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[측정 및 테스트 기술 동향] 엔지니어링 성과를 가로막는 요소

입력 : 2017.09.30 17:12

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[첨단 헬로티]

높이를 가늠할 수 없는 산을 오를 때, 엔지니어는 먼저 정상까지 올라가는 길을 파악해야 한다. 그러나 복잡한 시스템의 측정 및 테스트를 위해 저항이 가장 적은 경로를 알아내는 일은 쉽지 않다. 하지만 각 단계를 거치면서 쌓은 효율성은 정상까지 올라가는 데 많은 도움이 된다. 정상 등반을 위한 기본적인 4가지 이정표는 핵심 개념의 구현, 시스템 설정, 데이터 분석, 미지 요소의 설계이다.


전 세계 엔지니어들은 단순하면서도 매우 복잡한 과제에 직면했다. 바로 해결할 수 없는 문제를 해결하는 일이다. 설상가상으로 이 해결 불가능한 문제를 이전보다 더 적은 리소스로 더 빨리 해결하라는 요구를 받고 있다. 예를 들어 가정용 온도조절기를 테스트할 경우, 바이메탈 코일만 있는 온도조절기는 이제 더 이상 사용되지 않는다.


오늘날의 온도 조절기에는 습도 및 온도 센서부터 무선 회로와 동작 감지에 이르는 여러 기술이 융합되어 있다. 이러한 시스템을 검증하려면 다양한 계측기와 센서, 소프트웨어 전문 지식이 필요하지만, 엔지니어는 어디서부터 손을 대야 할지 감을 잡기 어렵다. 


높이를 가늠할 수 없는 산을 오를 때, 엔지니어는 먼저 정상까지 올라가는 길을 파악해야 할 것이다. 마찬가지로 복잡한 시스템의 측정 및 테스트를 위해 저항이 가장 적은 경로를 알아내는 일은 쉽지 않을 수 있다. 궁극적으로는 각 단계를 거치면서 쌓은 효율성이 정상까지 올라가는 데 많은 도움이 된다.


이를 엔지니어링 작업에 대입해 생각해 보면, 애플리케이션 전체의 일상적인 작업을 단순화함으로써 엔지니어링 시스템의 개발, 배포, 관리에 필요한 전체 시간을 줄일 수 있다. 엔지니어링 시스템을 위한 정상 등반에서 기본적인 네 가지 이정표는 핵심 개념의 구현, 시스템 설정, 데이터 분석, 미지 요소의 설계이다.


▲ 그림 1 시간과 비용을 균형 있게 관리하려면 일상적인 업무를 단순화하여 결과 실현 시간을 최소화하는 것이 중요하다.


핵심 엔지니어링 개념의 구현


PID(비례 적분 미분) 알고리즘 계수에 관한 나이퀴스트(Nyquist) 샘플링 이론에 따르면, 애플리케이션에서는 기초적인 엔지니어링 개념을 정확하게 구현하는 일이 매우 중요하다. 하지만 핵심 엔지니어링 개념에 관한 지식은 부족한 실정이다. 이러한 개념들을 맞춤형 로직 생성에 사용 중인 툴과 프로그래밍 구문의 시맨틱 내에 구현해야 한다.


LabVIEW NXG는 측정 데이터 수집, 분석 및 시각화를 위한 비프로그래밍 워크플로를 새롭게 도입하여 LabVIEW의 기본적인 그래픽 데이터 플로 프로그래밍 패러다임을 보완했다. 작업 환경에 기본적인 학습 시스템을 통합함으로써 새로운 툴 사용, 소프트웨어 언어 코딩, 엔지니어링 이론 구현으로 인한 어려움을 간소화해준다. 학습 시스템을 통해 이러한 세 가지 요소를 하나의 환경에서 익힐 수 있다.


작업 공간 오리엔테이션의 경우, 새로운 기능을 처음 사용하는 동안 팁과 맥락 정보를 겹쳐서 표시한다. 루프 구조, 데이터 유형, 병렬 처리 통신과 같은 프로그래밍 개념에 대한 설명이 필요하면 LabVIEW NXG가 이를 사용자 환경에 익숙한 방식으로 소개한다. 


내장된 인터랙티브 강의 중에 개념을 유용하게 활용하는 방법과 이유를 자세히 볼 수 있는 내용이 있다. 각각의 강의에는 가이드 역할을 하는 예제 코드와 연습 문제가 있어, 풍부한 미디어 콘텐츠를 통해 개념을 학습하고 코드의 바탕이 되는 이론을 자세히 알아볼 수 있다.


▲ 그림 2 LabVIEW NXG는 고도로 통합된 제품 내 학습 기능을 통해 번거로움

을 줄이고 생산성을 높이며 학습 곡선을 최소한으로 줄여준다.


측정 시스템 셋업하기


다양한 공급업체들이 계측기와 센서를 개발함에 따라, 시스템 내부의 종합 구성 요소를 파악하고 설정하는 일이 쉽지 않을 수 있다. 예를 들어 무결점 생체 조직 샘플 분석을 위한 레이저 현미경 시스템 구축을 위해 히스토인덱스(Histoindex Pte Ltd) 시스템을 설정한다고 해보자. 이 PC 기반 시스템은 검류계, 레이저, 카메라를 비롯해 네 가지 계측기 유형이 장착된 다섯 개의 하위 시스템에 의존한다. 이러한 시스템에서는 하드웨어 감지, 적절한 드라이버 설치, 세트업 설정 및 확인 등의 기본적인 작업조차 매우 긴 시간이 소요될 수 있다.


LabVIEW NXG의 인터랙티브 워크플로는 이러한 주요 셋업 단계를 간소화해 준다. 프로그래밍할 필요가 없으므로 하드웨어 설정을 빠르게 검증하고, 자동 감지 및 드라이버 식별, 통합 문서화 기능으로 측정을 조회하며, 인터랙티브 소프트 프런트패널을 통해 신호를 즉시 수집 및 시각화할 수 있다.


이렇게 오랜 시간이 소요되는 주요 단계를 단순화하여 사용자는 자신의 전문 분야인 애플리케이션의 세부 사항에 집중하고 가장 고유한 가치를 더할 수 있다. 


▲ 그림 3 LabVIEW NXG는 하드웨어 설정, 사양, 문서화에 대해 간편한

액세스 기능으로 신속하게 데이터 수집을 시작할 수 있는 인터랙티브

환경을 제공하여 시스템 셋업 시간을 줄여준다.


측정 데이터 분석


과거에는 시스템 특성화 시 유사한 센서 유형의 몇 가지 신호만 측정하여, 후속 분석 및 보고서 작성에 필요한 시간을 확보했다. 하지만 지금은 포착해야 할 물리적 측정의 횟수와 다양성이 대폭 증가했다.


예를 들어 스페인 칸타브리아 유압 연구소(Instituto Hidráulico de Cantabria)의 연구원들은 유압 연구 시스템을 구축하고 이를 발전시켜 자유 곡면 이동 센서, 스트레인 게이지, 초음파 거리 측정 디바이스, 레이저 시스템을 포함한 일련의 센서를 통합했다. 이러한 센서 및 액추에이터와 함께 연구원들은 포착한 데이터를 결합하고 후속 분석 및 결과 추출을 위해 다양한 이벤트를 동기화할 수 있는 기능이 필요했다.


칸타브리아 유압 연구소의 엔지니어와 같은 이들은 측정 시스템이 점점 복잡해짐에 따라 측정에서 인사이트를 얻을 수 있는 시간이 더 부족하게 되었다. 또한, 신호 분석을 위해 사용하던 기존 툴은 파편화된 데다 타 산업 분야에서 대여한 것이어서, 검증 및 테스트 엔지니어에게 필요한 기술 측정 및 분석, 시스템 결과에 맞게 최적화되지 않은 상태였다. 


LabVIEW NXG 개발 환경의 경우 수집, 분석, 시각화할 데이터가 상시 준비되므로, 엔지니어링 시스템이 포착한 다양한 센서 및 액추에이터 정보의 활용도를 극대화할 수 있다. 이 새로운 경험은 데이터를 본 다음에는 한 번의 클릭으로 포착할 수 있어야 한다는 철학을 바탕으로 하고 있다. 데이터에는 신호, 설정, 분석 결과, 입력, 출력을 포함한 해당 환경의 거의 모든 요소가 포함되어 있다. LabVIEW NXG는 사용자가 중앙 집중식 데이터 관리 창에서 이러한 프로젝트 포착 데이터를 수집하여 엔지니어링 데이터를 인터랙티브 방식으로 손쉽게 관리하도록 지원한다.

 

데이터 저장소에서는 통합 데이터 뷰어로 데이터를 빠르게 탐색하고 파형 안의 관심 지점에 대한 검사를 시작할 수 있다. 그다음에는 관심 영역을 클릭하여 데이터에 대한 인터랙티브 분석을 즉시 수행하고 측정값에서 얻은 인사이트를 즉각적으로 시각화할 수 있다. 파라미터의 경우 리얼타임 조정을 통해 분석 루틴을 프로젝트 요구 사항에 맞출 수 있다. 


▲ 그림 4 LabVIEW NXG는 환경 내 거의 모든 곳에서 스냅샷을 즉시 포착하고 프로젝트의 데이터 세트를 하나의 일반 저장소에서

관리할 수 있는 툴을 제공한다.


▲ 그림 5 시각적 조정, 드래그 앤 드롭 방식의 실험 데이터 입력, 결과의 리얼타임 시각화를 통해 분석 파라미터의 조정 시간을

단축할 수 있다.


▲ 그림 6 LabVIEW NXG는 최신 기술을 바탕으로 한 적응형 편집기이다.

신속한 편집 작업 인터랙션과 새로운 사용자 인터페이스 구축 기능으로

전문 엔지니어링 시스템 구축 시간을 줄일 수 있다.


미지 요소의 설계


프로젝트를 일상적이거나 주기적인 방식으로 시작했어도 그 이후에는 훨씬 더 복잡한 상황으로 발전하는 경우가 많다. 먹오프(Muc-Off Ltd)의 엔지니어들은 고성능 윤활유의 최적화를 위한 측정 픽스처 구축 작업에서 이러한 현상을 경험했다. 이들은 다양한 스프로킷, 체인 유형, 기어비, 동력 예상치, 속도에 맞춰 장치를 조정해야 했다. 초기 반복 과정에서는 데이터 수집 및 제어를 위해 고정형 기능 측정 디바이스를 사용했으나, 이 시스템은 오래가지 않았고 촉박한 일정의 작업에 필요한 맞춤 설정 기능과 하드웨어적 다양성을 갖추지 못했다.


NI의 소프트웨어 중심 플랫폼에 기반한 LabVIEW NXG는 모듈형 하드웨어와 광범위한 에코시스템이 통합되어, 이러한 문제를 해결할 수 있다. 유연한 모듈형 접근 방식은 변화하는 프로젝트 요구 사항에 맞춰 전개할 수 있으며, LabVIEW NXG의 엔지니어링 워크플로 안에서 구체화되어 하드웨어 세트업, 초기 측정, 분석에서 효율적인 개발 환경으로의 전환을 지원한다. 이는 오직 엔지니어만이 테스트 및 측정 시스템을 맞춤 설정할 수 있는 경우에 더 중요하다. 맞춤 설정으로의 전환 과정에서 엔지니어가 자신의 인사이트와 설정, 분석 루틴을 꾸준히 유지할 수 있기 때문이다.


LabVIEW NXG는 더 높은 수준에서 작업을 시작하고, 고급 분석이나 로직, 자동화가 필요할 때는 이미 완료한 작업을 기반으로 이를 신속히 구축할 수 있게 해준다.


지난 30년간 수십만 명의 엔지니어와 과학자들이 LabVIEW를 통해 엔지니어링 작업을 추상화하여 생산성을 높이고 그래픽 프로그래밍의 직관적인 기능 뷰가 제공하는 장점을 활용해왔다. LabVIEW NXG는 이러한 경험을 바탕으로 일반 개발 작업의 엔지니어링별 최적화 기술을 결합하여 시스템 개발 시간을 단축하는 데 도움을 준다. 라이브 배선 프리뷰 및 편집기 확대/축소 등의 신속한 편집 상호작용부터 스냅 라인과 새로운 UI 요소를 이용한 사용자 인터페이스 구축, 통합형 디버그 프로브 창까지, 개발 환경의 장점을 활용해 전문 엔지니어링 시스템을 몇 번의 클릭만으로 완성할 수 있다. 


더 나은 결과를 위해


엔지니어링에서는 변화가 계속되며, 그 결과는 더 빠르고 혁신적인 솔루션으로 이어진다. 빠른 속도에 대응할 수 있는 유일한 방법은 기존의 방식과 다른, 엔지니어와 과학자를 위해 맞춤 제작된 접근 방식으로 결과에 집중하는 것이다. 오늘날의 엔지니어는 이러한 접근 방식을 통해 즉각적인 인사이트를 얻고 신속히 반복 작업을 수행하며 작업을 지연시키는 장애물을 극복할 수 있다. LabVIEW NXG와 함께 엔지니어링의 속도를 높이고 세상의 발전을 이끌어 나갈 수 있다. 


조나 폴 NI 선임 소프트웨어 제품 매니저

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