3Dプリンティング、ビッグデータ、航空宇宙などの分野における製造業の動向

モノのインターネット (IoT) とは、相互の接続性とデータ交換を可能にするためにセンサーが埋め込まれた物理的なオブジェクトの拡大するネットワークを指します。産業用 IoT (IIoT) には、パターン、傾向、相関関係を明らかにするために計算的に分析できる非常に大規模なデータセット (総称してビッグデータ) を提供できる産業分野の IoT デバイスが含まれます。

産業用 IoT ソリューションは製造業界を変革し、現在ではこの変革を説明するために第 4 次産業革命やインダストリー 4.0 などの用語がよく使用されるようになりました。多くの業界が産業用 IoT を採用していますが、海洋や防衛などの分野ほど大きな変化はなく、目覚ましい成果も生み出していないかもしれません。

Allied Market Research の 2017 年のレポートによると、世界の IoT 収益の最大の割合は、北米の航空宇宙および防衛市場から得られています。航空宇宙および防衛市場における世界の IoT は、2016 年に 1,900 万ドルと評価され、2017 年から 2023 年にかけて年平均成長率 (CAGR) 11.8% で成長し、2023 年までに 4,000 万ドルに達すると予想されています。

レポートでは、IoT センサーとコントローラーのコストが継続的に低下していることが、IIoT ハードウェア、ソフトウェア、サービスの採用拡大の主な要因であると指摘しています。コスト削減は、インターネットの普及率の全体的な増加や、自動化と分析に対する需要の増加など、さまざまな要因の組み合わせによるものです。

大量生産のために Jabil のシンガポール工場で製造された 6 台の HP モデル 4210 3D プリンター。画像提供: HP。

エアバス、ボーイング、GE アビエーション、ロッキード・マーティン、ノースロップ・グラマン、UTC など、航空宇宙および防衛市場の主要企業は、産業用 IoT ソリューションを広範に活用することで、部品の生産プロセスを加速および最適化してきました。これらには、予測メンテナンスを可能にするセンサーとソフトウェア、生産における自動化と積層造形 (AM) 技術の使用の増加、デジタルスレッドで実行される品質システムの強化、データを使用して従来はサイロ化されていた製造プロセスの要素を接続し、製造ライフサイクル全体にわたって資産の集約ビューを提供する通信フレームワークが含まれます。
従来のサプライチェーンの変革<br /> 航空宇宙製造業界では、コネクテッドソリューションを提供できる企業がますます人気を集めています。そのような企業の 1 つである Jabil は、設計、製造、統合、テスト、サプライチェーン管理サービスを提供しています。

当初、Jabil は多品種少量から中量生産の製品に重点を置いていました。しかし現在、同社は大量生産のために HP の Multi Jet Fusion 3D プリンターを活用しています。

HP は、2016 年に Multi Jet Fusion 3D 印刷技術を一般公開して以来、航空宇宙およびその他の大量生産市場と重要なパートナーシップを確立してきました。 2017 年、HP と Deloitte は、より柔軟な製造サプライチェーンを構築し、製造ライフサイクル全体にわたって効率を最適化するための提携を発表しました。 2018年、HPとJabilは共同で、JabilがHP製のMulti Jet Fusion 3Dプリンターの設置数を米国とシンガポールで6台から10台以上に倍増したと報告した。

「ジェイビルは29か国に100以上の施設を持ち、幅広い製品の開発に取り組んでいます」とHP 3Dプリンティングの副社長兼顧客および市場開発担当グローバルヘッドのスコット・シラーは述べています。「世界的に大きな拠点を持つ従来のサプライチェーンでは、距離と物理的な労力のために、製造プロセス中にA地点からB地点に移動するのに多くの時間、費用、リソースが必要になります。」

最終的に、Jabil と HP は、この問題の理想的な解決策は分散型製造であることに同意しました。

「ジェイビルは、分散型製造を、製品を最終顧客の消費地に近づける能力と定義しています」とジェイビルのデジタル製造担当副社長、ジョン・ダルチノスは述べています。「分散型製造は、大規模な集中型工場に頼って製品を生産するのではなく、地理的に分散した小規模な施設を活用して、製品の製造方法と市場への提供方法を変革します。」

ダルチノス氏とシラー氏は、分散型製造フレームワークと急速積層製造技術を組み合わせることで、スペアパーツを保管するための倉庫が不要になると指摘しました。「マルチジェット3Dプリンティング技術は、コストと時間を削減し、物流距離を短縮し、市場投入までの時間を短縮し、デジタルサプライチェーンを再構築することで、異なる地域の企業間の何百万ものやり取りを最適化します」とシラー氏は述べた。

この目的のために、Jabil は、新しいクラウドベースの付加製造ネットワークを使用して、製造プロセスをデジタルで統合および合理化する機能も追加しました。ネットワークの目的の 1 つは、遠隔地での部品のスムーズな設計、試作、生産を可能にすることです。もう 1 つの目的は、生産ワークロードをリアルタイムで最も適切な地域や市場にシフトすることです。特に、より自動化され、データ駆動型の製造への移行が進む中、どちらも航空宇宙製造のサプライチェーンにとって恩恵となる可能性があります。

測定および検出機能の向上

Hexagon Manufacturing Intelligence は、航空宇宙産業の製造における検証と結果のトレーサビリティのためのエンジニアリングソリューションを拡張しています。デジタル製造業の台頭にいち早く貢献した Hexagon は、100% 検査だけではもはや十分ではなく、今日ではエンジニアも 100% 検証を採用する必要があることを認識していました。

この目標を達成するために、Hexagon は、航空宇宙エンジン部品の複雑な形状を検査するための 3D 座標測定機 (CMM)、最大の機体のレーザートラッカー誘導組み立て、軽量材料の非接触レーザースキャン、統計的デジタル接続分析および情報転送の 4 つの分野に重点を置いています。

Hexagon はデジタルスレッドの強力な支持者でもあり、このコンセプトは今年の夏にラスベガスで開催された同社の年次 HxGN Live カンファレンスでも中心的な位置を占めていました。ヘキサゴンの社長兼CEOであるノルベルト・ハンケ氏は、会議の前に、デジタル製造業の将来は、製品の品質を予測するなど、デジタルスレッドに大きく依存するだろうと述べた。全体として、Hexagon は、特に航空宇宙産業の OEM および品質管理の専門家を対象に、企業が設計、エンジニアリング、生産、計測をアジャイルでデータ主導のエコシステムに統合する方法について教育することに重点を置いています。

さらに、自動 3D スキャンや CMM 寸法検査などの非接触測定システムは、航空宇宙品質管理の標準の 1 つになっています。これらの分野では、Hexagon、Creaform、Nikon、FARO、Jenoptik、Capture3D などの企業が、新たな需要に応えるために絶えず革新を続けています。

今日では、より優れた光学系、カメラ、照明、ソフトウェアによってテクノロジーの機能が大幅に向上したため、仕様が許す限り、従来のゲージや接触プローブから接触測定システムに移行するメーカーが増えています。

生産品質と速度の面では、非接触測定の利点はさらに明白です。これらの新しい測定システムは、ミリメートルレベルの精度と毎秒最大数百万ポイントの速度を提供し、使いやすさ、柔軟性、急速に減少する経済コストと相まって、非接触測定システムのスループットの向上とより信頼性の高い投資収益率の向上につながります。

インダストリー4.0の実現<br /> 航空宇宙産業やその他の産業における将来の製造現場がどのようなものになるかは誰にも確実には言えないが、シラー氏にはアイデアがある。彼は、将来の工場には、人工知能、先進ロボット工学、ビッグデータ、ナノテクノロジー、3Dプリント技術など、第四次産業革命を推進できる破壊的技術が備わっていると信じている。シラー氏はまた、工場が3Dプリントを通じてデジタル変革を遂げることができれば、その影響は工場をはるかに超えて広がるだろうと予測している。

「製品設計とイノベーションが加速し、サプライチェーンが効果的に短縮され、業務が再設計されるだろう」とシラー氏は述べた。「製造は地域化され、新しい雇用が創出され続け、労働者のスキルが向上し、新しい市場が急増し、新しい製造経済が出現する。工場はもはや孤立した生産施設ではなく、極めて重要なハイパーコネクテッドハブとなる。広大なグローバルデジタルネットワークが製造業を未来へと導くだろう」

出典: 物理化学試験、物理学

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