デジタルツインによる製造効率の向上

デジタルツインによる製造効率の向上

設計、立上げ、および生産の最適化に必要なリソースに投資する前に、新製品またはプロセスの設計をシミュレートすることが可能な世界を想像してください。デジタルツインは物理的な資産の仮想的な「生きた」複製であり、このビジョンを現実化します。

デジタルツインは、コンセプトとして1つの汎用的な定義を反映しません。例えば、当社では少なくとも11の異なる種類のデジタルツインを識別し、それらは一般的に、設計、運用、メンテナンスという明確に区別される3つの主要な段階に適用されます。これは製造分野だけに限っても、30以上の考えられる使用事例に相当します。設置/立上げおよび廃棄段階も考慮にいれた場合は、さらに多くの使用事例が考えられます。

例えば、あるユーザは、製品または製造工程の設計を最適化するためにデジタルツインを使用し、他のユーザは製品の生産または生産ラインの保守を最適化するためにデジタルツインを使用します。設計、最適化、または保守フェーズのどれに注目しているかに関わらず、デジタルツインの主要な特長は、それが生きた複製であり、擬似的な環境刺激に反応する学習と変化のことを指します。

無数のシナリオ

デジタルツインは、多くの生産アプリケーションにとって絶好のチャンスを提供します。デジタルツインが一般的に適用される3つの段階は、設計、運用、メンテナンスです。デジタルツインが無数のシナリオを実現できる現実が、これらのオプションの複雑性に追加されます。例えば、デバイス(ドライブまたはモータなど)、プロセス、製造用セルまたは機械、生産ライン全体、プラントまたは一連のプラント(企業)、従業員およびお客様の行動などのデジタルツインを持つことができます。それだけでなく、どれ1つとして完全に同一のものはありません。

デジタルツインのポテンシャルを引き出すためには、最初にお客様とユーザの目標が一致していることを確認してください。重要なことは、問題について話し合い、デジタルツインを使用して問題を解決する方法について同意することです。例えば、

お客様が製品を設計するために開発したデジタルツインは、メンテナンスがいつ必要になるかを予測することができるでしょうか? ?

デバイスのデジタルツインは、機械または生産ラインのオペレーションのデジタルツインで使用できるでしょうか?

もしお客様が現在、デジタルツインを使用しているならば、すでにその利益についてよくご存じでしょう。ただし、もしその使用を拡大し、フェーズ間でデジタルツインを活用する方法を探すならば、さらに多くの利益を得ることができます。

デジタルツインは、製造効率と予知保全のための機会を拡大し、生産性を最大化することができます。

現実世界の関連性

デジタルツインは、仮想的に会社の機械や制御、プロセス、ワークフロー、システムなどを模倣します。デジタルツインの検証と改善を通じて、製造メーカは以下の方法で資産の潜在的な現実世界の行動に関する洞察を得ることができます。

  • 機械のプロトタイプが製作され製造されるはるか以前に、新しい機器の構成で品質、信頼性および速度の向上を検証する。
  • プラントまたはプラントポートフォリオから製品の混合および量を最適化するために、ラインのスタートアップおよび生産スケジューリング/シーケンスのトライアルを実施する。
  • 生産従業員(マネージャ、フロントラインオペレータ、およびメンテナンス技術者)が新しい機器およびラインを仮想的に操作し保守することを許可し、現実世界でのコストのかかるスタートアップ問題(低品質、安全、機械停止)を最小限に抑える。
  • 機器およびプロセスの問題が発生する前にこれらを診断および解決し、高速な切換え技法を用いて仮想的に検証し、稼働時間と生産性を向上させる。その後、機器が稼動してから、継続改善チームが組込みスマートデバイスからのデータストリームをモニタし、ワークフローや切換え時間、およびオペレーション全体をさらに改善する。

ロックウェル・オートメーションは、数多くの組織がデジタルツインを適用し活用することを支援してきました。

例えば、食品製造メーカは導入前に施設のアップグレードをテストおよび検証し、80%のダウンタイムの短縮と10%を超えるスループットの向上を実現します。

別の大手多国籍企業は、生産シナリオ(製品プロモーションのための出来高の増加、低コストの生産材料への変更など)を仮想的にテストし、同一の機器で何百万ドルもコストを削減しました。

デジタルツインを開発する技術

ロックウェル・オートメーションのEncompass™製品パートナであるメイプルソフト社は、フィラディルフィアで開催されたオートメーションフェアにMapleSimソフトウェアを展示しました。MapleSimソフトウェアは、生産機械のデジタルツイン開発や概念設計、仮想立上げ、および「適正サイズ」のコンポーネントのための高度なマルチドメインのモデリングおよびシミュレーションツールです。

MapleSimソフトウェアをStudio5000シミュレーションインターフェイスに統合することにより、リアルタイムでモデルを実行する機械のデジタルツイン表現を作成することができます。これにより、リアルタイムでシステムをテストする機能を利用することができ、企業は開発リスクを低減し、高品質な製品を市場に早く展開することができます。

激しい競争に直面する他の業界と同様に、機械設計の世界は、故障なしで動作する高度な機械を作り出す能力を向上させています。

新しい製品が現在のエンジニアリング慣行の限界を超えるにつれて、エンジニアの直感力と現在のスキルセットが困難に直面したときに、新しいツールはエンジニアを支援する必要があります。

デジタルツインは、このような新しいツールの1つであり、その採用が続くにつれて、オートメーション産業で可能なことの限界を超える新製品の登場が期待されます。

デジタルツインの未来

国際的な競争が激化し、産業用メーカが生産性の向上に取り組むにつれて、一流企業は新しい破壊的なテクノロジが提供する利点の活用を続けています。デジタルツイン技術は、製造メーカがスマートな製品を予算に合わせてスケジュール通りに開発するのに役立ちます。

ガートナー社による最近の調査では、デジタルツインをすでに使用していると答えたのは回答者の13%に過ぎないのに対して、62%の回答者がこの技術を確立する過程にあるか、または来年に計画しているということが明らかになりました。デジタルツイン採用のこの急成長は、テクノロジベンダーによる大々的なマーケティングと教育によるものです。また、デジタルツインが事業価値を提供し、企業のIoTおよびデジタル戦略の一部となっていることもその原因と考えられます。

今こそ、デジタルツインとは何か、そしてそれはどのように異なるシナリオに適用されるかについて詳しく知るための絶好の機会であり、その価値をもっと簡単にそして等しく時間できるのです。

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ロックウェル・オートメーションならびに当社パートナの仕事は優れた知識を通じて、自動化の設計と導入をお手伝いしその投資がいかされるようサポートすることです。

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