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Shinの勉強箱

Outward Matrixの管理人Shinの別ブログ。気軽に書いています。

デジタルマニュファクチャリングについてまとめてみる

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こんにちは、Shinです。今日はデジタルマニュファクチャリングについてまとめてみます。

製造業のデジタル化を意味するデジタルマニュファクチャリングですが、なかなか実態が掴みづらいもの。いったいどのようなもので、どうやって実ビジネスに活かされているのでしょうか。

デジタルマニュファクチャリングの定義

Siemensのサイトから、定義を確認してみましょう。

www.plm.automation.siemens.com

デジタル・マニュファクチャリング とは、シミュレーションや分析、3D表示、コラボレーションなどのための広範なツールを備える統合コンピュータ・システムを使って、製品設計と製造プロセスを同時に定義することを言います。製造を考慮した設計、コンピュータ統合生産(CIM)、フレキシブル・マニュファクチャリング、リーン・マニュファクチャリングなど、製品設計と製造プロセスとの連携を強化して製造をさらに効率化したいというニーズに応えるのがデジタル・マニュファクチャリングです。

この包括的なデジタル・マニュファクチャリングを製品ライフサイクル管理(PLM)に組み込むことによって、PLMの真のメリットを享受することができます。また、デジタル・マニュファクチャリングはPLMと製造現場のさまざまなアプリケーションや設備を統合して、設計チームと製造チームとの製品関連情報の交換を可能にする要となります。この統合により、製品の市場投入期間の短縮や売上目標を達成し、同時に、コスト増となる下流プロセスでの変更をなくしてコスト削減を実現することができます。

デジタル・マニュファクチャリングは、バーチャル環境において以下のような製造プロセスを完全に定義できるようにします。

  • ツーリング
  • 組立ライン
  • 作業ステーション
  • 設備レイアウト
  • 人間工学
  • リソース

さらに、デジタル・マニュファクチャリングでは、製品を製造する前に既存のナレッジを再利用して、製造プロセスを最適化するためにシミュレーションを実行することができます。また、製造現場からのフィードバックを受けて、それを製品設計プロセスに反映させることもできるため、製造プランニングにおいて真の製造能力を引き出すことができるようになります。

デジタル・マニュファクチャリング・ツールは今、作業のコンテキストに合わせて必要な情報が作業者に提示され、それによって作業者が迅速かつ適正に判断できるように、作業者のエクスペリエンスを向上させるところまで進化しています。さらに、製造現場のプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)、マシン・コントローラ、コンピュータ数値制御(CNC)マシンなどと直接接続できるようにもなっています。PLMの情報と製造実行システムの情報を共に一元管理できる統合プラットフォームの開発も進んでいます。

製品設計と製造の同時マネジメント、効率的生産方法によるコスト削減、製造プロセスの完全コントロール、シミュレーション実行などがキーワードですね。さらに、作業者へ自動で指示をこなすこともできるようです。

コンピュータはもはや人間に使われるものではなく。人間を使うものとして進化を遂げている、ということですね。PLC等各種オートメーションシステムとの連携もできるのも見逃せないポイント。

デジタルマニュファクチャリングの事例

具体的な事例についても同様に見てみましょうか。

デジタル・マニュファクチャリングは今、さまざまな業界に採り入れられています。ある自動車メーカーでは、設計者が次の新車を設計しているときに、製造エンジニアはすでにその新車の製造プロセス全体(ツーリング、マシニング、組立てシーケンス、工場レイアウトなど)を設計しています。そのため、例えば、部品の製造に何らかの制約が付くような場合は、製造エンジニアから設計者にすぐにフィードバックされます。こうして、製造エンジニアと設計者とのコラボレーションを通して、製品設計と製造プロセスとを俯瞰して捉えられるようになります。

あるハイテク部品のサプライヤは、デジタル・マニュファクチャリング・システムを活用して、製造ライン全体の3Dシミュレーションを見積り時に作成して、さまざまな製造バリエーションやコンセプトを分析しています。製造プランニングと企画書作成におけるこの透明性と正確性により、顧客から絶大な信頼を勝ち取り、契約率を伸ばしています。

なるほどね。製造と設計の距離を近づけたり、実際に部品を作る前に明確な見積もりを作ることで顧客の信頼を得たり、そんな感じのことができると理解しました。

デジタル・マニュファクチャリングのメリット

メリットをまとめましょう。

  1. デジタル・マニュファクチャリングは、設計の変更プロセスを通して、製品、プロセス、工場、リソースに関する情報を相互に関連付け、表示し、取り出せるようにして、製造設計に対して整合的かつ包括的に取り組めるようにします。
  2. デジタル・マニュファクチャリングは、管理された環境内で部品の製造プロセスの最適化を可能にします。部品情報を2Dまたは3Dで表示した柔軟な作業指示書やツーリング、マシニングの指示書を作成することができます。
  3. デジタル・マニュファクチャリングのシミュレーション機能を使用してロボットや自動化プログラムをバーチャルで検証することによって、コミッショニング・コストを削減することができます。
  4. デジタル・マニュファクチャリングを活用すると、工場モデルを迅速に作成して、工場のレイアウト、マテリアル・フロー、スループットを製造開始前に最適化することができます。
  5. デジタル・マニュファクチャリングは、寸法のバラツキを分析できるグラフィカルな環境を提供して、シックスシグマやリーン・マニュファクチャリングの取り組みを支援します。
  6. デジタル・マニュファクチャリングは、3次元測定機(CMM)や数値制御(NC)工作機械をCADベースで完全に検査して検証できるプログラムを提供して、品質に関するデータの全社的な共有を容易にします。
  7. デジタル・マニュファクチャリングは、製品ライフサイクルに関するデータへのリアルタイムなアクセスと製造プロセスの実行を同時に可能にします。 

 面白い仕組み。実際に工場にいってみてみたいですね。