デジタルエンジニアリングは、オール･オア･ナッシングの戦略ではありません。現在、従業員が使用しているツールを置き換える必要はありません。設計者、生産マネージャ、技術者などの働き方を改善するために、これらのツールをデジタルに拡張するのです。
ビジネスを見直し、デジタルのアプローチでより賢く、より速く、より良いものができる場所を特定すればいいのです。ここでは、デジタル技術を活用することでビジネスを改善できる5つの主要な分野を紹介します。
- 設計とプロトタイプ制作
- 立上げ
- オペレータのトレーニング
- 生産
- メンテナンス
設計とプロトタイプ制作
機械設計をデジタルで構築し、テストし、証明することができれば、鉛筆がまだ紙の上にある間に、ビジネスで可能なことを変えることができるのです。
仮想環境での設計とプロトタイプ制作が役に立ちます。
- 機械の市場投入を早める。
- 設計リスクの低減
- より高性能で、よりカスタマイズされたマシンを作る。
シミュレーションソフトウェアを使えば、製造メーカは3D CADモデルに物理現象を適用して、生命を吹き込むことができます。シミュレーションソフトを使えば、3次元CADモデルに物理現象を適用して、実際に動かすことができ、人や他の機械とどのように相互作用するかを見ることができます。
さらに、モデルを仮想現実(VR)環境に取り込み、工場のフロアから観察することも可能です。もし、構築する前に、HMIの前に立つことができたらどうでしょうか? 設計が確定する前にシステムを操作できれば、どれだけの時間を節約できるか、想像してみてください。
部品を購入し、何日もかけて新しいプロトタイプを作るのではなく、数回のクリックでデジタル設計に変更を加えることができます。FactoryTalk® Logix Echoなどのソリューションを使用して、プログラマブル･ロジック･コントローラをエミュレートすることも可能です。新しいワークフローを備えたエミュレーションソフトウェアにより、製造メーカは設計からテストまで瞬時に移行し、エンジニアリングの労力を大幅に削減することができます。
また、機械の市場投入を早めるのに役立つのは、デジタルツインだけではありません。再利用可能なコードにより、製造メーカはゼロから設計をやり直すことなく、既存の機械の成功事例を基にした開発を行うことができます。
制御のプログラミングを超える発想。シミュレーションソフトウェアの台頭により、ほとんどすべてのものをデジタルでモデル化できるようになりました。例えば、タービンやポンプステーションの動作モデルを作成する場合、Studio 5000® Simulation Interfaceは、そのモデルを実行中のLogixコードに直接接続することができます。シミュレーション主導のタグ値でプログラムを実行することで、プログラムが実世界で直面する状況を再現することができます。
立上げ
機械を現場に持ち込んで制御テストを行なうのを待つのは、災難と隣り合わせです。機械と制御システムが整合しているかどうかは、立ち上げの期限が迫っているお客様のそばで確認するまでは分かりません。その結果、機械の動作が期待以下であったり、仕様に合っていないことが判明するかもしれません。そして、このような問題を土壇場で修正することは、コストがかかり、立上げの期限を超えてしまうことにつながり、場合によっては人間関係もぎくしゃくしてしまうかもしれません。
仮想試運転は、このような問題に終止符を打つのに役立ちます。機械設計と制御システムの実際のオペレーションロジックのダイナミックなデジタルツインを作成することで、設計段階の早い段階で、つまり、お客様の工場に機械を据え付けるずっと前に、問題を発見することができます。また、機械と制御装置の動作を、リソースが投入される前に徹底的に検証し、実証することができます。
オペレータのトレーニング
トレーニングは、機械とオペレータが一緒に現場に来てからでないとできないわけではありません。
バーチャルトレーニングでは、機械が到着する前に、デジタルツインを使って作業者をトレーニングすることができます。VRヘッドセットを装着するか、スクリーンに向かって作業することで、作業者は安全で没入感のある仮想環境の中でスキルと能力を身につけることができます。バーチャルトレーニングの最大のメリットは、自由度の高さでしょう。
研修会場に社員を送り込んだり、機器が利用可能になるのを待つ必要はありません。必要な人に、必要な時に、必要な場所で、トレーニングを提供することができます。
バーチャルトレーニングには、現実のトレーニングのような制約がありません。理想的なオペレーションで生産を維持するための方法を学ぶことができます。また、物理的に再現できないような障害や極限状態をシミュレートして、テストすることができます。これにより、生産現場での同様の事故への対応に備えることができ、最終的にダウンタイムを低減することができます。
バーチャルトレーニングでは、作業者は生産に支障をきたすことを心配することなく、自由にミスをすることができます。もし、オペレータが何か間違いをした場合、その行動を記録し、修正することができます。また、本番の生産に入る前に、トレーニングで自分の能力を証明するよう求めることもできます。
オペレーション
生産が開始されると、デジタルツインはプロセス、機械、制御を模倣し、工場の担当者がオペレーションについて学び、変更を試すのに役立ちます。そして、増え続けるデジタル情報の糸は、生産をどのように改善できるかという洞察を明らかにすることができます。
あらゆる種類のオペレーションが、新たな高みに到達することができるのです。
- 生産における継続的な改善と、デジタルスレッドからの知見を利用した臨機応変な調整
- 製品ミックスと数量を最適化するために、ラインの立上げ、生産スケジューリング、シーケンシングを試行する。
- 品質、信頼性、スループットを向上させるための機械構成の実験
- プロセスの異常を検出し、品質への影響やスクラップ、ダウンタイムが発生する前に運用上の問題を発見する。
- 新製品や新しい機械のテスト運転により、スループットを最適化し、下流のボトルネックなどの問題を回避する。
- 鉱山などの大規模なオペレーションを仮想的に再現し、物理的にオペレーションを横断するのではなく、機器の問題を見たり聞いたりすることができる。
- 仮想センサを作成し、高価な測定器や手動での測定が必要な値を推定することができる。
メンテナンス
メンテナンスチームは、デジタルシミュレーションとリアルタイム(または予測的な)洞察を使用して、これまでにないダウンタイムに対処することができます。
デジタルスレッドを流れるデータは、問題が発生したときに、技術者がそれを検知し、ダウンタイムを防止または最小化するのに役立ちます。これには、メンテナンスが必要なときに技術者に知らせることができる制御システム機器からの健全性データおよび診断データが含まれます。しかし、これにはネットワークデータも含まれます。例えば、スイッチレベルのアラームは、今日、稼働率にとって同様に重要です。
理想的な世界では、メンテナンスチームはダウンタイムの発生を予測できるため、対応する必要がありません。これは、予測分析の利用により、ますます可能になってきています。これらの分析では、機械学習と人工知能(AI)を使用してオペレーションを学習し、機械の問題を早期に特定し、技術者にその問題を警告します。そして、技術者は計画的なダウンタイム中にメンテナンスのスケジュールを立てることができます。
デジタルツインは，いくつかの重要な方法でMTTRを向上させることができます。まず、バーチャルトレーニングにより、技術者はダウンタイムの問題が発生したときにトラブルシューティングを行なうのではなく、事前に準備しておくことができます。また、問題が発生した場合、技術者は拡張現実(AR)技術を使用して、デジタル診断や作業指示を物理的な機械に重ね、問題を迅速に診断･解決することができます。
