[논문 리뷰] Supply Chain Digital Twin Framework Design: An Approach of Supply Chain Operations Reference Model and System of Systems

Jie Zhang, Alexandra Brintrup외 3명|arXiv (Cornell University)|2021. 07. 19.

Digital Transformation in Industry참고 문헌 65인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 복잡한 공급망의 시공간 동역학을 관리하기 위해 공급망 운영 참조(SCOR) 모델과 시스템의 시스템(SoS) 이론을 통합한 공급망 디지털 트윈 프레임워크를 제안한다. 공급망을 표준화된 블록으로 분해하고, SCOR를 통해 核심 활동을 디지털화하며, SoS 원리를 활용해 개별 하위디지털 트윈을 통합하여 통합된 디지털 트윈으로 조율함으로써, 공급망 기업 간 종단간 시스템 통합과 동적 시뮬레이션을 가능하게 한다.

ABSTRACT

Digital twin technology has been regarded as a beneficial approach in supply chain development. Different from traditional digital twin (temporal dynamic), supply chain digital twin is a spatio-temporal dynamic system. This paper explains what is 'twined' in supply chain digital twin and how to 'twin' them to handle the spatio-temporal dynamic issue. A supply chain digital twin framework is developed based on the theories of system of systems and supply chain operations reference model. This framework is universal and can be applied in various types of supply chain systems. We firstly decompose the supply chain system into unified standard blocks preparing for the adoption of digital twin. Next, the idea of supply chain operations reference model is adopted to digitise basic supply chain activities within each block and explain how to use existing information system. Then, individual sub-digital twin is established for each member in supply chain system. After that, we apply the concept of system of systems to integrate and coordinate sub-digital twin into supply chain digital twin from the views of supply chain business integration and information system integration. At last, one simple supply chain system is applied to illustrate the application of the proposed model.

연구 동기 및 목표

• 디지털 트윈 기술을 활용해 공급망 시스템 내 임베디드된 시공간 동역학을 모델링하는 데 도전 과제를 해결한다.
• 다양한 공급망 시스템에 적용 가능한 보편적 프레임워크를 개발한다.
• 표준화된 모델링을 통해 공급망 구성원 간 디지털 트윈의 원활한 통합을 가능하게 한다.
• 시스템의 시스템 원리를 활용해 사업 프로세스 통합과 정보 시스템 통합을 연결한다.
• 공급망 운영에서 디지털 트윈 구현을 위한 확장 가능하고 상호운용성 있는 아키텍처를 제공한다.

제안 방법

• 일致하고 표준화된 디지털 트윈 표현을 가능하게 하기 위해 공급망을 표준화된 모듈식 블록으로 분해한다.
• 각 블록 내에서 핵심 공급망 활동을 디지털화하기 위해 공급망 운영 참조(SCOR) 모델을 적용한다.
• 각 공급망 구성원의 운영 데이터와 프로세스를 바탕으로 개별 하위디지털 트윈을 구축한다.
• 시스템의 시스템(SoS) 이론을 활용해 하위디지털 트윈을 통합하고 조율하여 통합된 공급망 디지털 트윈을 구성한다.
• 이중 통합 시각을 통해 사업 프로세스 흐름과 정보 시스템 아키텍처 간의 일치를 확보한다.
• 가장 단순화된 공급망 사례 연구를 통해 프레임워크의 타당성과 통합 능력을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 디지털 트윈 기술은 어떻게 공급망 시스템 내에 내재된 시공간 동역학을 효과적으로 모델링할 수 있는가?
• RQ2 SCOR 모델은 디지털 트윈 프레임워크 내에서 공급망 운영의 표준화 및 디지털화에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 시스템의 시스템 원리는 어떻게 여러 개의 하위디지털 트윈을 통합된 공급망 디지털 트윈으로 조율하는 데 적용될 수 있는가?
• RQ4 공급망 기업 간 상호운용성과 확장 가능성을 보장하기 위해 필요한 주요 아키텍처 구성 요소는 무엇인가?
• RQ5 제안된 프레임워크는 디지털 트윈 응용에서 사업 프로세스 통합과 정보 시스템 통합을 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• SCOR의 프로세스 표준화와 디지털 트윈 표현을 조합함으로써, 프레임워크는 공급망 시스템을 시공간 동적 시스템으로 성공적으로 모델링한다.
• 공급망을 표준화된 블록으로 분해함으로써, 이질적인 기업 간 일致하고 확장 가능한 디지털 트윈 구현이 가능해진다.
• SCOR 기반 프로세스 모델링과 데이터 통합을 통해 개별 공급망 구성원의 하위디지털 트윈이 효과적으로 생성되고 연결된다.
• 시스템의 시스템 원리 덕분에 하위디지털 트윈 간의 조율가능성이 확보되어 사업 프로세스 통합과 정보 시스템 통합이 동시에 달성된다.
• 사례 연구를 통해 프레임워크의 실용성과 타당성이 실제 환경에서 입증되었으며, 디지털 트윈이 공급망 노드 간 조율될 수 있음을 보여준다.
• 제안된 아키텍처는 다양한 유형의 공급망에 걸쳐 확장성과 적응 가능성을 지원하여 운영의 투명성과 의사결정 능력을 향상시킨다.