タイヤの需要は堅調です。COVID-19による製造とサプライチェーンの混乱からの回復途上にある業界にとって、これは本当に素晴らしいニュースです。
しかし、タイヤメーカや機械メーカは、多様な車両や材料への対応と、より優れた性能への期待を特長とした、複雑化する市場動向に直面していることはご承知でしょう。実際、生産の柔軟性および効率性を改善し市場投入までの時間を短縮する能力は、これまでにないほど大きくなっています。
今日のタイヤ業界の課題に対処するために、デジタル･ツイン･テクノロジに取り組むタイヤメーカや機械メーカが増えています。デジタルツインはタイヤ、機械、生産システムの動的デジタルレプリカであり、包括的なデータ、分析ツール、シミュレーション、およびエミュレーションを使用して高度な知見を提供し、パフォーマンスを最適化します。
デジタル･ツイン･テクノロジはタイヤ業界のためにできることは?
私の見たところでは、デジタルツインはタイヤ製造のいくつかの領域に衝撃を与えています。最初の領域は、「プリプロダクション」またはタイヤの設計段階です。
コストがかかり物理的な実験や分析が困難な作業に仮想モデルを使用することで、新規モデルを速やかに、小さなリスクで設計およびテストできます。実際、市場をリードする企業は、デジタルツインがコンセプトから実用に移行すると、2桁の改善があらゆる領域にわたるプリプロダクションで実現することを目にしています。
例えば、あるタイヤメーカは、最適な材料を選択するために独自のコンパウンドについてデジタルツインによるエミュレーションを使用しています。また、別の企業では、これまで実物の試作品を設計、製造、試験していた工程が、デジタルツインとシミュレーションを使用した迅速かつ最新のアプローチへと変わりました。
デジタル･ツイン･テクノロジは、同様にプラントオペレーションにも劇的な変革をもたらし、機械メーカと製造メーカの両方にWin-Winのシナリオをもたらします。
機械の販売サイクル全体にわたってさらなる価値を生み出す
最近、デジタル･ツイン･テクノロジを研究するタイヤ製造機械メーカの数が増加しているのを確認しました。それには理由があります。デジタルツインは差別化を促進し、真の顧客価値を生み出し、機械販売サイクルの全体にわたって新たな収益源を生み出す可能性があるからです。
その原理をご説明しましょう。まず最初に、デジタルツインは強力なプリセールスツールです。図面や仕様書だけでは、機械の性能を紹介するには限界があることは誰もが知っています。欠けているものは、その機械が製造現場でどのように機能するのか、具体的には潜在的な顧客の工場でどのように機能するのか、という点です。
その難題を解決するのが、デジタルツインです。その例を見てみましょう。3Dモデルは、仮想環境およびプラントフロアのラインの一部でお客様の機械がどのように動作するかを正確に見せることができます。
また、機械の機能をリモートおよび複合現実ヘッドセットで紹介することもでき、お客様は物理的に機器を製造する前に仮想マシンで動作を体験することができます。
事実、プラントレベルでデジタルツインを実装する製造メーカが増えるにつれて、お客様の環境で指定したオペレーションを確認するための「プリセールス」の前提条件としてデジタルツインが求められることもあります。
ポストセールスでは、デジタルツインは、「仮想立上げ」ができるので、大きな価値につながります。すなわち、実際に機械を製造する前に、デジタルモデルを使用して実際の機械と同じように制御をテストできます。その結果は、現場でのエンジニアリングやデバッグが少なくなり、スタートアップが大幅に短縮されます。
またデジタルツインは、実機を設置する前にオペレータと保守作業員がバーチャルマシンによる「実地」体験をすることで学習を加速できるので、ポストセールスの強力なトレーニングツールとなります。
さらに、デジタルツインを提供サービスの一部として活用することで、価値と収益を高めることができます。
タイヤメーカはプラントのボトルネックを正確に特定して、スケジューリングを改善
また、デジタルツインはタイヤ生産に大きな影響を与えます。どのタイヤメーカも、ボトルネックを最小化することがオペレーションの最適化に重要だということを理解しています。しかし、製造プロセス全体の中でスループットの障害を特定することは厄介な問題です。特に、タイヤのアセンブリのようなマテリアルハンドリング、複雑なアプリケーションは特に厄介です。
多くのタイヤプラントで次のような課題が浮かび上がります。
- 当社プラントのボトルネックは、機械の性能の問題なのか、それとも材料フローの問題なのか?
- 当社プラント全体での材料フローを最適化する良い手法はあるか?
- 機器の1つが故障した場合、スケジュールへの打撃をどのようにしたら最小化できるか?
- 新製品を製造するときにスループットを最適化するには何を変える必要があるか?
デジタルツインとシミュレーションテクノロジによって、これらの課題やスループットおよび材料フローの最適化について、より迅速かつ容易に対処することができます。
多くのタイヤメーカにとって、優れた材料フローへの最初のステップは、各プロセス領域全体での機械の能力を十分に理解することです。デジタル･ツイン･ソフトウェアでは、使用中のラインの機器の平均故障間隔(MTBF)などの履歴データとともに、仮想機械や仮想プラントモデルを使用できます。次に、ソフトウェアは生産の混乱要因をシミュレーションして、実際のスループットおよび可能性のあるボトルネックを特定できます。
また、タイヤメーカはデジタルツインと動的なシミュレーションを活用して、プラント全体のスケジューリングを最適化します。例えば、ある企業は生産資産、MES、およびヒストリアンからのデータを使用してシミュレーションモデルを訓練しました。機器の停止のようなプロセス外乱が発生すると、システムはオペレーションのシミュレーションを使用して、下流工程への影響を最小限にするために最適な調整を判断します。
新製品の市場投入までの時間を短縮するためには、デジタルツインを使用して既存の機器での新しい設計の実現可能性、および機械の変更や材料フローの変更の影響をテストします。また、リアルタイムのシミュレーションを使用して、最適なスループットで新製品を生産するためにシステムはどの構成変更が必要かを判定することもできます。
しかし、これらはデジタルツインがタイヤ産業を変革する方法のほんの一部に過ぎません。
