高度ネスティングソフトウェアが製造業の生産効率を大幅向上

最新ネスティングソフトで、板金加工・金属切断業者の製造生産性が飛躍的に向上

よりスマートで高速、自動化機能が強化されたネスティングソフトウェアプログラムが、ジョブショップをはじめとする製造業者の工場運営に生産性の飛躍的向上をもたらしています。プラントプロセスの高速化は常に重要ですが、新しいネスティングツールと技術による最適な効率化で実現すれば、競合他社に対する優位性が得られます。

ネスティングソフトウェアシステムは、小規模ジョブショップから中・大規模製造オペレーションまで、レーザー溶接・切断装置、ウォータージェット、プラズマ、酸素燃料切断システムなど多様な金属切断システムを導入する幅広い製造業で採用されています。平板金属から適切な歩留まりを得ることは、安全性の高水準維持、コスト削減、最新ネットワークシステムと自動化装置による操業高速化と並ぶ、ショップの重要目標です。

最高歩留まりを目指すネスティング

シグマテックシステムズ（オハイオ州シンシナティ）のSigmaNestプロダクトマネージャー、ジェームズ・リンジー氏によると、メーカーは常にネスティングプログラムから最高の歩留まりを求めますが、それが自社オペレーションに最適なネスティングソリューションを探す際の唯一の要因ではないと指摘します。

「ネスティングソフトでは、生産性を測る上でいくつかのポイントを見ます」とリンジー氏。「歩留まりはその一つで、最も分かりやすい指標です。しかし私たちはさらに踏み込みます。歩留まりだけでなく、いかに下流工程に向けて部品を準備できるかが重要です。」

可能であれば3〜4つの受注をまとめることで、与えられた材料から可能な限り多くの部品を取る、良好な歩留まりが得られます。NC最適化、ネスティングとNCツールパスの自動化も、生産性向上に大きく貢献します。

「歩留まりはケースバイケースです」とリンジー氏。「加工する部品によりますが、80〜90%程度、広くて60〜90%の範囲です。長方形部品が主体なら90%を目指せます。」

円形部品を切断する場合、高いネスティング歩留まりを得る優れた方法はありません。「円盤を考えてみてください。丸い部品のネスティングで私ができることは限られています。スクラップは出ます。その残りを取り出し、『レムナント（残材）』と呼びます。一部はスクラップカットします。普通鋼なら通常気にせず、管理ツールもあります。」

「お客様は幅広い機械タイプとブランドをお持ちで、機械の能力を損なうことなくすべての機械を動かせるソフトウェアを求めています」とリンジー氏。「既存システムとのデータインポート、MRPシステムへのデータエクスポートは常に重要です。」

最新のSigmaTEK SigmaNest X1 Version 1.3では、64ビットWindows OSサポートが追加され速度が向上。さらなるネスティング改善で歩留まりが2〜4%以上向上したとリンジー氏。次期リリースでは、部品ハンドリングシステムにおけるNCツールパスの更なる改善、最新ファイバーレーザー対応のNC機能が予定されています。「また、SigmaNest SXの一部をリリース開始しました。これはSigmaNestの3D版です。」

自動ネスティングとクラウドオプション

ショップマネージャーがネスティングを行うかどうか検討する際、答えは一つしかありません。材料と関連機械を完全に最適化する唯一の方法は、優れたネスティング機能を持つことです。「どのプロセスを使っても答えは同じです。ネスティングについて語るとき、それは材料を最善の方法で活用することを意味します」とESAB切断システムズ（サウスカロライナ州フローレンス）のソフトウェアプログラミングマネージャー、ローラ・ブラックモン氏。同社は溶接、プラズマ、酸素燃料切断システムを製造しています。

製造現場では、作業員がクレーンなどの自動化装置を使って、しばしば3×6m（10×20フィート）もの大型鋼板・金属板を搬入するとブラックモン氏。「かなりの搬入・搬出作業があり、多くの安全要件を考慮しなければなりません。その間、機械は稼働せず、切断も行われません。ネスティングはすべての部品を集め、1枚の板材に配置し、ネスティングによって材料利用率を大幅に高めます。また、生産時間を少なくとも50%、場合によっては75%削減できます。ネスティングあり・なしでこれほどの差があります。」

ESABの最新Columbus IIIネスティングソフトウェアでは、自動ネスティング機能を使って真夜中にネスティングタスクを設定できるとブラックモン氏。「各ジョブ、各顧客に対して最適なネスティングでプログラムされ、朝ショップが開く頃にはネストが完了しています。完全に自動化されています。」ソフトウェアは複数の材料と板厚を自動考慮し、描画ツールは主要な3D CADソリッドモデリングパッケージすべてと連携します。

第二の大きな進歩は、新しいCutCloudとWeldCloudデータサービスです。これらは9月のドイツ・デュッセルドルフ展示会でデモされ、11月のシカゴFABTECHでも展示予定。クラウドベースのデータ共有ツールにより、クリップボードを持ってプロセスを分析する担当者が不要になり、Webベースのツールでリアルタイムデータをより迅速・完全に分析できます。

「CutCloudの技術的進歩は、企業が管理者にフィードバックループを閉じられることです」とブラックモン氏。「お客様はより賢く、より生産的になっています。その方法はプロセスを理解すること。これが大きな違いを生みます。」

ボトムラインの向上

より良いミックスで製造ラインを自動化すれば、多くの場合、製造ショップの切断コストを削減できます。「伝統的に、製造業者はジョブを個別に実行してきました。ジョブをショップ内で追跡し、コストを割り当てる上では、部品・顧客を分けておく方が簡単だからです」とVero Software（英国チェルテンハム、アラバマ州タスカルーサ）のRadanジェネラルマネージャー（米州担当）、ダグ・ウッド氏。「今日のネスティングソリューションは、複数顧客のジョブを組み合わせながら部品を追跡できるまで進化しています。」

「ジョブを組み合わせ、必要な部品を必要な時に生産することで、材料利用率と機械稼働時間が改善されます」と同氏。「ネスティングシステムは企業のMRP/ERPシステムと連携し、生産要件を受け渡せます。ネスト生成後、ラベル出力や部品への自動エッチングで識別可能です。」

ウッド氏によると、製造業者は材料利用率向上だけでなく、可能な限り満板で機械を稼働させ、必要な部品と数量を製造することで、機械効率も向上させられます。

Radanの2018年リリースにおける最新改善には、今月リリース予定のアップデート版に搭載される新しいネスティングエンジンが含まれるとウッド氏。ソフトウェアはシート単位の利用率と全体のネスティングジョブ（ネストプロジェクト）の両方に対応します。

「さらに、複数エンジニア・複数機械でのネスティング課題に対応する新製品Radmanagerを開発しました」とウッド氏。「Radmanagerは、複数の機械やワークセンター、複数オペレーターにわたる可視性を提供し、生産要件に柔軟に対応できます。ある機械が予防保全や修理でダウンしたら、他の切断装置の空きを即座に確認して生産をシフトできます。品質・公差で不合格となった部品をネストスケジュールに戻す機能もあります。」

製造業界がネスティングソリューションに求めるのは、使いやすさ、2D/3Dデータの迅速・簡単なインポート、MRPシステムからの生産要件対応だとウッド氏。「ネスト後、材料利用率と機械稼働時間の実績を追跡できます。また、必要なレポートと部品ラベル情報の生成、識別用部品番号の自動エッチングも求められる機能です。」

今日のネスティングソフトウェアは、複数形状・数量を処理するあらゆる業界で使われています。「木材、プラスチック、ナイロン、ガラス、板金、厚板の部品ネスト依頼があり、チョコレートへのネスト依頼さえありました。」

「各機械には固有のシートボーダー、部品間隔、回転角度があります」とウッド氏。「優れたネスティングソリューションなら、その場で調整可能です。例えば今日ウォータージェットが修理中なら、今日の必要部品をすべてCNCパンチプレスに振り向け、異なる間隔要件と工具でネストし直して部品を生産できます。」

効率化には、ネスティングが社内CAMソフトウェアと連携していることも必要です。「穴を動かす、リードインを変更する、直前の変更に対応する——これらは製造現場の現実です」とウッド氏。「理想的には設計システムと統合され、アセンブリを直接ネストプロジェクトにドロップし、部品ファイルのエクスポート/インポートなしで展開図を計算できます。」

速度と精度が生産性を実現

今日の高度なネスティングソフトウェアの多くの新機能が、より効率的なCADインポート、高速ネスティング、総切断時間を削減する切断技術により、より速い切断時間と高い精度で部品生産性を実現すると、ハイパーサーム（ニューハンプシャー州ハノーバー）のCAD/CAM製品プロダクトマーケティングマネージャー、デレク・ウェストン氏。同社はウォータージェットとプラズマ切断機を開発しています。例えば、ハイパーサームのRapid Partテクノロジーは時間当たり部品数を最大100%向上させ、True Holeテクノロジーはプラズマ切断でボルト対応の穴を普通鋼に加工し、二次穴あけ工程を不要にします。

高速プログラミング、使いやすさ、材料節約によるコスト削減の改善が積み重なり、ウェストン氏によると、高度なネスティングソフトウェアは驚くほど習得・使用が容易で、手順が少なく、タスクをより速く完了できます。「これはプログラミングプロセスを高速化するだけでなく、新入社員のトレーニングも容易にします。高度なネスティングソフトウェアに切り替えると、材料利用率が即座に改善することがあります。これは自動ネスティングで使用される洗練されたアルゴリズムと最適化技術、プレート管理と作業指示処理から得られる効率化によるものです。材料利用率のわずかな改善でも、年間数万ドルの節約になります。」

新たな技術的ブレークスルーとして、ハイパーサームProNestソフトウェアがSureCutテクノロジー（True Hole、Rapid Part、True Bevel）を完全サポート。これらはオペレーター介入なしで自動適用され、True Bevelはベベルセットアップ時間を大幅に短縮します。SureCutテクノロジーは高度なスキルを持たないオペレーターでも適用可能です。

ProNest 2017 v12.1の新機能には、長方形タイプの部品を片側で揃えて連結列または行を作るDynamic Alignがあり、共通ラインまたはブリッジで接続可能。これにより、揃えられたエッジを単一カットパスで切断し、切断ヘッドが部品から離れる際に部品が解放されるため衝突を回避。その他、ネスト完了時にERPシステムが必要とする形式でProNestジョブデータをエクスポートするData Sync、SolidWorks部品のベベルエッジを検出し、インポート時に自動的にProNestベベル加工を割り当てるSolidWorks Bevel Detectionなどがあります。

ウォータージェットに必要なネスティング

すべての製造業者が即座にネスティングソフトウェアに飛びつく必要はないと、OMAX社（ワシントン州ケント）のソフトウェア製品ディレクター、カール・オルセン氏は指摘します。「ウォータージェットユーザーが最初からネスティングに飛びつくのは、実はお勧めしません。この質問をする時、多くは機械の使い方についての幻想を持っており、必ずしも現実と一致しません。自分が何を知らないか分からないため、間違った2万ドルのソフトウェアを買ってしまうのです。ネスティングソフトウェアには多様なユースケースと機能セットを持つ幅広い製品があるため、どれが最適かは使い方次第です。したがって慎重に評価すべきで、通常は自分の機械で数ヶ月経験を積み、実際に何が必要か明確になってからがベストです。」

「ネスティングの主な理由は二つありますが、すべての製造業者にネスティングが必要というわけではありません。しかし、ネスティングソフトウェアがショップにもたらせる主なことは以下です」とオルセン氏。「部品で材料を効率的に埋め、廃棄材料を最小化し、1枚の板材に最大限の部品を切り出すこと。副次的機能として、レムナントシートの追跡、ジョブスケジューリングなどの管理機能があります。」

最新OMAXソフトウェアでは、ネストされたシートに特化した自動ツールパス計画が改善されました。「これにより、独自のツールパス計画を持たないサードパーティネスターの利用が可能になります。」

多くのユーザーにとって、ネスティングソフトウェアでは使いやすさが重要だとオルセン氏。「最小スクラップでシート材料を最大限に埋められる能力は差別化要因になります。統合と自動化の機会が重要な場合もあります。特定プロセス向けのユニークな機能が決め手になることもあります。」多様な形状を大量生産するショップでネスティングソフトウェアが最も活きると付け加えます。

フローインターナショナル（ワシントン州ケント）のウォータージェットビルダー製品管理ディレクター、カート・ミューラー氏によると、ネスティングソフトウェアは材料とオペレーター時間の効率的活用に不可欠です。「同じ材料を使用する異なる顧客のジョブを効率的に組み合わせられることで、製造ショップのスループットが向上し、スクラップ材料が減ります。さらに、他のジョブに適したサイズのレムナントを追跡・再利用できます。」

フローの最新ソフトウェアアップデートでは、2D/3D切断用ソリッドモデルを含む幅広い業界標準モデリングフォーマットのインポート能力が拡張。「多様なフォーマットを取り込めるため、製造ショップは柔軟に対応でき、部品をフローのウォータージェット機で切断するために多くの異なるCADツールを購入する必要がありません。」

優れたネスティングソフトウェアの主要機能には、形状の効率的パッキング、レムナントを簡単に追跡して将来のネストに戻せる機能、使いやすさがあります。「ネスティングソフトウェアから最大のメリットを得るには、プログラマーが学習障壁を最小限にアクセスできる必要があります。」

金属製造業者はより良い材料利用率で恩恵を受けますが、ネスティングソフトウェアは平板ストック材料を使うあらゆる業界で有用です——材料タイプを問いません。「チタンやその他合金など高価値材料を加工する企業では、部品を効率的にネストすることでさらに大きなメリットが得られます。」