データ管理・デジタル接続
デジタルツインテクノロジーとスキャンデータの管理で製造品質を向上
データ管理・デジタル接続
デジタルツインテクノロジーとスキャンデータの管理で製造品質を向上
物理的なオブジェクトや製造プロセスを仮想的に表し、仮想空間内でシミュレーションすることで、デジタルツインテクノロジーは製造、建設、医療など多くの分野で成果を挙げています。正確な3D計測データに基づくデジタルツインテクノロジーは、製造の検証と改善を可能にします。デジタルで製造プロセスと品質の管理を行うことで、コストの削減、納期の短縮、品質の向上を実現します。
製造分野では、デジタルツインインスタンス（DTI）を活用します。DTIとは、製造した部品、または製品のインスタンス（実体）をデジタルデータとして複製したものを意味します。スキャンデータ（測定点群）は、製造された部品や組み立てられた製品の表面を正確に把握できるため、DTIの理想的なツールの1つです。同時に必要になるのが、大規模な3D計測プロジェクトを管理し、測定結果を生産プロセスに結び付けるメタデータを生成でき、DTIを企業全体で共有できるパワフルなデジタルデータ管理ソリューションです。
部品表面のスキャンデータがあれば、物理的な部品は必要なくなりますか？
部品の表面を正確にスキャンできれば、そのスキャンデータを用いて、検査、解析、シミュレーションが行えるので物理的な部品は必要なくなります。
例えば、製品に不具合が発生した場合を想定してみます。製造されたすべての部品をスキャンしておくことで、品質管理チームは過去 24 時間以内に製造された部品を検査し、そのデジタルデータを使用して仮想的に解析し、どの部品に問題があるかを正確に判断できます。出荷前に不具合品を倉庫から取り除くことができれば、コストのかかるリコールを回避できます。
OEM企業が複数のサプライヤーから試作品のスキャンデータを受け取る場合ではどうでしょう。スキャンデータを仮想空間で組み立ててみると、あるサプライヤーが古いリビジョンのCADモデルを使用していたことがわかりました。製造と出荷を開始する前に、対象のサプライヤーに連絡し、正しいリビジョンで再作成を依頼しました。
また、例えば、もしあなたが航空宇宙部品サプライヤーの担当者だとして、顧客から納品した部品に関して、製品寸法が許容値を超えていると指摘されたとします。
この場合も、出荷前にスキャンしたデータを元に、再度寸法測定を行い、寸法値が許容値の範囲内であることを証明し、クレームを回避することができます。
最終アセンブリメーカーは、新製品の嵌め合い部をスキャンし、スキャンデータからリバースエンジニアリングソフトを用いて、CADデータを作成します。作成したCADデータをシミュレーションソフトに取り込み、新製品の動作検証を行います。このシミュレーションソフトにより、製品の耐久性を検証し、検証結果から製品の嵌め合い誤差や膨張などによる干渉箇所を把握し、再設計に役立てることができます。
これらの例から、設計、生産、品質保証などのプロセスではデジタルツインテクノロジーが不具合の解消、コストの削減、製造プロセスの改善にいかに役立つかをご理解いただけたと思います。
製造プロセスにおけるスキャンデータを活用したデジタルツインの課題
デジタルツインテクノロジーは、製造プロセスに大きな可能性をもたらしますが、スキャンデータから作成されたデジタルツインの導入には課題もあります。
ファイルの処理を行う際、スキャナーは毎秒メガバイトの点群を生成します。部品表面を正確に測定すると、スキャンデータは数百メガバイトのデータ量になることもあります。生産ラインをすべてスキャンする企業は、毎年数万個のスキャンデータと大規模なデータ容量（テラバイト）を処理する必要があります。このような大量のデータを手作業で管理することは難しいです。
そこで重要になるのがトレーサビリティです。スキャンされたモデルは、シリアル番号、部品番号、測定機ID、生産ライン、オペレーター名など、測定された部品と製造および測定プロセスに関する重要な情報に紐付けられている必要があります。生産やメンテナンスにおいて、このメタデータをデジタルツイン情報と物理的な製品と紐付けて、トレーサビリティを確保しておくことが重要になります。
データの共有とコラボレーションにも課題があります。スキャン技術自体が優れていても、データを必要とするチームメンバーが、必要な時に必要なデータを簡単に入手できなければ、データは有効活用されません。
デジタルツインを活用させるためのデジタルデータ管理システム
では、どのようにしたらデジタルツインを最大限に活用できるのでしょうか。それには大規模な測定プロジェクトとデジタルツインデータを処理するための、デジタルデータ管理システムの構築が必要です。このデジタルデータ管理システムは、中央サーバーに3D計測データを保存することでローカルハードドライブをなくすだけでなく、下記の内容も行えます：
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ファイルとフォルダを自動管理し、ローカルパソコンでデータ管理する必要がなくなります。
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バックアップを簡単にしながら、データのセキュリティと整合性を確保します。
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デジタルツインデータを測定対象の物理的な部品、製造プロセス、測定プロセスに関連したメタデータに紐付け、デジタルツインを使用したトレーサビリティを作成・保証します。
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メタデータの検索機能を使用し、必要なデジタルツインデータをスピーディに検索し、企業全体で共有します。
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データ毎に、アクセス権限や作業権限を付与・管理します。
デジタルデータ管理システムを最大限に活用するためには、測定プロジェクト内にある、測定部品と測定プロセスに関する重要な情報を紐付けられるようなメタデータ戦略を組織的に検討していく必要があります。
スキャンデータ＋データ管理システム＝デジタルツインプロセス
スキャンデータベースのデジタルツインプロセスを幅広く業務で活用したい企業は、InnovMetricのPolyWorks|DataLoop™が提供するデジタルデータ管理システムを導入し、デジタルツインデータを活用することをおすすめします。何万個ものファイルを処理し、対象データの生成状況などを明記したメタデータを管理できるのは、データ管理システムだけです。このシステムにより、デジタルツインデータは有効活用され、担当者がデータ管理システムからいつでもデータを閲覧できるため、製造チームの作業効率が向上します。
デジタルツインテクノロジーの有効活用と企業の包括的なデータ管理
PolyWorks|DataLoopは、企業全体のエンジニアや管理者が使用する複数の測定機（CNC 三次元測定機、レーザースキャンなど）によって生成された3D計測データを管理し、アクセス制限なども可能にしたデータ管理ソリューションです。これにより、作業効率が向上し、スピーディな意思決定が行えます。