3D キネマティックシミュレーションを活用した高度な製造エンジニアリング

09
9 月

3D キネマティック (現実世界) シミュレーションを使用した製造エンジニアリング

投稿者:ブライアンマクモリス
略語
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Futura Automation の使命は、現在も現在も次のとおりです。「IIOT とロボットソリューションを導入することで、インダストリー 4.0 の利点について北米の製造業者に助言し、サポートすること」。 Futura Automation コンサルティングチームには、さまざまな背景と経験があります。私たちはチームとして、化学、電気、製造、機械工学、制御工学、物理学、数学、コンピューターサイエンスの学位を取得したエンジニアを擁しており、場合によっては高度な学位を取得しています。チームの多くは、IT、ERP、MES、電子モータードライブ、モーション、およびプログラマブル制御に加え、ロボット工学のプログラミングとアプリケーションの経験を持っています。当社には、お客様の高度な製造設計要件をサポートするための設備が整っています。

クライアントの目標:

Futura Automation のクライアントは、企業目標を達成するために製造業務の品質と生産性の向上を求めています。現在および近い将来の労働力不足に伴い、自動化とロボット工学がコスト削減と生産性向上の解決策としてますます注目されています。しかし、ロボットがすべての人間の労働を直接代替することはできません。多くの場合、ロボットには人間のオペレーターのような知性、判断力、革新性、器用さが欠けているため、タスクを簡素化する必要があります。 Futura Automation は、クライアントの KPI (重要業績評価指標) と連携して、それらの KPI を満たすソリューションを推進します。

解決策:

Futura Automation が開発プロセスの初期段階で製造プロセスの設計を支援し、クライアントがプロセスをより効率的かつ効果的に再考できるように支援できることが、クライアントにとって最善のことです。製造業務を改善するための鍵は、仮想世界でさまざまなソリューションの有効性をテストできるようにするための現実世界のシミュレーションです。 Futura Automation は、パートナーの OCTOPUZ シミュレーションソフトウェアと連携して、機械やロボットのプログラミングのレベルに至るまで、あらゆる種類の製造装置にこのような運動学 (現実世界) シミュレーションを提供できます。システム内の各製造プロセス間の関係を維持するソリューションを特定できるようになります。ソリューションでは、システム内の容量とボトルネックを正確にシミュレートし、機器や製品の質量、現実世界の物理的制約を考慮した「運動学的に」正確な方法でシミュレートする必要があります。また、ソリューションは、各製造サブシステムに加えられた変更が製造業務全体にどのような影響を与えるかを示すこともできなければなりません。

実装

製造の最適化には、現在の製造プロセス全体を完全に分析し、製造プロセス、ワークフロー、工場レイアウト、機械、IIOT、オートメーション、ロボティクスの実装を変更することでプロセスをどのように改善できるかを再考する必要があります。以下は、堅牢なソリューションに必要となる重要な側面の一部です。

製造最適化ソリューションは何を提供する必要がありますか?

物流:コンポーネントはどのようにして生産者から製造施設に運ばれ、完成品が出荷されるのですか？
倉庫:取り扱いと輸送の時間を最小限に抑えるために、コンポーネントは施設内でどのように保管されますか?
資材の取り扱い:資材は倉庫から製造エリアにどのようにして床や天井のコンベア、リフトトラック、自動運転車などによって運ばれますか?
コンポーネントの組み立て:生産性と品質に関する設計製造要件を満たすために、最小限の労働力でコンポーネントの組み立てと検査をどのように行うか
コンポーネントの仕上げ:組み立てられた製品は、組み立て前に塗装、研磨、仕上げが行われていない場合、どのように行われますか?
最終製品の梱包:完成品は出荷用にケース、カートン、パレット、ストラップやラッピングなどでどのように梱包されますか?
人事:ソリューションを実行するために必要な人員配置レベル、資格、トレーニング、機器テクノロジー
在庫:履歴データとリアルタイムデータから最適化された在庫分析により、商品の変更やカスタマイズのサポートを失うことなく在庫を削減します
注文管理:製造ソリューションのスケジュールと順序を最適化し、セットアップと切り替え時間を最小限に抑える
シミュレーションはどのように視覚化され、すべての関係者に伝達されますか?
プロセスワークフローへの変更をどのように評価して実装できるか?
製造プロセスと各サブプロセスをフロントオフィス (ERP) システムに結び付ける情報技術 (IT) システムとは何ですか?

製造プロセスを最適化するための KPI

製造業務全体の中に複数の潜在的な目標や競合する目標があるため、個々の KPI または目標が製造の全体的な効率に貢献していることを確認する必要があります。以下は、運動学的シミュレーションソリューションが提供できる潜在的な製造改善の機会です。

在庫使用率の分析
OEE またはリソースの割り当て
労働力の割り当てまたは生産性の分析
マテリアルフローと制限
機器の稼働時間とメンテナンスのスケジュール
プラントの能力分析と拡張計画
品質管理目標。例:「6 シグマ」
工場のパフォーマンスの可視化。例:ダッシュボード
製造のアップグレードと機器取得の ROI シミュレーション
人事労務パフォーマンス追跡トレーニング
スケジュールと生産のバランス調整

運用改善に取り組む場合、ある代替案と別の代替案、または一連の他の代替案の間のトレードオフを測定することが重要です。これは、スプレッドシートなどの静的分析ツールを使用して実行でき、実際に実行されています。しかし、そのような「単一状態」ツールは、ほとんどの製造業務内に存在する、通常は相互に関連する製造プロセス、人材、材料、設備、システムのダイナミクスを考慮に入れていません。

解決策 – キネマティックシミュレーション

運動学シミュレーションにより、さまざまな生産シナリオの分析が可能になるだけでなく、機器の入手とセットアップに先立って、最適なパフォーマンスをテストできる機器のタイプをテストできます。数か月または数年かかる静的エンジニアリング、機器の評価と購入、導入とトレーニングではなく、さまざまなシナリオを数日または数週間で開発およびテストできます。これにより、ユーザーは仮想環境と対話し、レイアウト、プロセス、人材、機器、自動化の実装、スケジュール、在庫オプション、シーケンスパターンに対するあらゆる変更、および運用にプラスの影響を与える可能性のあるほぼすべての変更を、実際の環境で変更をテストするリスクやコストを発生させることなく、「オンザフライ」でテストできます。運動学的シミュレーションにより、ユーザーはリアルタイムで変化を柔軟に確認できるため、時間と費用を節約できます。将来のイベントをプロアクティブに予測することで、ユーザーはさまざまなシナリオを自由に試すことができ、プロアクティブで経済的に有利な意思決定が促進されます。

OCTOPUZ は、インテリジェントなオフラインロボットプログラミングおよび #kinematic_simulation ソフトウェアで、パスに敏感なアプリケーションに最適です。 OCTOPUZ は、運動学シミュレーションを超えて、ロボットのオフラインプログラミングと製造プロセスシミュレーションを組み合わせることで、ロボットプログラミングに革新的なアプローチを採用しました。 OCTOPUZ は、ロボットや製造シミュレーションのあらゆる課題に対して、主流で多用途かつ強力かつ効果的なソリューションを提供します。

シミュレーションモデルの構築:

通常、さまざまな CAD 開発ツールからの 2D または 3D の CAD レイアウトが、労働力とワークフローを視覚化するためにモデルにインポートされます。次に、プロセス、接続/コンベヤー、移動経路、その他の定義されたデータがモデルに入力されます。モデルはグラフィカルに構築され、コードを記述する必要はありません。これは、従来のシミュレーション環境と運動学的シミュレーション環境の重要な違いです。スケジュール、シーケンス、プロセスなどの定義は、これまで手動で行われてきました。テクノロジーの進歩と人件費の世界的な競争の激化に伴い、プロセスの微調整を目的として、ERP オーダーエントリー (デマンド) システムとリアルタイムで対話して製品ミックス、ルーティング、その他の関連データを生産モデルに入力することがますます重要になっています。シミュレーションでは、機器の追加、減算、再配置など、複数の生産ソリューションをテストすることで「モンテカルロ」予測が可能です。このプロアクティブな予測により、ユーザーは予測だけでなく実際に収集された入力データに基づいて予測されるシナリオを確認できるようになります。ユーザーは、実行中のシミュレーションモデルを操作できるため、時間を節約し、すぐにフィードバックを提供できます。ユーザーはこの情報を利用して、変更によって起こり得る結果、メリットとデメリットをより深く理解し、最終的には最も論理的、効率的、実現可能で経済的に有利な行動方針を選択できます。統合された最適化分析、2D および 3D の可視化により、当社の運動学シミュレーションソリューションは、お客様の製造最適化のニーズに最適です。

メリット:

キネマティックシミュレーションは、統合されたレポートとシナリオ分析を通じて、攻撃時点での効率向上と、変更がシステム全体にどのように伝播するかに関するフィードバックを即座に提供します。 Simcad を使用すると、ユーザーは、需要の変化に基づいて業務をどのように増減するか、計画的および計画外の供給の中断にどのように対応するか、製品構成の変化が業務全体にどのような影響を与えるかを戦略的に設定できます。さらに、キネマティックシミュレーションは、仮想環境でシステムに多数の変更を加えることができるという点でユーザーにとってメリットがあり、ユーザーは試行錯誤に伴う多大なコストや、たとえば Excel シートの利用などの時間のかかるプロセスを必要としません。運動学的シミュレーションにより、ユーザーは最適なスケジュールを確認して設定し、生産性の制御を向上させるためのライブアップデートを取得できるだけでなく、リソース、設備、スケジュール、生産を最適化するための「仮定」のシナリオを実行する機会が得られます。運動学シミュレーションにより、ユーザーは製造全体を通じて関係を維持できるため、さまざまな変更がシステム全体にどのような影響を与えるかをよりよく理解できます。ユーザーは、自動化と手作業に基づいて考えられる効率の違いを分析することもできます。生産性を向上させ、付加価値のない時間を削減するために、生産のための最適なパスを確立できます。 Futura Automation と OCTOPUZ の運動学シミュレーション環境を通じて、Futura Automation のガイダンスに従ってこれらすべてを実行できます。

結論

運動学シミュレーションは、現在の製造上の制約を理解し、機械やプロセスの変更による影響を特定し、最終的には現在の製造環境から将来の製造環境への移行による影響を視覚化して伝達するために使用される実行可能かつ正確なツールです。

キネマティックシミュレーション環境の利点と利点

Futura Automation は、製造プロセスシミュレーションの詳細の開発を支援する、経験豊富で資格のあるエンジニアリング専門家のチームを提供します
Futura Automation は、財務および運用上の意思決定を支援するための一連のリソースを提供します
Futura Automation は、Tulip インターフェイスを介して IOT および統合 MES システムを実装し、自動化された製造環境を補完できます
OCTOPUZ には、ロボット、機械、工具モデルの 200 万以上のコンポーネントを含む CAD ライブラリが含まれており、プロセスシミュレーション用に運動学を有効にして迅速にインポートできます
OCTOPUZ が提供する
- 正確な計算を保証するための外部データソースとのリアルタイム接続
- 製造装置とシステムフローに対するインタラクティブな「オンザフライ」変更
- メーカーのネイティブ言語 (ほとんどの主要ブランド) でロボットプログラミングを行い、実際のロボットにダウンロードできる
- 仮想エンジニアリングレビューミーティングのインターネットへのライブ更新
- 生産予測のための動的無駄のない分析