포드 자동차, 매스웍스 솔루션으로 배기가스 진단시스템 개발 프로세스 혁신
유럽에서는 2000년부터 모든 차량에 배기가스 및 연료시스템에 문제가 발생했을 때 이를 운전자에게 고지해 주는 경보시스템인 OBD(Onboard Diagnostics)를 장착하도록 의무화해 왔다. 하지만 이들 장비를 개발하는 데는 고가의 프로토타입 차량이 광범위하게 요구되는 등 상당한 비용과 시간이 전제돼야 한다.
이에 포드 자동차는 매스웍스 솔루션을 기반으로 모델기반설계(Model-Based Design) 기법을 적극 수용함으로써, OBD 시스템 개발 프로세스를 전면 혁신하기로 하였다. 포드 자동차는 OBD 시스템의 설계 및 구현, 테스트 검증 작업을 통합된 개발 플랫폼 환경 하에서 진행할 수 있도록 개선함으로써 고가의 프로토타입 차량에 대한 작업 의존도를 크게 줄였다. 또 전체 개발 프로세스를 유연하게, 그리고 유기적으로 진행할 수 있게 되면서 개발 시간 단축과 비용 절감 효과를 톡톡히 경험할 수 있게 됐다.
OBD 시스템은 엔진 배기가스를 모니터링하여 사전에 규정된 결함 임계값과 비교하는 시스템으로 대시보드 인디케이터(Dashboard Indicator) 또는 서비스 기술자에게 전달되는 진단 코드를 이용하여 결함을 운전자 등에게 보고해 준다. 이러한 기능 수행을 위한 OBD의 캘리브레이션(calibration) 개발은 각 성능 특성을 측정하기 위해 프로토타입 차량 사용을 광범위하게 요구한다. 왜냐하면 기존의 캘리브레이션 방법으로는 측정 맵을 채우려면 모든 작동점에서 정확한 측정 데이터가 필요하기 때문이다. 엔지니어들은 이러한 과정을 통해 각 특성을 분석하고 결과를 이용해 엔진 성능과 관련이 없는 기타 변동은 무시하고 배기가스 배출 오류를 인식하는 진단 시스템을 프로그래밍 하게 된다.
하지만 매스웍스의 모델기반 캘리브레이션 툴 박스(Model-Based Calibration Toolbox)와 실험 설계(DOE)는 가장 중요한 테스트 지점을 확인할 수 있는 테스트 계획을 수립할 수 있으며, 실제로 테스트에 필요한 요구사항을 줄일 수 있다. 또한 모델기반 캘리브레이션 툴 박스는 통계 모델링 기능을 통해 작동 범위 전반에 걸쳐 정확하고 안정적인 다차원 시스템 모델을 작성할 수 있도록 지원한다.
이에 포드 자동차 엔지니어들은 캘리브레이션 맵을 생성하여, 최적화할 수 있는 캘리브레이션 테이블을 작성할 수 있게 됐다. 또 실제 테스트를 통해 캘리브레이션을 평가하고 세분화하기보다는 캘리브레이션 및 테스트 데이터를 시뮬링크로 가져온 후 원래의 테스트 데이터를 수집하면서 얻은 입력 신호를 사용하여 모델을 시뮬레이션할 수 있게 됐다. 이밖에도 데스크탑에서 캘리브레이션을 최적화하고 재평가하면서 캘리브레이션 변경 효과를 확인하기 위해 다른 시뮬레이션 결과와 비교도 가능해졌다.
매스웍스의 제어 설계 자동화 마케팅 담당이사인 폴 버나드(Paul Barnard)는 “매스웍스 솔루션은 엔지니어 작업의 효율성을 보다 향상시키기 위해 개발됐다”며 “포드 자동차 엔지니어들은 매스웍스 솔루션과 모델기반설계를 통해 시간과 비용이 많이 소요되는 프로세스를 능률적으로 개선하는 동시에 고품질의 제품 생산이라는 기업 목표를 달성할 수 있게 됐다”고 밝혔다.
포드 자동차는 이번 성과를 토대로 현재 배기 및 냉각 시스템을 포함한 다른 엔진 캘리브레이션 부문에도 매스웍스 솔루션의 확대 적용도 적극 검토하고 있다.
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