IIoTが製品の設計と製造をどのように変革しているか

2011年にドイツの科学者によって最初に導入されたのは、インダストリー4.0の概念、つまり第4次産業革命が政府の戦略として考案されたものです。

優先事項は、製品の機敏なカスタマイズ、人間、機械、デバイス、センサーの調整、情報の透明性、分散型の製造拠点での意思決定能力を含む柔軟な大量生産でした。

インダストリー4.0を促進するには、新しい製造プロセス、テクノロジー、トレーニング、システムが必要でした。産業用モノのインターネット（IloT）は、部品を接続し、分散型プロセスと意思決定を可能にする上で極めて重要な役割を果たします。

10年後の今、企業は製造の自動化、インテリジェンス、イノベーションにおいて進歩を遂げており、製造のエンドツーエンドのワークフローの至る所で明らかです。

見てみましょう。

IIoTおよびデジタルツインのエンジニアリングと製品設計

新製品を考案し、製品を構築し、それがどのように機能するかをテストすることは、2つの異なることです。

多くの場合、エンジニアリング部門が製品の設計をリリースしてから、別のエンジニアチームが設計を確認し、製品が実際にどのように機能するかに基づいて製品の変更を要求します。この反復的な設計は製品の品​​質にメリットをもたらしますが、改訂には時間と費用がかかります。

IIoT仮想デジタルツインを使用すると、製品設計者はwhat-if仮想表現を実行して、さまざまなシナリオで製品がどのように機能するかを確認できます。コンピュータプログラムであるデジタルツインは、物理的なオブジェクトまたはシステムに関する実世界のデータを注入し、そのオブジェクトまたはシステムがどのように機能するかについての予測またはシミュレーションを出力します。

デジタルツインシミュレーションは、製品を改善および改訂します。デジタルツインは製品シミュレーションであるため、デジタルツインを使用すると、欠陥が発見されたときに製造現場で失われる時間をなくすことができ、修正に費用がかかります。

「デジタルツインからのリアルタイムデータにより、設計者は[製品]機能がどのように使用または無視されているか、および不十分なドキュメントが原因である可能性のある誤用のパターンをリアルタイムで「確認」できます」と、 Stephenson Strategies、IoTコンサルタント。 「多くの場合、製品はソフトウェアの更新を通じてデジタルで更新でき、メンテナンスの問題を減らし、顧客満足度と忠誠心を高めます。

たとえば、テスラは無線ソフトウェアアップデートでこれを行います。」

自動化、製造現場でのリアルタイムの可視性

インダストリー4.0の中心的な前提は、分散型製造です。

ITの観点からは、これは、より多くのコンピューティングが企業のエッジで、中央のデータセンターの外でリモートで実行されていることを意味します。エッジ製造を容易にするのは、センサー、ロボット工学、自動化、ビデオストリーミングなどのIIoTテクノロジーです。

製造現場では、製造プロセスの自動化と、効率とコスト削減のためのそのプロセスの可視性に重点が置かれています。特に、朝食用シリアルの箱やペーパータオルのロールなどの単一のアイテムが繰り返し製造される反復製造環境では、IIoTロボット工学は、エラーを引き起こす可能性のある逸脱なしに、同じ操作を繰り返し忠実に実行することにより、自動組立ラインを備えています。

この自動化によりプロセスが高速化され、製造コストを削減できますが、注意点は、必要に応じて人間が介入できる必要があるということです。

これがリアルタイムの可視性の出番です。

ロボット工学やその他の自動製造装置に組み込まれているセンサーは、特定のプロセスまたは装置が故障の可能性を示しているときにアラートを発行します。アラートは問題が発生する前に予測しているため、障害を防ぐプリエンプティブなメンテナンスを実行できます。

繰り返し製造の平均ダウンタイムコストは1時間あたり6,000ドルと見積もられているため、センサーとビデオストリームによって実現されるIIoTの可視性は重要な役割を果たします。

生産工場には、各工場のポイントからビデオをストリーミングするカメラも装備されています。製造監督者は、床から離れている場合、スマートフォンから問題が発生している可能性のある製造プロセスを観察し、即座に対応することができます。製造現場や安全な機器ケージ内の機器、製品、その他の企業資産も、セキュリティ目的でカメラビデオストリーミングを使用して継続的に監視できます。

SASのSASソリューションアーキテクトであるEvanGuarnacciaは、次のように述べています。小さな電気モーターである可能性があり、問題が発生すると、将来的に大きな障害が発生する可能性があります。または、非常に高価なコンポーネントである可能性があります。」

ビデオストリーミングを使用したプロアクティブなIIoT

初期のIIoTは、センサー、ロボット工学、自動化を中心に構築されていました。これらのIIoTテクノロジーは、分散型工場でより多くの製造が行われるため、引き続き重要な役割を果たします。

将来的には、監督者や管理者が物理的に存在できない工場での慣行を観察し、彼らが見たものに積極的に対応できるようにするビデオストリーミングが増えることが期待できます。

歴史的に、製造エンジニアは、製品設計について互いにコミュニケーションを図ろうとしたときに課題を経験していました。今日、製造エンジニアは、世界の半分離れている可能性のある設計エンジニアにビデオストリーミングを行うことができます。実践的な方法で、製造エンジニアリングは実際にリアルタイムで設計エンジニアに製品の複雑さを示すことができます。

これにより、よりタイムリーで効果的な製品の改訂が容易になり、デジタルツインの能力が向上します。これにより、設計と製造の両方の分野のエンジニアが、単一のチップ、ボルト、エンジン、またはユーザーの前に製品の仮想ツアーを行うことができます。インターフェイスがインストールされています。