産業におけるデジタル化:潜在性を伴うツイン

デジタルツインは、長い間産業界でその地位を確立しており、そこで、バリューチェーン全体でのプロセスを大きく変化させています。製品、製造工程、または、パフォーマンスの仮想表現として、それぞれの工程をシームレスに連結させることができます。これにより、一貫した効率改善、故障率の最小化、開発サイクルの短縮、そして、新たなビジネスチャンスの開拓が可能になります。つまり、持続可能な競争力が創出されるということです。

Industrie 4.0 の基盤

まさにこれらの理由により、IT 解析および市場調査機関 Gartner 社は、2021 年までにすべての大手産業企業の半数がデジタルツインを使用することを予測し、その効果が 10% 増大すると想定しています (全調査へのリンクは関連リンクセクションにあります)。但し、デジタルツインの潜在性を最大限に引き出すために、将来のリアルシステムをネットワーク接続する必要はありません:自立的に「考え」、行動する能力を養う必要もあります。単純な相互認識や相互作用からコミュニケーションや独立した最適化に至るまで、開発は人工知能 (AI) の方向に向かっています。これには、情報の継続的な交換を可能にする統合情報システムも必要です。

 

 

デジタルツインの開発には、強力なソフトウェアシステムが要求されます – 製品、機械、プラントの計画と設計、そして、製品と生産システムの運用のために。これにより、ユーザはより柔軟にかつ効率的に対応し、生産をカスタマイズすることができます。

メリットの概要

製品のデジタルツインは、計画された製品の定義および設計段階の早い段階で作成されます。これにより、それぞれの要件に応じて、製品/商品のプロパティをシミュレートして検証することができます:例えば、製品は安定していますか?使い方はわかりやすいものですか?車体は可能な限り低い空気抵抗を提供していますか?電子機器は確実に動作していますか?それが力学、エレクトロニクス、ソフトウェアまたはシステム性能を含むものであっても、デジタルツインは、事前にこれらすべての要素を試験し、最適化するために使用できます。

 

同じことが製造のデジタルツインにも言えます これには、機械装置やプラントのコントローラから仮想環境の生産ライン全体に至るまでのあらゆる側面が含まれます。このシミュレーションプロセスは、事前に、PLC コードの作成およびバーチャル試運転で製造を最適化するものです。その結果、実際の運用が開始される前に、故障/エラーや障害の原因を特定して防止することができます。非常に複雑な生産ルートであっても、最小限のコストと労力で非常に短時間で計算、試験、そして、プログラムを作成できるため、時間が節約され、カスタマイズされた大量生産の基礎が構築されます。
 

代わりに、パフォーマンスのデジタルツインでは、製品または生産工場からの運用データが常に供給されます。これにより、機械装置のステータスデータや製造システムのエネルギー消費データなどの情報を常に監視することができます。代わりに、非稼働時間を回避するための予防保全を実行し、そして、エネルギー消費を最適化することができます。そして、一部の会社では、データに基づくサービスを使って、新たなビジネスモデルを開発しています。メカニカルエンジニアリング企業 Heller 社の例。同時に以下のようなデータに基づく知識MindSphere – シーメンスのオープンでクラウドベースの IoT オペレーティングシステム – は、製品システムに至るまでのバリューチェーン全体にフィードバックすることができます。これにより、連続最適化プロセスのための完全な閉じた意思決定ループが作られます。

製品 & サービスの包括的な範囲

シーメンスの Digital Enterprise Suite は、包括的なアプローチを構築するために、完全に調整され統合されたソフトウェアおよび自動化ソリューションを提供します:中心的なデータプラットフォームは、産業界全体の付加価値プロセスをデジタル化するために使用されます。インテリジェント産業用通信ネットワークは、異なる生産モジュール内での簡単なデータ交換を可能にし、継続的に運用データを収集します。

 

シーメンスの多層防御戦略により、企業は増大する産業用セキュリティ要件に対処することができ、産業プラントは内/外部からのサイバー攻撃から効果的に保護されます。パスワード保護から継続的なセキュリティ監視まで、標準に準拠したセキュリティメカニズムにより、デジタルファクトリに信頼性の高いカスタマイズされた保護を提供します。

 

MindSphereは、また、産業企業向けの新しいデジタルビジネスモデルを開発するためのプラットフォームとしても機能し、産業環境向けのデータに基づくデジタルサービスのシーメンスのポートフォリオを完成させます。現場でのデータ収集と、クラウドへのこのデータの転送と保存のための最先端のセキュリティ機能を提供します。 (詳細は、このインタビューを参照してください)

初期の成果

シーメンスのデジタルエンタープライズスイート (DES) を使ってお客様は、Industrie 4.0 を段階的に実装するための将来性のあるソリューションに今すぐ投資を始めることができます。例えば、特殊な目的の機械装置製造メーカの Bausch +Ströbelは、そのエンジニアリングにおける一貫性の鍵としてデジタル化を使用しています。エンジニアリングだけでなく、2020年までに少なくとも30%の効率向上が見込まれています。

同じように、Schunk 社 – クランプテクノロジーおよびグリッピングシステムの世界的マーケットリーダー - は、既に電気制御のグリッピングシステム部品にデジタル化ソリューションを使用しています。この新しいエンジニアリングプロセスにより、プロジェクト期間が大幅に短縮され、試運転が迅速化され、同様のプラントを建設する際の効率が大幅に向上します。

あらゆるレベルで

相互に、そして上位のシステムと通信する機械装置は、リソースと製造データを集中管理することを可能にします。これにより、調達と運用にかかるコスト面でのメリットを確実に享受することができます。 つまり、注文データが会社全体で利用可能になり、組織内のさまざまな生産サイトに注文を割り当てるための最適な戦略を策定することができます。更に、資材在庫、物流プロセス、そしてツールの可用性が一目でわかり、効率的に調整されます。

 

製造工程および製造パラメータの文書化の改善のおかげで、品質管理の分野でデジタルツインが提供する可能性は、同じくらいワクワクさせるものです。機械装置製造メーカが、どのコンポーネントがどのような機能で、どの製品にどのように取り付けられるのかを正確に把握していれば、潜在的な問題に対して的確に対応し、プロセスを最適化することができます。ドイツ、アムベルクにある同社の Simatic 製造施設では、シーメンスは既に包括的な文書化および評価システムを採用しており、製造時のエラー発生率は非常に低下しています。

 

そして、プロセス業界でも、デジタルツインが効率と生産性の向上を確実に実行しています:統合エンジニアリングから統合オペレーションへの段階で、シーメンスは、プロセス産業の会社がプラントエンジニアリングからオペレーションまで包括的なデータモデルを構築することを可能にします。この分野でも、デジタル化によって市場投入までの時間が短縮され、柔軟性が向上され、効率が改善されます。これにより、企業は、グローバル市場の不安定さと多様性に適切に対応し、生産性とエネルギー効率、そして、リソース効率を向上させることができます。

写真キャプション:Electra Meccanica 社、Siemens AG 

 

シナリオを実行し、デジタルツインを使用して "もし...だったら?というシナリオ"将来のパフォーマンスを予測することから得られる大きな価値があります。デジタルツインの最終的な目標は、製品開発と生産計画の仮想世界と生産システムおよび製品性能の物理的世界との間の閉ループ接続にあります。この接続によって、製品および製造ライフサイクル全体を通じて、情報に基づいた意思決定のための行動可能な見識/考えが現実世界から得られます。 

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