自動化検討における課題
あらゆる規模のメーカーが、自動化が労働力不足の解消、スループットと品質の向上、廃棄物の削減、より一貫した出力の実現に役立つことを認識しています。しかし、その可能性を認識してから実際にロボットセルを導入するまでの道のりは、しばしば困難を伴います。市場には、多種多様なブランドの数千種類の産業用ロボットが、数千種類のエンドエフェクタや周辺機器とともにひしめいています。これらの選択肢に、さまざまなレイアウト、安全要件、統合ニーズを組み合わせると、可能な構成の数はほぼ無限になります。
自動化に不慣れな企業にとって、疑問はすぐに山積みになります。必要なロボットのサイズと周辺機器は？セルが占有する床面積は？スループットは投資を正当化するか？新しいシステムは既存の機械とうまく統合できるか？単一ベンダーに縛られるリスクはないか？投資回収にはどのくらいの時間がかかるか？これらの質問に静的な図面、CADレイアウト、スプレッドシートで答えることは可能ですが、これらのツールではロボットシステムが実際にどのように動作するかを明らかにすることはできません。
デジタルツインが今重要な理由
マクロ経済状況により、設備投資の決定はより困難になっています。世界的な経済不確実性とエネルギー投入コストの上昇がメーカーに重くのしかかっています。いくつかの主要市場では景況感と投資家心理が低下しており、多くの企業が新規設備投資をより厳しく審査しています。このような環境では、状況がより予測可能になるまで自動化プロジェクトを延期したくなる誘惑にかられます。しかし、不確実性が立ち止まることを意味するわけではありません。
デジタルツインソフトウェアは、初期検討のリスクを軽減する方法を提供します。事前に資本を投下する代わりに、メーカーは提案されたロボットセルの仮想モデルを構築し、現実的な条件下でテストできます。デジタルツインは、静的な表現を改善する動的シミュレーションとして機能します。これにより、企業はロボットとレイアウトを比較し、周辺機器をテストし、ロボットのベース位置を調整し、ガードレイアウトを検討し、部品の流れをモデル化し、物理的な機器を購入する前にオペレーターのアクセスを考慮することができます。
このアプローチは、初めて自動化を導入するバイヤーにとって特に価値があります。また、システムインテグレーターの作業を補完します。デジタルツインは必ずしもシステムインテグレーターに取って代わるわけではありませんが、インテグレーターを導入する前や社内実装を開始する前に、メーカーがロボットを評価し、アプリケーションをより効果的に計画するのに役立ちます。
デジタルツインが示すもの
デジタルツインは、完全なロボットセルの仮想モデルです。ロボット、エンドオブアームツーリング、治具、コンベヤ、センサー、オペレーター、周辺機器を含めることができます。仮定やスケッチに頼るのではなく、デジタルツインはシステムが実際にどのように機能するかを示します。この洞察は、いくつかの主要な領域に分けることができます。
リーチ、軌道、サイクルタイム
デジタルツインが最初に検証できることの1つは、ロボットが必要なすべての位置に到達できるかどうかです。これは基本的なことのように思えるかもしれませんが、リーチの問題はしばしば設置後にのみ明らかになります。デジタルツインソフトウェアを使用すると、ユーザーは事前に軌道とツールパスをテストし、ベース位置と向きを調整して、ロボットがワークエンベロープ内のすべてのポイントにアクセスできるようにすることができます。
サイクルタイムの見積もりももう1つの大きな利点です。加速、減速、補助動作を含むロボットの実際の動きをシミュレートすることにより、メーカーは各生産サイクルにかかる時間を見積もることができます。この情報は、スループット計算に直接フィードされ、自動化投資が生産目標を満たすかどうかを検証するのに役立ちます。
衝突リスクとメンテナンスアクセス
デジタルツインは、衝突リスクを現実の問題になる前に特定できます。治具、コンベヤ、オペレーターを含むセル全体をモデル化することにより、ソフトウェアはロボットと周辺機器の間の潜在的な干渉を強調表示できます。これにより、エンジニアは計画段階でレイアウトを再設計し、ワークセルの形状を調整できます。
オペレーターのアクセスとメンテナンスクリアランスも同様に重要です。理論上は機能するが安全にサービスできないセルは、ダウンタイムとフラストレーションを引き起こします。デジタルツインソフトウェアは、オペレーターが部品をロードし、完成部品をアンロードし、日常的なメンテナンスのために重要なコンポーネントに到達することがいかに簡単かを評価するのに役立ちます。
開始点のためのアプリケーションテンプレート
一部のデジタルツインプラットフォームには、企業にスタート地点を与えるために設計されたアプリケーションテンプレートが含まれています。これは、メーカーがパレタイジング、溶接、マシンテンディングなどの自動化したいタスクを知っているが、どのロボット、グリッパー、レイアウトが最適かわからない場合に特に役立ちます。テンプレートは、メーカー自身の部品寸法、生産レート、床面積の制約を使用してカスタマイズできる実証済みの開始点を提供します。
RoboDKなどのデジタルツインプラットフォーム
RoboDKは、この初期検討をサポートするデジタルツインおよびオフラインプログラミングソフトウェアの一例です。このプラットフォームにより、ユーザーは1,400以上のブランドのロボットをテストでき、ハードウェアを購入することなくさまざまなメーカーやモデルを比較できます。この選択肢の広さは、メーカーが資本を投下した後に単一ベンダーや最適とは言えないロボットに縛られたくないため重要です。
1つの環境で幅広いロボットをシミュレートすることにより、メーカーはアプリケーションに最適なものを見つけることができます。リーチ、ペイロード、速度、さまざまなエンドエフェクタとの互換性を評価できます。その結果、コストのかかる間違いのリスクを減らす、より情報に基づいた選択プロセスが実現します。
開始するための実践的なステップ
- 部品寸法、サイクルタイムの期待値、必要なスループットを含むタスクの明確な定義から始めます。
- デジタルツインを使用して、候補を絞り込む前に複数のロボットブランドとサイズをテストします。
- コンベヤ、治具、ガード、オペレーターアクセスを含むセル全体のレイアウトをモデル化して、潜在的な問題を早期に発見します。
- サイクルタイムを見積もり、生産目標と比較してビジネスケースを検証します。
- ロボットのベース位置と軌道を反復的に調整して、床面積を最小限に抑え、効率を最大化します。
- オペレーターとメンテナンススタッフを仮想設計レビューに参加させ、人間工学とサービス性の懸念を把握します。
- デジタルツインを調整したら、シミュレーションをシステムインテグレーターと共有するか、社内実装の基礎として使用します。
不確実性を情報に基づいた行動に変える
現在の経済環境により、設備投資はよりリスクが高いと感じられるかもしれませんが、不確実性のために行動を拒否することは、さらに大きな競争リスクになる可能性があります。自動化は、労働力の課題、品質要件、コスト圧力に対する強力な対応策であり続けています。デジタルツインソフトウェアは、メーカーに拘束力のある財務コミットメントを行う前に、オプションを検討し、代替案を比較し、計画を検証するための低コストな方法を提供します。
自動化に不慣れな企業にとって、仮想的にコンセプトをテストして調整する能力はゲームチェンジャーです。それは困難な決定を構造化されたエンジニアリング演習に変えます。デジタルツインから得られた洞察は、統合タイムラインを短縮し、変更注文を減らし、最終的な設置がパフォーマンスの期待を満たす可能性を高めることができます。
最終的に、デジタルツインは単なる設計ツールではありません。それらは、メーカーが自信を持って前進できるようにする戦略的イネーブラーです。仮想環境で自動化を検討することにより、組織は何が機能し、どれだけのコストがかかり、どのようなリターンが生み出されるかについて明確な全体像を持った場合にのみ資本を投下できます。
この記事は、The Robot Reportの報道に基づいています。元の記事を読む。
Originally published on therobotreport.com