日経テクノロジーonline SPECIAL

インダストリー4.0時代に求められるデジタルものづくり シミュレーションと「現場」の両方に通じた人材がカギ

図1 日本では初めて、Siemensのトレーニングパートナープログラムの認定を受けている。

インダストリー4.0に向けた動きの中で、仮想空間でのシミュレーションと物理空間のリアルな環境を結び付けて効率を高めるCPS(Cyber Physical System)による「デジタルものづくり」が現実味を帯びてきた。だが、CPSをものづくりに生かすには、コンピュータの中で展開するシミュレーションと、実際の生産現場での業務の両方に高度なノウハウを併せ持つ必要がある。生産現場への業務支援に強みを持つUTテクノロジーは、実現のカギは「人材」にあると認識。独Siemensなど大手PLMベンダーとも協業し、人材を介してインダストリー4.0時代のデジタルものづくりの「ワザ」を生産現場に提供している。


望月 俊方氏
UTテクノロジー
顧問 上席コンサルタント

市場の情報収集から始まり製品の販売に至るまで、ものづくりのサプライチェーン全体が連携してスピードアップを図り、市場にタイムリーに製品を投入できるようにする-ITを活用してプロセス革新を行い、競争力向上を図ろうとするインダストリー4.0の狙いもそこにある。

 その中で、生産設備の設計・立ち上げもスピードアップが求められており、CPSを適用したデジタルものづくりに大きな期待がかかっている。IoTで物理的な機器や設備の稼働情報を電子化して仮想空間に取り込み、シミュレーションで最適化した結果を機器に戻す。物理的な機器だけではなく、仮想空間も活用して開発と検証のサイクルを高速に回すことで、生産設備の早期立ち上げが可能となる。

山本 浩平氏
UTテクノロジー
PLM推進ユニット 上席テクニカルコンサルタント
大里 昌久氏
UTテクノロジー
技術統括ユニット統括部長

 例えば自動車メーカの生産ラインの場合、長い生産ラインの中で各工程が同期を取ることができなくては、途中にボトルネックが生じ生産能力を十分発揮できない。ロボットなど機器の動作が正確なことはもちろん、サイクルタイムも計画通りに収める必要がある。併せて、異常時にだんまり停止等がない、非常停止後の復帰が干渉も含めて検証できている、安全確保ができている、ことも重要である。そこでシミュレーション環境でPLCのプログラムを動かし、通常サイクルに加えて、異常時の制御盤の操作までを仮想空間で検証しながら、現場という物理的な空間に搭載する前にプログラムの完成度を高めていくのが有効だ。

 しかし、仮想空間と物理空間の両方に通じた人材は、実は少ない。背景にあるのが、製造業の中でそれぞれの育成パスが違う場合が多いことだ。仮想空間でのシミュレーションを高いレベルで活用するには多くの部門(設計・開発・生産技術・製造部門等)との関わりや経験が必要であり、PLCやロボットなど生産現場の機器を活用する部門(生産技術・製造部門等)の経験も必要である。この両者をつなげる技術支援(請負・人材派遣等)を行っているのがUTテクノロジーだ。

具体的には「シミュレーションと生産現場の機器や設備の両方に通じた人材の育成」だ。「生産現場を理解している技術者に、シミュレーションを理解させる」(同社技術統括ユニット統括部長の大里昌久氏)ことで育成した人材を、自動車関連メーカなど製造業に送り込むほか、委託を受けて技術者の育成を行い、CPSをものづくりの現場に適用できるよう支援している。

最先端のプログラムを熟練講師が伝授

図2 Virtual Commissioning では、PC 内のバーチャル生産ラインとPLCの実機をつなげて仮想試運転による検証ができる。
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 一般的な技術者教育との大きな違いは、同社の教育プログラムがPLMならびにFA大手ベンダーの独Siemensのトレーニングパートナープログラムに基づいている点だ(図1)。具体例では、SiemensのツールTecnomatix/Process Simulateの卓越した機能「Virtual Commissioning」を使い、仮想環境で生産現場の機器の“試運転”を行う方法を習得させる。Virtual Commissioningは、自動車OEMメーカではようやく取り組み始めた「先進性の高い」領域であり、自動化システム・設備を期待する工程能力通りに設計を可能にし、最適化する有効なツールだ(図2)。仮想環境でPLCプログラムをデバッグしシミュレートすることにより、高精度のサイクルタイム検証ができ、設備が期待通りに動作し、システムのスタートアップ時間を大幅に短縮できる。

図3 2017年1月17日に本社近くに新設されたトレーニングセンター「UTACC;UT Advanced Career Center」。受講者がくつろぎながらディスカッションできるスペースや自習スペースが設けられている。
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 グローバルで実績のあるSiemensと組んだプログラムだからこそ、そこで伝授された技術がグローバルに展開する製造業に受け入れられるというわけだ。

 「業務手順をどう仮想環境で表現するかという点も含めて伝授している」とプログラムの講師を務める、PLM推進ユニット上席テクニカルコンサルタントの山本浩平氏は言う。

 例えば自動車の生産ラインにおいて、スポット溶接を行う工程の設備を開発する際、ガンやロボットアームをどのような角度でどう動かしていくのが最も効率的かつ高精度かを、OLP(Off Line Programing)によるシミュレーションで検証していくことになる。最初に必要なのは、スポット溶接の業務手順を仮想環境の中に作り出すことだ。

 同社の教育プログラムを受ける技術者は、既に生産現場で実際のオペレーションに携わっていることが多く、業務そのものの経験は豊富。そのためCPSを活用したシミュレーションの最初のハードルは、仮想環境の世界にどう表現するかという点になる。ツールを使い始める前の段階も含めた教育が必要で、それができる講師陣が揃っているのも同社の大きな強みだ。

 「生産現場での経験が豊富な技術者は、実はPLMベンダーでも貴重で少ないのです」。Siemens出身で現在同社顧問を務める上席コンサルタントの望月俊方氏は言う。その点同社は、仮想空間でのシミュレーションとリアルな設備の両方を熟知した講師が育成指導に当たる。この1月に本社近くにトレーニングセンターも新たに開設した。ここから巣立つ多くの技術者が、デジタルものづくりの「ワザ」によって生産現場に変革をもたらすことを期待したい。

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