デジタルツインが明日のスマートファクトリーをどう形作るか

SiemensのSimon Keogh氏に語ってもらい、スマートファクトリーの未来とデジタルツインが果たす役割を見ていきます。

「シンプルに言えば、『スマートファクトリーとは接続された工場だ』と、Siemens Digital Industriesのファクトリーオートメーション担当ジェネラルマネージャー、Simon Keogh氏は言います。「原材料投入から完成品生産まで、ショップフロアからステークホルダー対応まで、完全なデータフローと統合されたワークフローがあります。

「スマートファクトリーは、その接続された環境を活用して柔軟性を最大化し、データの利用、デジタルツインの利用、継続的な最適化を通じてプラントの生産性を高めます。あるケースでは自己最適化について語られていますが、ほとんどの製造環境では、これを達成するにはまだ道半ばです。」

デジタルツイン：生産プラント、製品、機械の完全なバーチャル表現

メーカーに生産プラントや製品のバーチャル表現を体験する能力を提供する「デジタルツインはスマートファクトリーの信じられないほど重要な部分です」とKeogh氏は言います。「それは、物理プラントに存在する多くの物理的属性を、そのバーチャル環境にオーバーレイすることを可能にします。これはシミュレーションを可能な限り現実的にし、最も微細な能力の最適化を可能にするためのものです。」

 

「デジタルツインはまた、バーチャルなクローズドループシステムを提供し、メーカーが可能な限りシミュレートできるようにします。そうすれば、物理環境に入ったとき、可能な限りリスクが軽減され、設計レイアウトとスループットも最適化されています。

「純粋主義者は、バーチャルと物理の両方の表現があって初めてツインだと言うでしょう。しかし通常、バーチャルが先に来て、物理がすぐに続きます。しかし、生産ラインや製品が利用されるにつれてリアルデータをフィードバックし、デジタルツインに戻す能力により、メーカーはシミュレーション全体を改善でき、バーチャルと物理がますます近づく、継続的に改善される環境が生まれます。」

スマートファクトリー能力を前進させるキーテクノロジー

「最も重要なのは、もちろん工場周辺でデータを取得するセンサーです。接続されたプラントがすべてなので、これは本当にクリティカルだと思います。オープンネットワークとオープンプロトコルが、多くのテクノロジーと多くの異なるメーカーでこの接続されたプラントを実現することを可能にします。もちろん、自動化とロボティクスのレイヤーも、生産を自動化する上で信じられないほど重要です。特にリソースがより希少になり、多くの製品がより複雑になり、はるかに多くのバリエーションとオーダーメイドソリューションが求められる中で」と、Siemens Digital Industriesのファクトリーオートメーション担当ジェネラルマネージャー、Simon Keogh氏は言います。

「もう一つの領域は、可視化と分析に関わるテクノロジーです。製造プラントからデータを取り出した後、実際に何をするか。それを情報と洞察に変え、迅速なビジネス意思決定を行うためです。ループを閉じるという観点では、クラウドやインダストリアルエッジのようなテクノロジーが、人工知能や機械学習といったテクノロジーを活用することを可能にします。

 

「デジタルツインは、メーカーのオペレーションの多くのレベルで実装できます。機械、生産ライン、または工場全体のデジタル表現になり得ます。『しかし、高度に最適化された高性能製造セクターを達成するために、その後のゲインは、良いリーン製造プラクティスの結果として、私はデジタルツインの利用から来ると思います』とKeogh氏は言い、『スペースがますます希少になる中、プラントレイアウトの最適化能力が極めて重要になるでしょう。タイムトゥマーケットがますます短くなる中、ライフサイクルの最適化も同様に重要です。これらの需要は、統合されたデジタルツインによって達成されると信じています』と付け加えます。

デジタルツインを製造オペレーションに導入する

多くのメーカーがデジタルツインを2Dまたは3DのCAD図面から始めます。「それらのCAD図面を取り込み、例えばメカトロニクスコンセプトデザイナーのようなものにインポートし、その製品、機械、プラントの物理的属性をオーバーレイし、シンプルなレベルからより詳細なレベルまで、シミュレーションを開始できます。『What if?』シナリオ、生産スケジュール、需給を実行できます。メーカーは独自にデジタルツインを開発できますが、ソリューションパートナーとシステムインテグレーターが組織に入り、デジタルツインを作成できます」とKeogh氏は言います。

今後5年間…

ある程度、デジタルツインはすでに今日使用されています。業界が前進するにつれ、Keogh氏は、組織が生産施設のより広範なカバレッジをデジタルツインで持つよう、技術の利用が拡大すると予想しています。「設計、エンジニアリング、開発、生産、そしてサービタイゼーションによる製品と生産の最適化まで、さまざまな段階の統合がより多く見られるでしょう。データを大量に生成し、データレイクを作って分析し洞察を得ようとしていた多くの人々が、こうしたタイプのアプリケーションをパイロットし、スケールする必要があることを理解し始めると思います。クラウドにすべてのデータを注ぎ込もうとするのではなく、そうした動きがより多く見られるでしょう」とKeogh氏はコメントしています。

 

「AIのような革新的テクノロジーが製造業により多く入ってくるでしょう。工場内での通信メディアとしての5Gの広範な利用はまだ見られていません。しかし、はるかに高速なネットワークと、5Gのようなはるかに柔軟なネットワークソリューションが見られるようになると思います。これはますます速く起こると思います。我々自身のソリューション開発を振り返ると、そのスピードはかなり驚異的です。過去2〜3年とこれからを見るだけで、一瞬前はトレンドについて話していたのに、次の瞬間にはテクノロジーがあり、本当にペース速く進んでいます。以前なら、5年を見て『うん、少し変化があるだろう』と思ったものです。今では、大きな変化があると思います。」

「もちろんセクターによって異なります。航空宇宙と自動車は常にテクノロジー導入をリードしてきましたが、食品・飲料のような他のセクターでも、はるかに多くの採用が始まると思います。おそらく、より多くの法規制があるセクター、したがってある程度、テクノロジー採用に関してより保守的なアプローチを取ってきたセクターでも。」とKeogh氏は結んでいます。