デジタル ツール管理:複数の概念が収束し始める

設計と機械加工におけるデジタル化への注目は、より洗練されたデジタル工具管理 (DTM) システムの重要性と利点を浮き彫りにしました。これにより、大きな差別化が生まれ、一般に受け入れられているシステム定義に関して多少の混乱が生じましたが、より包括的で顧客中心の目標と機能の進化がもたらされました。

ハードウェアとソフトウェアの両方を含む製造における初期の開発の多くは、プロセスを妨げるビルダーと開発者の間の企業の競争によって特徴づけられましたが、ツール管理システムの進歩ははるかに協力的であり、それによってより迅速で効果的です.

DTM 開発に影響を与える要因には、次のようなものがあります。 ISO 13399 などの規格の確立。インダストリー 4.0 の傘下にある MTConnect やいくつかのサブプログラムなどの共同プログラム。また、効率性と柔軟性を高め、必要に応じて複数のベンダーとの関係を提供するシステムに対する顧客の要求。

現在、システムの提供範囲は、限定された機能を実行する個々のモジュールから、CAM ステーションから製造現場までの全体的なパッケージにまで及びます。 Siemens PLM Software (テキサス州プラノ) の製造データ管理担当スタートアップ リードである Corsin Buerer 氏は次のように述べています。自動化のニーズに応え、ツーリングを CAM 機能に統合する機能を提供します。もちろん、私たちがサービスを提供する顧客の範囲が広いため、個々のメーカーのニーズに適応する幅広い構成を提供できなければなりません。」

Zoller Inc. (ミシガン州アナーバー) の社長である Alexander Zoller 氏は、DTM システムを関連するすべての製造プロセスの「デジタル ツイン」として視覚化しています。 「私たちのシステムには、機械、ツールホルダー、ツール仕様、形状、およびプロセス全体で必要なその他のデータを含む完全な機械加工/ツーリング機能情報だけでなく、デジタル ツイン ツーリング ライブラリも含まれています。 CAM プログラマーから生産管理者まで、誰もが情報を入手できる必要があります。」

新しい DTM システムに不可欠な機能を評価するにあたり、サンドビック・コロマント (フェアローン、ニュージャージー州) の南北アメリカのデジタル加工販売担当ディレクター、ジェフ・リジーは広い視野を持っています。 「多くのメーカーは通常、ツールを補充するための基本的な最小/最大システムから始めますが、将来的にはフル機能システムの開発が不可欠であると考えています.これらのシステムを構築する際の主な目標は、顧客が情報をどのように消費するかに基づいて、データを提供するより良い方法を提供することです。」

このプロセスでは、顧客の感度が重要です。 「当社の製品には、製造プロセスに関連するすべての情報とプロセスの完全な統合が含まれています」と、TDM Systems (イリノイ州ショームバーグ) の北米担当ディレクター、Gregg Bigleman は述べています。 「これにより、ビジネスはより簡単にインテリジェントなデジタルにリンクされた生産に移行できるようになります。重要な要素は、すべてが単一ソースのデータベースから得られることです。」

Seco Tools LLC (ミシガン州トロイ) の STEP 技術者である Tyler Martin 氏も、同様に工具データの可用性が不可欠であると考えています。 「データを簡単に入手できることは非常に重要です。クラウドからダウンロードできるモジュールを通じてツール情報を利用できるようにします。当社は ISO 13399 に準拠しているため、顧客は必要なときに正しい情報が提供され、理解しやすいことが保証されます。」

Walter AG (ドイツ、テュービンゲン) は、ツール管理システムの初期の提唱者であり、今日では大規模な顧客に完全なサービス機能を提供しています。デジタル マニュファクチャリングのマネージャーである Florian Böpple 氏は次のようにコメントしています。今日、当社のロジスティクス システムは、企業がツール管理機能をオフロードできるようにするトータル パッケージを統合することで、企業と提携することを可能にします。最高の拡張状態では、従業員をフルタイムで顧客に配置し、すべてのツールを購入します。一部は競合他社からも購入します。機械の事前設定、技術的な操作、および最適化を担当します。これにより、メーカーはコア ビジネスに専念でき、工具管理は専門家に任せることができます。」

対応手段として、DTM は製造の進歩と関連する工具会社のビジョンを組み合わせた形で進化します。 Alexander Zoller が簡潔に述べたように、「機能的には、毎年新しいシステムが登場します。」

TDM System の Bigleman 氏は、「世界中のどこにいても複数の施設を接続する」必要性を強調しました。これにより、継続的な効率が実現します。 Siemens のシニア プロダクト マーケティング マネージャーである Buerer 氏は、DTM の当初からの論理的な進歩を次のように強調しました。これには、製造プロセス内のツールの場所と在庫内のツールの両方が含まれます。これは、進行中の生産環境で継続的な課題をもたらすためです。」

サンドビック・コロマントのリジーもシステム開発の道筋を挙げた。 「歴史的に、ツール管理システムは、ツールの在庫と対応する更新の静的な計算に基づいていました。現代の環境では、これは時代遅れであり、オンマシン ステータスを含むリアルタイム データからの動的傾向分析に移行する必要があります。実際、私たちは個別のシステムからインタラクティブなシステムに移行しています。」

Walter は、ツール管理の「コックピット」を使用して、マルチチャネル コンセプトに取り組んでいます。 Böpple 氏は次のように説明しています。明らかに、物流ツールのデータを知ることは顧客次第ではありません。当社の専門知識を取り入れることで、特に機械加工プロセスに関して、より有意義で効果的な情報を提供できます。さらなるコックピットは、ツールのパフォーマンスを向上させるパフォーマンス データを Walter に提供してくれます。」

お客様の意見と要望

デジタル ツール管理システムの改善における重要な要素は、顧客の入力と要求です。顧客のニーズとツール メーカーの経験から得られた統合は、DTM システムのより標準的な機能を拡張するためのおそらく最も重要な貢献者として浮上しています。

Seco Tools の Martin 氏は、CAM システムに適用可能な改善された工具データ ライブラリの要求を挙げました。 「工具管理システムがその可能性を最大限に発揮するには、CAM 機能が絶対に必要です。」
Zoller 氏は次のように述べています。たとえば、一般に、特定のツールを探すのに費やす時間は無駄だと認識されています。適切な管理を導入することで、この問題を解決できます。また、3D アプリケーションや、携帯電話やタブレットを介して通信できるモバイル機能に対する他の要求も見られます。」

DTM のインストールを検討している新規顧客は、さまざまな方法で答えることができるいくつかの要求をもたらします。 TDM Systems の Bigleman 氏は次のように述べています。したがって、潜在的な新規顧客は、単純な「ボルトオン」拡張機能を使用することで、プロセスのどこからでもデジタル マニュファクチャリング環境に入ることができます。最初のステップを踏めば、データや効率を失うことなく上流または下流に拡張できます。」

リジーは同意した。 「サンドビック・コロマントでは、追加のアプリケーションの接続を可能にするスターター プラットフォームを目指しています。ただし、この文脈では、ベンダーは、新しいアプリケーションがそれぞれバリュー ストリームにどのように追加されるかを証明する必要があります。」

DTM の初期開発段階は主に主要な OEM とそれに対応する大規模なツール メーカーの領域でしたが、業界には同様に多数の小規模なツール企業が住んでおり、その多くはエンド ユーザー、特にジョブ ショップとの販売と助言の両方の関係を維持しています。そして小さなメーカー。デジタル化への動きは必然的に、これらのリソースに何が起こるかという問題を提起します.

Walter の Böpple は、DTM と同じくらい標準化によって「シェイクアウト」が来ると見ています。 「低レベルのサプライヤーとプレミアムサプライヤーの間で、継続的な闘争が続いています。最下層にいる人は、どんな能力でもシステムに移行する意欲がありません。彼らの最大の脅威は、特に商品レベルでのツールがますます似てきているという事実から来ています。」

Zoller 氏は、重要な要件を満たしていれば、中小企業向けの場所を思い描いています。 「中小企業はより効率的にならなければなりません。私たちは、彼らが私たちのような企業と提携して小規模な顧客ベースをカバーする機会があると考えています.実際、彼らは私たちのカタログとデータベースに記入しています。」

大規模な DTM プロバイダーと小規模なツール メーカーの間のギャップを埋めるサービス会社の数も増加する可能性があります。 Buerer 氏によると、「自社の地位を維持し、さらには成長することに真剣に取り組んでいる企業は、自社のデータを増強できるサプライヤーにアクセスできるようになります。さらに、ねじ切り加工などの特定の工具分野を専門とする小規模な製造業者もニッチを見つけ、DTM を提供する大企業と提携するという追加の利点を得ることができます。」

マーティン氏は、小規模製造業者の存続と成長における重要な要因を挙げています。 「これらの企業は、パートナーシップの形で既存のシステムに移植できるだけでなく、クラウドのおかげで、サービス機能がより拡張され効率的になるでしょう。」

小規模なツール サプライヤーへのさらなるサポートは、いくつかの主要なプレーヤーによって組み込まれたオープン プラットフォーム戦略の形でもたらされます。 「私たちは『ブランドにとらわれません』」と Rizzie は述べています。 「当社のシステム内では、あらゆるツールを接続できます。 ISO 13399 や MTConnect などの全体的なプログラムのおかげで、最終的にはすべての専攻がこれに該当することに気付くと思います。」

主要なツール メーカーとその顧客が示した DTM のリーダーシップ、およびそれぞれの運用哲学と機能の違いにより、スケーラビリティの問題が生じています。より包括的なシステムをよりコンパクトな構成に編集またはモジュール化できる程度は、システム固有の目的と独自の開発に大きく依存します。

Böpple は高度な差別化に注目しました。 「最も効果的な DTM システムは、定義上包括的であるため、小規模な企業にはあまり利用できません。大企業はすぐに導入でき、大規模な設計図だけでなく重要な変更を必要とする可能性のあるシステムを求めているため、これは今後も続くでしょう。小規模な企業はモジュールを少しずつ実装できますが、正直なところ、それは全体的なシステムではありません。」

マーティン氏は、「より多くのプロトコルが標準になるにつれて、DTM のより多くの側面が小規模な運用で利用できるようになる」と予測しています。 Seco Tools のシステムは、広範かつ多様な工具ライブラリから派生した複数のコンポーネントの組み合わせとして生まれたという事実により、Buerer 氏の言葉を借りれば、このシステムは「非常にスケーラブル」になっています。

長期計画の必要性

Bigleman は、あらゆるシステムの開発における長期計画の重要性を挙げました。 「私たちの各提案は、個々の顧客のニーズに基づいて特別に開発されています。シンプルに始めて、段階的な実装計画を立てることも、最初から全体的なアプローチを組み込むこともできます。」

Rizzie は異なるアプローチを取り、標準化されたコンポーネントを組み込んだ小規模から中規模の DTM パッケージを使用して、小規模な運用のニーズを満たす柔軟な多層パスを想定しています。

同様に、システム、モジュール、およびアプローチの多様化により、実装の問題が生じます。これは、顧客の購入決定に関する決定要因となる可能性があります。 Böpple は、DTM の成功には包括的な計画の重要性を挙げています。 「私たちは、お客様がなりたい場所を想像することをお勧めします。それはツール管理をはるかに超えたものです。全体計画から戦略を導き出し、最適なパートナーを選択して組み込み、ソリューションを実装します。変更を加えたり、過剰なデータに圧倒されたりすることを恐れないように、お客様に注意してください。結果は混乱よりもはるかに好ましいものです。」

マーティン氏は、システム全体を一度に組み込むことを推奨しています。 1 回限りの費用を選択することで、顧客は予期しないアドオンや追加機能を回避できます。」

Zoller 氏は次のように述べています。 「チームを整えることが最も重要です。これは時間を節約するだけでなく、プロセスに最も精通している人々が内部の見方をすることを可能にします。次に、重要な領域に優先順位を付け、段階的に実装します。」

Buerer は、大企業にはパラダイム シフトを、小規模企業には「開始してから拡大する」戦略を提唱しています。 「大規模なシステムの成功は、準備とトレーニングに大きく依存しており、人々は概念全体を一度に把握する方がはるかに理にかなっています。これが財政的または運用的に不可能な場合は、特定の部門または一連のマシンから始めて、システムについて学習し、望ましい最終結果を定義してから、そこから拡張することをお勧めします。」

インダストリー 4.0 の影響

インダストリー 4.0 のイニシアチブが DTM の採用の背後にある主な要因であることは明らかです。実装の速度と範囲は、プロトコルに準拠するユーザーの緊急度によって異なります。

拡張に関しては、Buerer 氏は単なるツールを超えたシステムの必要性を認識しています。 「企業が自動化能力を高めたい場合、DTM の必要性に同意する必要があります。さらに、デジタル システムはツールにとどまらず、治具とゲージの管理も含める必要があります。」

Zoller 氏は、DTM を「4.0 イニシアチブに完全に適合するもの」と考えています。すべてのリソースを活用する唯一の効果的な方法は、共有システムを使用することです。これにより、バランス シートにプラスの影響を与える効率が促進されます。費用が今日のツール ルームを動かしており、完全に自動化されたロボット ツール ルームに向かって進んでいます。」
Martin によると、「完全にデジタル化された製造システムは、本質的にホリスティック。 DTM はミックスの重要な部分です。加入者はインダストリー 4.0 に真剣に取り組んでいます。」

Rizzie 氏は次のように述べています。工具管理は相互接続して、記録する動的データを提供する必要があり、最終的には最適化されたサイクルから工具寿命まですべてに影響を与えます。」

DTM の必要性については一般的な合意がありますが、そのようなシステムをどのように構築および実装する必要があるか、およびそれらに何を含める必要があるかについての異なる解釈は、当然のことながら、そのようなプロトコルが近中期の将来のどこにあるのかを視覚化することにつながります.さらなる要因として、システムが新しい非伝統的な方法、材料、および技術を包含または調整する方法が含まれます。

Bigleman は、コミュニケーションの革命を予見しています。新しいテクノロジーが出現すると、プロバイダーはそれらすべてを接続するソフトウェアとハ​​ードウェアを開発するでしょう。」

Zoller 氏は、「特に顧客が独自のツールを製造する能力に関連して、新しい材料と技術を自然に取り入れる DTM システムの継続的な開発」を予見しています。

Böpple 氏は、金属切削業界におけるインダストリー 4.0 の短期的なリーダーシップは、大規模な OEM や工具会社によって提供され、主な目標として工具の最適化を目指すと考えています。 「ツール メーカーは、CAM、計画、調達、適用などのプロセス フローを支援する必要があります。これにより、GPS を使用して提供しているため、グローバルな製品検索が必要になる場合でも、最適なツールをより効率的に見つけやすくなります。」

新技術に関しては、特に自動車産業や航空宇宙産業で、軽量化と金属構造の改善に重点を置いて、ワークピースの印刷が増えると彼は予測しています。ただし、従来のツールは引き続き必要です。

「一部の顧客は、独自の半製品ワークピースを作成する能力を開発すると同時に、仕上げプロセスで使用する方法とツールを決定する必要があります」と Böpple 氏は述べています。 「特に、新しい材料や合金のために機械加工の複雑さが増し続けているため、ほとんどの顧客にとって、それは荒加工プロセスにも当てはまります。このようなタスクには幅広い
経験と知識が必要であり、多くの専門家が定年を迎えているため、新しい人材を育成することが重要になります。」

Buerer 氏は次のように述べています。 3D データの多くは、顧客と協力して送りと速度を最適化し、在庫を最小限に抑え、工具と機械加工プロセスからより多くのフィードバックを得るドアを開く工具メーカーから提供される必要があります。」

Martin 氏によると、データの迅速な作成および/または検索をさらに重視することが重要です。新技術に関しては、「参入コストが非常に高いため、高度な付加製造を組み込むことは、ほとんどの顧客にとって経済的に実現可能ではありません。ハードウェア、ソフトウェア、および人員に関して必要なインプットを考えると、高度に専門化されたツールの開発は、ツール メーカーと提携して行うのが最善でしょう。」

Rizzie 氏は、すべてのレベルでの接続性が、短期から中期にかけて DTM の主な推進力になるだろうと述べています。 「接続の高速化は、多くの場合、印刷を必要とする特殊なツールの必要性を定義します。ここで重要なのは、最高の結果をもたらす素材の開発です。」

DTM の多くの方向性は、厳格なプロトコルが不適切であることを示しています。革新的な設計、新しい材料、場合によってはカスタマイズされた材料、そして少し前には聞いたことのない方法と機械を特徴とするダイナミックな製造環境では、「ツール」の従来の定義が広がりました。同様に、製造におけるすべての入力と資産の最適な使用には、インタラクティブな機能と目立たない機能の両方に対応できるシステムが必要です。 Rizzie が観察したように、「デジタルでは、部族の知識からシステムの知識に移行しています。」

製造業界では、DTM システムの必要性と必然性を認める人が増えていますが、これらのプロトコルがどのように定義され、実装され、最終的に使用されるかについての理解は大きく異なります。 ISO 13399、Industry 4.0、および MTConnect を含む標準がある程度の構造に貢献してきましたが、システムに何を含めるべきか (ツールまたはツール、備品、および補助機器のみ)、誰が継続的な管理の責任を負うべきかについて、多くの議論が続いています。システム (設備担当者と工具メーカー/サプライヤー)、DTM を機能的にどこまで拡張する必要があるか、どの部門を含める必要があるか (製造オペレーション、財務、管理)、実装から将来に向けてシステムをどのように進化させる必要があるか。

より洗練されたバージョンのツール ルームとして想像されていたものは、製造技術の開発が急速に加速し、付加製造やナノテクノロジーなどのまったく新しい選択肢によって提示される課題によって、さらに複雑になっています。ツールを構成します。

この破壊的な技術の多くの要素の中で、DTM システムは高度にカスタマイズされ、部品や材料の性質、自動化の範囲、望ましい結果などの要因に基づいて継続的に進化する必要があるようです。明らかに、モジュール化は引き続き主要な役割を果たします。