Industry 4.0 - デジタル化のための計測テクノロジー

Industry 4.0は今や展示会などで革新のシンボルとして使われるキーワードです。その可能性とアプリケーションを模索する様々な試みが各地の試作工場で進行中です。
Industry 4.0は、最先端の理想を描くビジョンで、相互に通信するマシンに最適化されたサプライチェーンを組み合せた工場を志向しています。実際の生産現場では、このビジョンと現実の間にはまだ大きなギャップがあります。HBMの計測技術により、このビジョンはより現実に近づくことができます。

ダルムシュタット工業大学の生産管理・技術・生産機械学部(PTW)が最新の生産システムを開発

特に中小企業においては、旧い生産設備を長年使用していて、最新のインタフェースやプラグアンドプレイ・ソリューションを装備してないことがよくあります。しかし、このような会社こそが、マシンと人をネットワーク接続して、大きな効果を得ることができます。Industry4.0は、人間の介在なしで、効率、柔軟性、生産速度を改善するシステムだからです。

その中で人が担当するのは決定と監視です。工程にトラブルが発生すると、自動でインテリジェントシステムが警告します。人は問題を解決するために介在します。これは、生産速度の向上、廃棄物の減少、稼働率の向上に通じます。このビジョンが描く理想に向って、多くの工程を着実に最適化することが重要です。

例えば:

製造される全製品が、ICチップやコードで認識できます。各マシン工程で、製品はスキャンされ、さらに追加の品質情報を受け取ります。そして、次の生産工程、また世界のどこからでも、情報を収集できます。
生産工程に使用される全装置のエネルギー消費率を記録し製品データに統合すると、1製品あたりのエネルギー消費を計算できます。このデータで省エネルギー化が可能な箇所を検討できます。

しかし、Industry4.0には、これ以上の意義があります。それは機械処理のプロセス最適化だけではなく、水平レベルでのネットワーク化です。

2つのシナリオ:

ネットワーク接続による生産では組み立に必要な情報が作業者に送られる。（写真はダルムシュタット技術大学の生産管理・技術・生産機械学部PTWで撮影）

不慣れな作業者が、生産現場で異なるバージョンが含まれる部品を使用して組み立てをする場合です。それぞれのバージョン用に、ワークステーションの移動式スクリーンは、部品の重要箇所に印をつけた組み立て用ビデオ用意しており、これを作業者に表示します。従業者は以前のログイン履歴からどの部品に詳しいか、またどの部品に不慣れなのかがわかっています。
完成品の点検の際に、突発的に多数の不良品が見つかりました。寸法の間違いが原因です。システムは、誤差を検出して生産部長(社外に出張中)に報告します。生産部長はワンタッチで工程を止めることができます。そして、完成品の点検をしている従業員は、ワンタッチでビデオ会議を開始して、関係者と問題点を討議して解決します。その後、長期的対策をなどを実施することができます。

ネットワーク接続による生産へ移行するには何が必要しょうか?

ネットワーク接続を活用した生産へ移行するには何が必要でしょうか? 1998年代の旧型設備に、ネットワークを適合させることができるのか? 費用はどれくらいかかるか? 多くの会社がこの様な質問をします。一部の大企業は、資金力がありますが、小さい会社は、少しづつ前進するのが一般的です。しかしこれだけは明確です: 今日の産業形態からIndustry4.0を活用する産業形態に移行するまでの道は長く、その経路は各会社において異なっています。最初の目標は、Industry4.0を理解し準備することで、その目標は達成可能です。

重要なステップが、既に中小企業に対して実施されています: 政治や科学では独自に課題を発見しますが、展示会、コンベンション、会議などでは、アイディアやソリューションが提案されます。また、研究目的のためにドイツ全土で実施されている試作工場の経験から恩恵を受けています。少しずつ前進する会社は、慎重にネットワーク化を推進しています。この第1段階で明白なのは、製造ラインを再構築する必要はないということです。また、既存のシステムに対しては、適切なセンサで装置をアップグレードして通信を可能にします。

現代の計測技術により、Industry4.0への移行を開始することが可能です。

HBMがサポートするIndustry 4.0への対応ソリューション

PMXアンプシステム

HBMは 次世代工業アンプPMX を使用した、計測チェーン全体を監視・制御できるインテリジェント・データ収集システムを提供しています。PMXにより、品質管理とメンテナンスを持続可能な形で改善できます。Webベースのデータを使用して、作業者に適切な情報を送信できます。また、システム自身が「学習」します。ゴールは、数値目標に基づいた自己最適化です。品質、速度、および適応性を最適化させながら、効率を改善します。

デジタル計量技術

HBMの計量技術を使用して、Industry4.0に対応できます。ダイナミック計測では、例えば、通信とソフトウェアがますます重要になっています。PanelXソフトウェアは、まずデジタルロードセルFIT7Aを設定するのに使用できます。ユーザーインタフェースは操作性に優れ、計測用の全パラメータを調整する画面をタッチするだけで直感的に使用できます。また、ロードセルを調整するのにPanelXを使用して、バスアドレスやボーレートを選択したり、ヒステリシス、グラフ表示、計測値作成に制限値を入力したりできます。必要に応じて、Webヘルプによりサポートを提供できます。

TEDS対応

TEDS (Transducer Electronic Data Sheet:センサの電子データシート) とHBMが共同開発した電子センサ識別フォーマットは、プラグアンドプレイで計測チェーンの設定を高速化・容易化するだけではなく、計測目的にかかわらず多数のセンサを使用する場合でも信頼できる計測値を保証します。センサの重要な特性は電子データシートとして内蔵されています。計測用アンプは、人の介在なしで自動的にセンサデータをロードして、正しい設定を行います: ネットワーク接続の製造にとって、重要な構成要素です。

初期の状況

ダルムシュタット工業大学は2015年の初期の状況について、「Efficient Factory 4.0」研究プロジェクトの一環である「Industry 4.0:将来性、有益性におけるヘッセ州の産業の模範的事例」の研究で発表しています。研究(ドイツの)によると:

およそ90パーセントのドイツの機械加工や製造技術の会社は中小企業
これらの会社は通常、Industry4.0の移行に関しては懐疑的
恐らく模範的な事例が限られていること、専門家の不足が原因

この状況を変えるために、ダルムシュタット工業大学は2016年3月に、「Efficient Factory 4.0」研究プロジェクトを基にした、中企業向けの「4.0 Competence Center」を開きました。参加企業はIndustry4.0の基本に関して学ぶだけでなく、デジタル化の可能性の検討や実際の生産工程におけるIndustry4.0の準備段階の学習を、セミナーや大学の実験工場での体験を通じて行えます。「4.0 Competence Center」はドイツの連邦政府経済省が最初に後援したの5つの機関の1つです。