제품의 검사 경로를 찾을 수 있다. 

대만의 파로봇(FARobot)이 제작한 폭스콘의 AMR은 장애물을 표시하는 실시간 3D 지도 구축을 지원하는 소프트웨어인 엔비디아 퍼셉터(Perceptor)를 사용해 공장 현장을 보고 탐색하는 방법을 배우게 된다. 로봇의 경로는 세계 기록을 보유한 경로 최적화 마이크로서비스인 엔비디아 cuOpt를 통해 생성되고 최적화된다. 

현장에서 세심하게 그려진 선을 따라 이동해야 하는 많은 운송 로봇과 달리, 이 지능적인 AMR은 장애물을 피해 필요한 위치로 이동한다. 

산업 디지털화의 글로벌 트렌드

과달라하라 공장은 시작에 불과하다. 폭스콘은 전기 버스를 제조할 대만의 공장을 비롯해 전 세계 공장의 디지털 트윈 설계를 시작하고 있다. 

또한 폭스콘은 스마트 시티와 공간을 위한 애플리케이션 프레임워크인 엔비디아 메트로폴리스(Metropolis)를 배포해 작업 현장의 카메라에 AI 기반 비전을 제공하고 있다. 이를 통해 공장 관리자는 일상적인 운영에 대해 심층적인 통찰력을 얻고, 운영을 더욱 간소화하며 작업자 안전성을 개선할 수 있다. 

전 세계적으로 약 1,000만 개의 공장이 있는 46조 달러 규모의 제조업은 산업 디지털화의 가능성이 풍부한 분야이다. 

델타 일렉트로닉스(Delta Electronics), 미디어텍(MediaTek), MSI, 페가트론(Pegatron)과 같은 주요 전자 제조업체들도 이번 컴퓨텍스(COMPUTEX)에서 엔비디아 AI와 옴니버스를 활용해 공장의 디지털 트윈을 구축하는 방법을 공개한다. 

폭스콘과 마찬가지로 이들 업체는 연간 10억 대 이상의 스마트폰, PC, 서버 수요를 충족하기 위해 공장을 더욱 민첩하고 자율적이며 지속 가능하게 만들기 위해 노력하고 있다. 

참조 아키텍처는 엔비디아 AI와 옴니버스 플랫폼으로 공장의 디지털 트윈을 개발하는 방법을 보여준다. 그리고 이 작업을 수행 중인 5개 기업의 사례를 확인할 수 있다. 

엔비디아 창립자 겸 CEO 젠슨 황(Jensen Huang)의 컴퓨텍스 기조연설에서 AI를 포함한 최신 소식들을 확인할 수 있다.