デジタルツインが工場全体にもたらすメリットと効率向上

インダストリー4.0プロトコルの基盤的側面の一つは、製品データと生産プロセスの電子的な「デジタルツイン」モデルの作成です。これには、特定のスピンドル、治具、切削工具を示す複雑な作業包絡を含む、すべての工作機械の正確なレプリカが含まれます。仮想モデルは物理的なショップフロアのプロセスと対応し、製造オペレーションをシミュレーション、テスト、変更することで、潜在的な問題とダウンタイムを回避しながら、プロセス最適化を促進します。このようなサイバーフィジカルシステムは、現実と仮想の製造環境の間のギャップを埋めます。

最新世代の高度な加工シミュレーションソフトウェアは、ISO NC加工コードと直接連携し、特定の部品、工具、工作機械の特性に基づいて加工プログラムをシミュレーション、検証、最適化します。三次元グラフィックは衝突を防止し、複雑なアルゴリズムと組み込みのプロセスベースの知識により切削条件の最適化を可能にします。このソフトウェアの使用により、プログラムのデバッグにかかる時間を短縮し、スピンドル衝突、工具破損、スクラップのリスクを排除し、サイクルタイム、プロセス効率、機械のOEE（総合設備効率）を改善します。

ソフトウェアは3ステップで加工検証を行います：コーディングエラーの調査と修正、衝突検出と動作エラー修正のためのシミュレーション、加工結果の検証です。また、生産移管、工具管理、機械ステータスを監視します。その使用により、メーカーは納期遵守、製品品質の維持、準備時間を最大70％削減、コストを20％削減できます。

プログラマーがデジタルツインでプロセスをシミュレーションし表示すると、機械の加減速、マクロプログラミングルーチンなどが見えます。ジョブの処理にどれくらい時間がかかるかをより正確に見積もれるため、その特定の機械やセルでのスケジューリングが改善されます。より正確なスケジューリングは、納期改善と顧客満足度の向上につながります。

さらに、コンピューター上でGコードをトラブルシューティングすることは、機械で実証実験を行うよりもはるかに賢く効率的なアプローチです。これは決して新しいことではありません。メーカーは、機械は「遊ぶ」ためではなく「働く」ためのものだと理解しています。

しかし、新しいのは、これらのプログラムのバックグラウンドで起きているすべてのことが、より正確になり、より堅牢になり、ほとんどの主要なCAD/CAMプログラムと真にうまく連携するようになっていることです。APIを通じたより良い統合は、より良いモデリング、コーディング、エンジニアリング部門と加工部門間のコミュニケーションにつながります。

もちろん、コンピューター上で多くの実証作業が完了できても、オペレーターが実際の機械で調整を行う必要がある場合もあります。これを「オートメーション」と呼び、修正をアップロードすることで、その特定のジョブの将来の実行にも適用されるようにします。

お客様によると、シミュレーションの主なメリットは、デジタルツインで実験できることです。例えば、加減速を少し変えて何が起こるかを見ることができます。多くの場合、デジタルの世界で少し押し進めても問題ないことがわかり、実際のサイクルタイムが数分短縮されます。それが大量の部品ロットで、年に何回も繰り返されれば、そのテストは非常に利益を生みます。

それほど遠くない未来には、このテスト段階でメッセージが表示されるようになり、プログラマーが機械の限界を超えようとしていることを警告し、本質的に「時間の無駄をやめろ」と言うようになるでしょう。

私たちは、ユーザーが今必要としている、そしてインダストリー4.0がさらに進化するにつれてさらに必要となる製品と機能を持って、この革命の只中にいられることを幸運に思います。