デジタル スレッドを解き明かす：Siemens PLMのスマート製造ブループリント

Siemens PLMは、コンセプトから設計、現場でのパフォーマンス監視まで、デジタル情報を糸のように繋ぐことで製造を再発明する戦略を持っています。これが何を意味するか混乱しやすいですが、具体例と定義で全容が見えてきます。

インディアナポリス — 製造におけるデジタル化について多くの議論があります。Siemens PLMだけでなく、デジタル ツインとスレッド、クラウド コンピューティング、ビッグデータ、産業用IoT、アジャイル製造について語る企業は多々あります。

その膨大なスコープゆえに、全体像を把握するのは難しく、少し曖昧に感じられるかもしれません。

各社独自のビジョンを提示しています。PLM企業が新能力を買収・構築するにつれ、境界は上流・下流へシフトし続けています。目標は、可能な限りあらゆる潜在顧客に「ワンストップ ショッピング」を提供することのようです。Siemens PLMは確かにそのアプローチを取っており、大規模・小規模両方で実践しています。両方が2017年5月、インディアナポリスで開催されたSiemens PLM Connectionsカンファレンスで展示されました。

特に、あるディスカッションとデモが、すべてのバズを「まあ、バズではなく、もっと現実的だ」と感じさせるものでした。

全体像：デジタル スレッドとツイン

「デジタル ツインの考え方を変える、いくつかのイネーブリング テクノロジーがあります」と、Siemens PLM CEOのトニー・ヘメルガーン氏はカンファレンスの基調講演で語りました。デジタル ツイン コンセプトは、あらゆる物理アセットのコンピュータ表現であり、多様なソースからのデータで常に更新されます。その目的は、メンテナンス、修理、アップデート、将来の設計に向けられています。

コンセプトは製品（実際には航空機エンジン）から始まったかもしれませんが、ヘメルガーン氏はデジタル ツインが生産プロセスとパフォーマンス モデル——ほぼあらゆるもの——も反映できると強調しました。

彼は主要なイネーブリング テクノロジーを3つのカテゴリーに整理しました。これが非常に理にかなっており、すべてがどう機能するか理解する助けになりました。彼のメッセージのエッセンスはシンプルです：Ideation（構想）、Realization（実現）、Utilization（活用）のためのツール。

Ideation（構想）。 これは、R&Dと設計フェーズを通じて製品を「生命を吹き込む」既存および新興ツールです、とヘメルガーン氏の言葉。これにはジェネレーティブ デザイン テクノロジーが含まれます。これはCAEシミュレーションと最適化技術を包含するバズフレーズで、コンピュータに設計作業の一部を任せます。最適化にはトポロジーと形状最適化、多領域最適化（MDO）が含まれます。MDOは重要です。今日そして未来のあらゆる製品は、スマート（大量のソフトウェア）であり、機械、電気、メカトロニクス システムで構成されるからです。電気設計企業Mentor Graphicsの最近の買収は、Siemensがこれらの異分野の融合を考えていることを示しています。

Realization（実現）。 これは実際に製品を作るためのツール束です。エキサイティングで新興のツールは積層造形ですが、先進ロボティクスや機械学習でも多くのことが起きています。機械学習技術は、サプライチェーン管理や電力使用など、製造業者の計画と意思決定を最適化するのに役立つと同社は述べています。積層造形とロボティクスの組み合わせが、大型部品への鍵となり、この分野にも優れたアイデアが不足していません。

Utilization（活用）。 ここでは、ビッグデータ分析、クラウドテクノロジー、ナレッジ オートメーションの真の価値が融合します。クラウドを通じてデータを収集し、新興ビッグデータ技術を適用してノイズから知識を抽出するプロセスを自動化することが、もう一つのテーマでした。

Siemens PLMをユニークにしているのは、親会社のSiemens AGが世界最大級の産業コングロマリットの一つであることです。ガスタービンエンジン、製造装置とオートメーション、製造運用管理ソフトウェアを供給しています。ヘメルガーン氏の見解では、要求の厳しい状況で実践的な技術をテストでき、実験室と信頼性の両方を提供します。

また、真にエンドツーエンドで考えることを可能にしているようです。IdeationとUtilizationには多数のサプライヤーが存在することを認めつつ、「多くが真ん中の部分を欠いている」とヘメルガーン氏。「誰かがそれを作らなければなりません。我々はモノを作り、自社ソフトウェアを使って作り、そこから多くを学んでいます。」Siemens Digital Enterprise Suiteがその結果です。彼の見解では、製造主体が採用すべき9つの異なるセグメント領域をカバーしています。

製造の未来方向性

CEOヘメルガーン氏が強調した重要な洞察の一つは、デジタル ツインが3つの形で存在することです。これは彼が講演を整理するために使った3つのキーワードとある程度対応しています。一つはデジタル プロダクト ツイン（Ideationツールに対応）。もう一つはデジタル プロダクション ツイン（製品を作る生産プロセス、Realizationに対応）。三つ目はデジタル パフォーマンス ツイン（Utilizationの下にあるビッグデータと分析のセットに対応）。

Siemensチームは、小型汎用航空機メーカーOne Aviation（ツインエンジンの超軽量ジェット「Eclipse EA500」とそのバリエーションを製造）を支援するためにこれらのツールがどう使われたか、具体例を示しました。One AviationのCEO兼創業者アラン・クラプマイヤー氏と、Siemens PLMのチーフ テクノロジー オフィサー兼シニア バイスプレジデント、ジム・ラスク氏が登壇。クラプマイヤー氏は航空機会社における3つのデジタル ツインすべての重要性と、デジタル ツインの維持が将来のアップグレード計画をどう支援したかを強調しました。

二人で、基本のEclipse設計を「Eclipse Canada」と呼ばれるより大型版に変更するために必要なすべてのステップを歩みました。ほぼあらゆる輸送機——車や飛行機——についての重要なポイントは、いかにスマートでなければならないか、いかに多くのエレクトロニクスと配線が含まれるかです。実は、ヘメルガーン氏はMentor Graphics買収のきっかけが、顧客からMentor Graphics製品（特にワイヤーハーネス設計）がTeamcenterとCAD NXパッケージの両方と互換性を持つよう求められたことだと示唆しました。

製品、プロセス、パフォーマンスのデジタル ツインを構築・維持するために、多数のソフトウェア ツールが使用されました。デモには、ランディングギア周りの気流シミュレーションから、飛行機を建設するロボットのプログラミング、カーボンファイバーパネルを音波検査する他のロボットまで含まれていました。さらに、Stratasys積層造形デバイスをロボットに取り付け、Eclipse Canada評価用のプロトタイプ ノーズコーンを積層造形するデモもありました。

Siemensツールだけを使うことに制約されるわけではありません。 ヘメルガーン氏は、単一のSiemens製品が必ずしも最適解ではない、時にはそうでないことを強調しました。重要なポイントは、ここで製造のためのこの新興パラダイムを理解するための、少なくとも一つのバージョンが存在するということです。