デジタル設計の活用事例と技術動向

生産ライン･設備のデジタルツインを実現し、課題洗い出し･解消を設備･ラインの設計段階まで前倒しを行なう「フロントローディング」を実現し、その検証結果を踏まえて後戻りが発生しない「計画」を立てて、その通りに実行することにより生産の切り替え、立ち上げをより短期に、無駄なく行なえる企業能力を獲得することが技術的には可能になっています。

機械、ライン、工場全体レベルでのデジタルツインモデルを作り、フロントローディング並びに計画立案を行なう際には十分な表現力を持つモデルが必要です。具体的には、設備の動作はその制御のプログラムによって規定されますが、①そのプログラムそのもの、②機械的挙動を記述する物理モデル、③設備の機械CAD情報、の3つを混成しデジタルツイン上の設備で「操業」させる「エミュレーション」が成功するデジタルトランスフォーメーションには求められます。

対照的に、機械動作モード自体だけを(こう動くはずだと)記述する「シミュレーション」では制御プログラムと機械の動作モードの関係が正しいかの保証もなく、また外部条件、例えばワークの重量が変化した時の機械の動作モードの関係が正しいかも確保されません。「エミュレーション」を活用し、仮想空間上での「操業」能力を元に緻密にフロントローディング･計画を策定し、想定内範囲を拡げ、万一想定外が発生しても迅速に再計画を行ない、高い精度の計画を立てることができて初めて実効性のあるDXが達成できます。

①  仮想現場調整･機械ティーチング
②  現場･現物･原則主義を仮想空間で実現しすり合わせ時間短縮･コスト低減
③  ロボット導入の事前仮想空間エミュレーションによる費用対効果の精度向上
④  手作業･半自動ラインの全自動化による労務コスト削減･利益拡大
⑤  上流工程での品質つくりこみによる下流工程での手戻り防止･検査コスト抑制
⑥  多品種生産･大量カスタム生産に迅速に対応、売上向上･利益拡大
⑦  多品種段取り替え短縮･生産性向上できる設備･ライン
⑧  SKU当エネルギー使用量削減によるカーボンニュートラル貢献
⑨  仕入資材納期変動、製造人員変更への迅速に対応
⑩  デジタル設計ソフトウェアの活用によるDX実現

ロックウェル･オートメーションは、製造業に関わるお客様(製造業、製造ラインインテグレータ、機械メーカ、システムインテグレータ)にソフトウェア(MES、SCADA、PLC)およびハードウェア(安全PLC、モーション、ドライブ、センサ、制御部品)を元にしたソリューションを提供していますが、今回はクラウド協働情報基盤、緻密にフロントローディング･計画を迅速に策定するためのエミュレーションソフトウェアTwin Studio (Emulate 3D)と、PLCクラウド･プログラミング･ソフトウェアFactory Talk Design Hub (Studio 5000)を中心にご紹介いたします。