スマート製造が2022年のインダストリー4.0の勢いを加速

2022 年、スマート製造が製品ライフサイクル全体を通じたプロセス全体を考慮する包括的な戦略として前面に出てくる。より高い接続性とリアルタイムデータ取得を活用し、プロセスを改善する。

デジタルトランスフォーメーションにより、スマート製造は現代の製造・組立オペレーションを検証・管理し、より低コストで高品質を実現できるようになった。企業は膨大な情報から価値を引き出し、以下のメリットを得られる：

• 接続性： 機械が機械メーカー（OEM）を介して工場内の他の機械と通信可能になる。
• 適応性： センサーと機能によって生成されるすべての情報により、スマートマシンは上流の製品・プロセスの変化を認識し、動的な運用条件に適応する。
• 予測性： デジタルシミュレーション技術に基づき、現場での機械性能の予測精度を高めることに重点が置かれるようになる。これには高精度な機械のデジタルツインが必要。
• 拡張性： 予知保全と適応的パフォーマンスにより、顧客工場での機械寿命を延ばす。目的は製造顧客により多くの価値を創出し、キャッシュフローを最適化すること。

スマート製造は、計画改善、生産代替案の迅速な検証、運用効率と製造パフォーマンスの向上により、市場投入までの時間と開発コストを削減する。

この手法は、工場のあらゆる機械、システム、データベースが相互接続された IoT 環境を完全に実現し、ローコード/ノーコード ツールインターフェースを用いて貴重なデータからインサイトを導き出す。チームはスマートフォンやタブレットでリモートからリアルタイムに課題へ対応でき、人の物理的有無にかかわらず工場を効率的に稼働できる。

同時に、革新的な製品をより速く構築・提供する長期的プレッシャーの中で、顧客はより高度なパーソナライゼーションとカスタマイゼーションを要求する。この新たな市場ダイナミクスには、品質を損なうことなく柔軟性とリソースの効率的活用が求められる。完全なデジタルエンタープライズは、顧客要求と市場ニーズに迅速に対応し、あらゆる業界で新たな革新的ビジネス領域への扉を開く。また、予期せぬ混乱発生時により高いレジリエンスを組み込む付加的メリットもある。このプロセスは、品質、運用、スピードにおいて貴重な優位性をもたらし、競争優位性を提供する。

スマート製造によるデジタルイノベーションは、洗練されたソフトウェアツール群によって可能になる。スマート製造は、機械と全体製造プロセスの包括的なデジタルツインに組み込まれた多領域アプローチだ。すべてを管理する適切なソフトウェアを持つことが不可欠。例えば、エンジニアは機械力学について知っていることに基づき、コストと耐久性のバランスが取れた最適設計を提供するが、その機械力学は事前シミュレーションに基づいている。

さらに、製造が機械加工と製造に同じモデルを使用できるクローズドループ環境がある。稼働中は製造実行ソフトウェアが情報をエンジニアリング領域にフィードバックし、継続的改善のクローズドループを形成する。統合変更管理プロセスを用いると、製造は部品の真のコストドライバーをエンジニアリングに伝えられる。エンジニアは同じ耐久性をより低い製造コストで実現するソリューションを迅速に反復検討できる。

Xcelerator は、ジーメンス デジタル インダストリーズ ソフトウェアのソフトウェアソリューションポートフォリオで、企業がこうした成果を達成するのを支援するよう設計されている。エンジニアリングソフトウェアサービスとアプリケーション開発機能のポートフォリオにより、革新的な製品設計と製造設計を実現。モデルベースシステムズエンジニアリングとデジタルスレッド機能により、設計、生産、利用の流れ全体で必要なときに必要な場所でデータにアクセスできる。

さらに、ソフトウェアとサービスは、要件計画、エンジニアリング、生産からサービスまで、すべてのプロセスを接続・効率化するフルスペクトラムの機能を提供する。エンジニアリング、製造、スマートファクトリーの提供に必要なすべてのドメインを、デジタル化による高度な自動化で提供することが可能になった。

その結果、製造プロセスのあらゆるステップを実現する実行可能なデジタルツインが得られる。このプロセスにより、工作機械メーカーと設計者は、製造オペレーションとエンジニアリングの間のループを閉じることで、より多くの価値を創出できる。

スマート製造によるデジタルトランスフォーメーションは、完全に IoT 接続された環境の全能力を示す。工場のあらゆる機械、システム、データベースが相互接続され、ローコード/ノーコードツールインターフェースでデータから実行可能なインサイトを導き出せる環境だ。チームはスマートフォンやタブレットでリアルタイムに課題へ対応し、工場をスムーズに稼働できる。

さらに、デジタルトランスフォーメーションは、今日のスマートファクトリーと将来のスマートファクトリーに必要な全体的な基盤を提供し、先進技術、革新的設計、コラボレーションを促進する。工作機械 OEM が設計の複雑さを競争優位に変え、最適な品質と信頼性を提供できるようにする。

ノルウェーのホーネフォスに本拠を置く Tronrud Engineering AS（1977 年設立）は、機械、装置、自動化ソリューションの開発・製造・供給を行う企業で、スマート製造導入の顕著な事例だ。以前、Tronrud が試作を通じて機械を具現化するプロセスは骨の折れるものだった。しかし、開発段階でジーメンスのソフトウェアポートフォリオスイートを使用することで、機械とその部品の 3D モデルを作成し、挙動をシミュレートできるようになった。さらに、バーチャルコミッショニングにより、ハードウェア構築前に仮想環境で設計をテストできる。

機械のバーチャルイメージ、つまりデジタルツインにより、設計、メカニクス、プログラミングの並行作業が可能になった。その結果、Tronrud Engineering は設計フェーズを 10%、コミッショニング時間を 25% 短縮し、現場作業時間を減らし、より短い市場投入時間でより多くの機械を生産できるようになった。

このソフトウェア導入に伴う根本的変化により、ソフトウェアエンジニア、機械エンジニア、電気エンジニアの間で設計リソースのコラボレーションが実現した。また、物理モデルではなくバーチャルモデルを使用することで、機械プロトタイプを破損する恐れなくテストできる。結果として、すべての相関をデジタルで実施し、コストと時間の節約を達成した。

スマート製造は設計環境と製造環境のギャップを埋める。オープンでインテリジェントなデータ交換フォーマットを通じたコラボレーションを可能にする。その結果、デジタル化戦略にコミットする企業は、予期せぬ混乱に直面しても、業界をリードし、成長し続ける立場に立てる。

デジタルトランスフォーメーションはスマートファクトリーの骨格を提供する。先進技術、革新的設計、緊密なコラボレーションを促進。工作機械 OEM が設計の複雑さを競争優位に変え、最適な品質と信頼性を提供できるようにする。