デジタルインダストリーズソフトウェア 産業機械

デジタルインダストリーズソフトウェア 産業機械 シーメンスが産業機械メーカーのイノベーション実現を支援 siemens.com/software

今日の産業機械業界 自動化や機械のスマート化への需要の高まりに シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェ より、貴社のような産業機械メーカーは、製品の アは、製品ライフサイクル管理 (PLM) プラット 継続的なイノベーションと最適化を迫られていま フォームを提供し、ビジネス環境の新たな課題に す。価値を生み出す新鮮なアイデアを、従業員だ 迅速に対応して、外部からの破壊的な影響に適 けでなく、パートナー、顧客、サプライヤーからも 応できるようにすることで、こうした現実に対処し 引き出すため、今日のイノベーション・プロセス ます。 は従来の枠を超えて拡大しています。 イノベーションは、成長力、パフォーマンス、評価 を高める重要な推進力であり、企業は、製品を迅 速に納入し、イノベーションへの投資をすばやく 適切に回収する必要があります。ところが、今日の 新製品開発プロセスは、世界市場を見据えて判 断すべき何百もの意思決定ポイントと並列的な ワークフローで構成されているため、この目標を 達成するのは簡単ではありません。 2

課題 産業機械メーカーは、新しい環境への適応 クラウドベースのソリューションの登場に • 設計者、エンジニア、サプライヤー向け を絶えず迫られています。 インダストリー より、標準的なオペレーション手順のデジ に生産情報を完全に可視化して、機械開 4.0 発プロセスにおけるコラボレーションと の登場に伴い多くの機械メーカーは、 タル・トランスフォーメーションを進める 効率を向上 相互に通信する分散型の自動機械を使用 メーカーは、今後の業界トレンドや機械オ した生産の最適化など、新たな課題に直 ペレーターの要求に答えられる、優位な立 この複雑さをすべて理解するために、産業 面しています。 場に立つことができます。これらの要求に 機械業界に浸透しているトレンドを詳しく 応えるため、産業機械メーカーには以下の 見て行きましょう。 こうした課題により、技術的な複雑さはさ 対応が求められます。 らに増しています。新しい製品や形式に即 応できる柔軟性や、既存の工場設備との統 • 領域を統合して、変化する顧客要件に対 合の容易性など、産業機械メーカーにとっ 応する機械を素早く効率的に供給 ても新たな要件は増える一方です。 • カスタマイズ要求を満たすように機械 を素早く構成し、エネルギーへの期待と グローバル規制を基準に検証 • 仮想モデル (デジタルツイン) を使用し て、物理的なプロトタイプを必要とせず に、機械の性能をシミュレーション、テス トして改善 3

業界のトレンド 破壊的な影響 機械のスマート化 社会・地政学的な要因により、今日の産業機械の環境は、サプラ 消費者の嗜好が変化するなか、製品メーカーは、多様な製品を イチェーンの不足など、新たな課題に直面しています。この課題 製造できるアジャイルで柔軟性の高い機械を確保する必要に迫 を背景に、多くの機械メーカーは受注残を処理しきれず、製品の られています。この要求を満たすために、機械メーカーはハード 市場投入を遅延させ、収益と将来のビジネス・チャンスを失って ウェア、ソフトウェア、サービスを1つのまとまりのある傘として統 います。同時に、高齢世代の退職が急増して貴重な「トライバル・ 合する機械を必要としています。こうした機械は、優れた自動化 ナレッジ」が失われる一方で、テレワークを望む労働者が増えて ツールと統合型の品質ツールを活用して、機械メーカーに競争 います。このため機械メーカーは、質の高い対面労働者を雇うの 力のある差別化を提供できるものでなければなりません。 に苦労しており、労働力のギャップが生じています。これらの課題 を複雑にしているのが、市場に参入する起業家たちです。彼らは レガシー・プロセスや技術的なボトルネックに邪魔されることが ないため、市場の現状を混乱させています。 4

ビジネスモデルの変化 持続可能性 インダストリー4.0テクノロジーは、複数の機械を使用するビジネ 今日の産業機械は、ライフサイクル・コストの90%以上が運転コ スモデルから、サービスと統合型ソリューションを中心に据えた ストです。この事実とエネルギーコストの上昇を考慮に入れると、 ビジネスモデルへと、ビジネスを変化させています。さらに市場 よりエネルギー効率の高い機械を製造する革新的手法があれ からの圧力により、多くの機械メーカーは現在、自社のオペレー ば、競争優位性が大きく高まることは明らかでしょう。今日のメー ションの持続可能性を高めるだけでなく、顧客の持続可能性目 カー各社は、産業機械が排出する廃水や廃油を抑えることで競争 標を支援することも求められています。多くの産業機械・装置企 優位性を高めたいと考えています。また、機械コンポーネント/部 業で進行中のデジタル・トランスフォーメーションとESGトラン 品のリサイクルや、さまざまな政府規制への準拠に対応できる、 スフォーメーションは、製品中心のビジネスモデルから、ソリュー 最善の手段を採用しようとしています。さらに、センサーや制御機 ション中心のビジネスモデルへの大転換の道を開いています。 能を産業機械に実装することで、作業者の安全を確保することも 重要です。これらの持続可能性の要素はすべて、クラウドベース のデジタル・ソリューションを通じて最適化できます。こうしたソ リューションは、データの透明性を提供するだけでなく、協調的な ワークスペースのオプションを通じて、企業が機械の設計と製造 の複雑さを活かすのにも役立ちます。 5

産業別ソリューション 今日の業界トレンドを活かしてビジネスの 機械の機能をシミュレーションし、物理的 課題を克服するために、機械メーカーはデ なプロトタイプを必要とせずにエンジニア ジタライゼーションを活用する必要があり リングの改善を提案します。3: 複雑なプロ ます。デジタライゼーション、つまりテクノ ジェクトの効果的な提供 - 複数領域間の ロジー・ツールを通じて企業を変革するプ コラボレーションを通じて透明性を高め、 ロセスは、革新的なグローバル企業 (すで データを再利用し、プロジェクトを迅速に に独自のデジタル・トランスフォーメーショ 拡張して市場投入します。 ンを開始している企業や、既存のプロセス /技術に縛られない新規参入企業など) に これら3つのコア・コンピテンシーは、それ 対抗して市場シェアを維持するのに不可欠 ぞれどのようなものか、そしてそれらが機 です。 械メーカーにどのような利点をもたらすの か見ていきましょう。 デジタライゼーションは、高度な機械エン ジニアリング・アプローチに始まり、高度 な機械エンジニアリング・アプローチに終 わります。このアプローチにより機械メー カーは、競合他社と差別化できる3つのコ ア・コンピテンシーを実現できます。1: 次 世代の機械設計 - 複数の領域を統合して 顧客要件に迅速に対応して検証します。 2: 機械のデジタルツイン - 仮想モデルで 6

次世代の機械設計 次世代の機械設計により、機械メーカー になります。さらに、この調整を通じて、部 体のトレーサビリティとコンプライアンス は、製品ライフサイクル管理 (PLM) ツー 品表などの情報が「ブロック」内に保存さ を推進する包括的なツールで、複雑なE/E ルからシミュレーションおよび製造ソフト れる、モジュール設計の使用も可能になり システムの開発を加速します。 ウェアまで、デジタルツール一式を自社の ます。この「ブロック」は、いつでも参照、更 武器として加えることができます。ここで最 新できるため、データの再利用も迅速かつ アプリケーション・ライフサイクル管理: 異 も重要なのは、このクラウドベースのツー 簡単です。つまり機械メーカーは、プロジェ なるチームやプロジェクトをアプリケー ルは、すべて統合して相互に通信できる一 クトを拡大して、カスタマイズの要求にも ション・ライフサイクル管理でつなぎます。 方で、オープン・アーキテクチャなので、技 容易に対応できるようになります。機械の このソリューションは、アプリケーションの 術スタック内で他のツールとも同期できる 作成を加速して、競合他社よりも早く製品 バリエーションを効果的に管理し、製品の 点です。これにより、機械メーカーは情報 を市場投入できます。 マス・カスタマイゼーションを推進して、成 のサイロ化を容易に解消して、機械開発プ 果物の「CTO (受注仕様生産) 」オプション ロセスの精度と効率を向上させることが 次世代の機械設計に含まれるその他の機 を提供します。 できます。 能には、次のようなものがあります。 性能エンジニアリング: 3D CAE、物理ベー 機械、電気、電子、ソフトウェア、その他の領 製品設計: 製品設計を視覚化、共有、検証 スのシステム・シミュレーション、機械デー 域を統合することで、機械メーカーは変化 するための正確なモデルを素早く作成し、 タ解析を独自に組み合わせることで、製品 する顧客の要件に合わせて調整できます。 設計プロセスの柔軟性と効率を向上させ ライフサイクルの早い時期から全期間を 領域間で調整するのが早ければ早いほど、 ます。 通して、すべての重要属性の性能を予測 重要な決定を早く設計プロセスに組み込 し、設計を最適化して迅速にイノベーショ めるため、問題の修正コストがはるかに高 オートメーション・エンジニアリング: 仮想 ンを実現します。 くなる機械開発の後期段階にエラーが発 コミッショニング・ツールを使用して、実際 生する可能性を排除して、貴重な時間とリ の機器にダウンロードする前にプログラ 製造計画: プロセス計画ワークフローを効 ソースを節約することができます。 マブル・ロジック・コントローラー (PLC) の 率化し、付加価値のない計画作業を自動化 コードをデバッグし、生産の開始時間を早 して、製品製造の最適な計画を検証する幅 また、この調整により、組織は業界の規制、 めてダウンタイムを短縮します。 広いツールを使用することで、生産前に製 エネルギーへの期待、および最も最適化さ 造プロセスを計画、最適化、検証します。 れた俊敏な機械を製造するための他の重 電気/電子 (E/E) システム開発: 組み込みソ 要要素を考慮して、機械を検証できるよう フトウェア、電気、電子、ネットワーク通信全 7

機械のデジタルツイン 次世代の機械設計を基盤に構築されているの 証できるようになります。このように、仮想コミッ が、機械のデジタルツインです。 機械のデジタ ショニングとデジタル・ツインを使えば、シミュ ルツインは、単なる3Dモデルではなく、機械の包 レーションで機械設計の問題を発見して、変更コ 括的な仮想モックアップです。デジタルツインを ストの低い早期に解決できるため、コストがかか 使った複数領域にわたる解析とクローズドルー る物理プロトタイピングの必要性を減らすこと プのテストにより、機械メーカーは、機械設計に ができます。 組み込むのに最適な部品、コンポーネント、アク チュエーター、材料、プロセッサー、その他の資 さらに、デジタルツイン内で変更が加えられると、 産を特定し、性能を最適化して、顧客要件やグ シミュレーション・ソフトウェアに接続しているす ローバル規制、エネルギーへの期待をしっかりと べてのシステム (コンピューター支援設計 (CAD) 満たすことができます。 やコンピューター支援電気 (CAE) ソフトウェアな ど) にその変更が自動反映されます。この設計モ 機械のデジタルツインは仮想環境内で作成され デルの動的更新により、機械開発プロセスのあら るため、機械メーカーは顧客要件の進化に応じ ゆるレベルの一貫性が確保され、時間とコストの てバリエーションや機械構成を無制限にテスト かかるエラーの発生が回避されます。 でき、市場の期待の変化に合わせて迅速かつ確 実に方向転換するために必要な、機械開発プロ また、機械の構成は追跡可能なので、設計プロ セスの柔軟性も高められます。この仮想環境に セスの透明性とアカウンタビリティが高まると同 より、仮想コミッショニングが可能になり、エンジ 時に、将来の反復作業で、過去の保証済みの設 ニアは物理的な製品が生産される前に機械を検 計バージョンを復元することもできます。 8

機械のデジタルツインに含まれるその他の機能 システム・エンジニアリング: 領域を統合し、安全 には、次のようなものがあります。 性、信頼性、材料、その他のプログラム管理ツール をサポートするクローズドループの製品開発プロ 製品ライフサイクル管理: 要件、サプライヤー、領 セスを使用することで、複雑な機械の作成/納入を 域 (機械、電気、電子、ソフトウェアなど) を協調的 加速し、最適化します。 で透明な環境に統合するデジタル・クラウド・ツー ルを活用して、製品の概念構想から事後解析ま 要件管理と検証管理: すべての製品検証イベント で、総合的に製品を開発します。 (要件、計画、実行に基づくシミュレーション、モデ リング、解析、物理テストなど) をライフサイクル アプリケーション開発プラットフォーム: ローコー 内で統合する単一の統合型環境により、認証取 ド開発ツールで、異なるエンジニアリング・システ 得までの時間を短縮します。 ムを1つのまとまりのある傘の下で接続し、使いや すいモジュールを使用して、オペレーション自動 化やデータ取得を可能にする、パーソナル化され たアプリケーションを作成できます。 構成ライフサイクル管理: 統合型の機械構成/製 品ライフサイクル管理 (PLM) 機能を活用すること で、進化する顧客の要求に容易に対応して、市場 向けにより多くの製品バリエーションを生み出し ます。 9

複雑な製品を効果的に提供 機械のデジタルツインと次世代の機械設 また、リモート・ワーカーと物理ワーカーが 複雑なプロジェクトの効果的な提供に含ま 計の実現を支援することで、複雑なプロ このクラウド・プラットフォームの下に集 れる追加の機能には、次のようなものがあ ジェクトを効果的に提供します。このコンピ れば、領域の枠を超えたより大きなチーム ります。 テンシーにより、機械メーカーはプロジェ ワークを育むことができます。「クロス・コ クト、製品、要件、および関連情報を単一の ラボレーション」とは、強力なコミュニケー 製品ライフサイクル管理: 要件、サプライ クラウドベース・プラットフォームに統合で ションと明確な目標設定を意味します。クラ ヤー、領域 (機械、電気、電子、ソフトウェア きます。これにより、あらゆる機械材料の保 ウド内ですべての作業者に同じツールを など) を協調的で透明な環境に統合するデ 管、調達、参照、使用、更新が容易になり、 供給して、各自の作業を完了させる能力を ジタル・クラウド・ツールを活用して、製品 製品開発プロセスの効率化が進みます。 与えます。これらのツールの一部には、変 の概念構想から事後解析まで、総合的に製 更が実現するたびにデジタルツインを介 品を開発します。 さらに、このクラウドベ ースのプラット して入力されるリアルタイム・ダッシュボー フォームでは、クラウドにより個人がいつ ド、機械メーカーがプロジェクトを時間通 プログラム管理: コスト、スケジュール、技 でもどこでも作業できるため、機械メー りに提供できるようにする注文・生産スケ 術要件を統合するプログラム管理システム カーは労働力不足や定着率の問題を容易 ジュール、財務を整理して収益を増やすた を実装して、ビジネスを勝ち取り、商業生産 に克服できます。つまり、世界中の有能な めの予算編成シートが含まれています。 を拡大します。 労働者を雇用できるということです。要す るに、こうした労働の柔軟性は生産性の向 上につながります。なぜなら常に誰かが作 業を進め、最適な機械の開発を支援してい るからです。 10

クラス最高の業界向けソリューション 機械メーカーは、ほかには何も必要あり 適切な統合型ツールを使用することで、機 ません。ただ1つ、複数領域を統合して機 械メーカーは製品ライフサイクルのマイル 械設計を最適化し、仮想テストでリソース ストーンを監視、追跡、実現し、モジュール を節約して、プロジェクト管理ダッシュボー 設計ツールで機械を再構成して、受注仕様 ドとツールで市場投入期間を短縮するソ 生産 (CTO) と受注設計生産 (ETO) の混 リューションが必要です。 合機能を通じて製品をより迅速に提供でき るようになります。必要なのは、デジタライ そのためには、数十年にわたるエンジニア ゼーションを受け入れるマインドセットで リングの専門知識・技術に基づいて構築さ す。これは小さな一歩ですが、貴社のビジ れた、即時に稼働するクラウドベースのプ ネスにとっては大きな飛躍です。 ラットフォームが必要になります。それが、 今日の複雑さを克服して重要な競争優位 を確立するための鍵となります。 11 11

まとめ 産業機械の環境は変化し続けています。インダ この次世代機械の作成を支えているのは、機械 ストリー4.0テクノロジーは、企業が製造課題に のデジタルツインと複雑なプロジェクトの効果 対応する手法を再構築し、克服すべき新たな課 的な提供です。仮想モックアップとシミュレーショ 題を日々生み出しています。逆境に負けないよ ン・ツールが機械の性能を向上させる一方で、ク うに、機械メーカーはデジタルでイノベーショ ラウドベースのツールがリモート・ワーカーと物 ンを進めて、最先端に立ち続ける必要がありま 理ワーカーのコラボレーションを可能にし、高度 す。このデジタル・トランスフォーメーションは、 な機械の作成の透明性と効率性を高めます。こ 「次世代の機械を構築する包括的な高度機械 れら3つのコア・コンピテンシーを武器に、機械 エンジニアリング・アプローチ」に始まり、「次世 メーカーはより高品質の機械をより早く市場投入 代の機械を構築する包括的な高度機械エンジ し、収益性を拡大して、予見可能な未来に向けて ニアリング・アプローチ」で終わります。これによ 主導的な立場に立つことができます。 り複数の領域を統合して、複数のバリエーショ ンがある複雑なプロジェクトの提供と拡張に必 要な、効果的な調整とモジュール設計を進めな がら、短縮したタイムラインに間に合わせます。 12

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