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ユーザ事例
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コマツNTC株式会社

Mechatronics Concept DesignerでHIL (ハードウェアインザループ) ステージのバーチャル・コミッショニングを実現し、開発プロセスの 効率を大幅に改善

シーメンスPLMソフトウェアのテクノロジーを使って、実機を仮想的に再現した環境で制御プログラムをテストし、市場投入の時間とコストを大幅に削減

コマツNTC株式会社

Mechatronics Concept DesignerでHIL (ハードウェアインザループ) ステージのバーチャル・コミッショニングを実現し、開発プロセスの 効率を大幅に改善

シーメンスPLMソフトウェアのテクノロジーを使って、実機を仮想的に再現した環境で制御プログラムをテストし、市場投入の時間とコストを大幅に削減

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quotation marks "シーメンスは、アプリケーション からインフラまで、すべてのレイ ヤーに渡るソリューションをトー タルで提供できる限られた業界 プレイヤーです。シーメンスの 統合ソリューションを活用しな がら次世代のものづくりを推進 し、アジアだけでなく、欧州への 展開にも積極的に打ってでたい と考えています" 親部 快晴 氏, 開発本部 システム開発センタ 所長 コマツNTC株式会社
課題
  • 工作機械の設計プロセスを効率化
  • 開発工数やコストを削減
  • 部門間の情報連携の強化
  • コミッショニング時の安全性の確保
成功の鍵
  • Mechatronics Concept Designerを導入することで機械設計と制御設計チーム間の情報共有を加速
  • 仮想空間で、より実機に近いレベルでシミュレーションを実行
効果
  • 機械設計と制御設計が同時並 行で進行することで、大幅な工数を削減
  • 仮想空間での制御プログラム実行が、デバッグ作業の効率化とテスト時の人員の安全を担保
  • 機械設計上の問題の早期発見が可能になり、製造コストの削減と工期の短縮を実現
業界
  • 産業機械/重機
主な事業内容
  • トランスファーマシン、専用機 などの工作機械の設計・製造・販売
ソリューション/サービス
  • NX
所在地
  • 富山県南砺市
quotation marks "Mechatronics Concept Designerでは、断面図を用いた シミュレーションにより物理的 に目視できない箇所の動きも 確認できます。これにより、テス ト・デバッグ作業が効率化し、テ スト人員の安全も担保できるよ うになりました"。 浅谷 剛史 氏, 開発本部 システム開発センタ 制御開発部 コマツNTC株式会社
quotation marks "シーメンスは、アプリケーション からインフラまで、すべてのレイ ヤーに渡るソリューションをトー タルで提供できる限られた業界 プレイヤーです。シーメンスの 統合ソリューションを活用しな がら次世代のものづくりを推進 し、アジアだけでなく、欧州への 展開にも積極的に打ってでたい と考えています" 親部 快晴 氏, 開発本部 システム開発センタ 所長 コマツNTC株式会社

機械設計と制御設計を同時並行で進め、後工程での手戻りを回避

コマツNTCは、トランスファーマシン、専用機、 研削盤、マシニングセンター、クランクシャフト 加工機、ワイヤソーなどの設計・製造・販売を 行う工作機械メーカーです。コマツグループ の一員として、「品質第一主義」と「顧客満足度 向上」をモットーに世界最高水準の製品を提 供し、地球環境にやさしいものづくりを推進し ています。
 
開発本部 システム開発センタ 所長 親部 快晴 氏は、「機械構成におけるソフトウェアの重要 性が高まり、開発プロセスが複雑化している 中、お客様からの納期やコスト面での要求は ますます厳しくなっています。しかし、電気・ソ フトウェアなどの制御設計の領域は、機械設 計後にできあがる図面等の必要な情報を受 け取ってからスタートせざるを得ず、これが短 納期化やコスト削減を阻害する要因になって いました」と語ります。
 
また、これまで機械設計と制御設計チーム間 では、開発ステップごとに行われる会議にお いて情報交換が行われてきました。多忙を極 めると、チーム間での擦り合わせの機会を設 けることも難しくなり、結果、仕様変更の連絡 漏れや伝達ミスが生じた状態で各チームの詳 細設計が進んでしまうこともありました。時に は、設計プロセスの終盤になってから機械・電 気部品の間で干渉が発覚したり、要求どおり に機械が作動しないことが判明したりする ケースもあったのです。
 
さらに、制御設計プロセスの半ばで機械設計 チームが試作機を作ってしまい、制御設計 チームがその技術要件に合わせた制御プロ グラムの修正を余儀なくされることもありまし た。こうした手戻りを防ぐためには、設計プロ セスの早い段階から制御対象を3Dモデル化 し、開発ステップごとに電気設計や制御プロ グラムの妥当性を検証できるツールが必要で した。
 
開発本部 システム開発センタ 制御開発部 浅 谷 剛史氏は、「インダストリー4.0に基づく次 世代のものづくりを目指す中で、その構成要 素の1つであるリアルとバーチャルの融合は 大きなテーマでした。実機を仮想的に再現し た環境で、効率的な制御ソフトウェア開発を 行うバーチャル・コミッショニングを実現した いと考えたのです」と話します。

Mechatronics Concept Designer が完全な バーチャル・コミッショニングを提供

コマツNTCは、 2015年、バーチャル・コミッ ショニングを実現するツールの選定を開始 し、いくつかのツールを複数の評価項目で比 較・検討しました。結果、シーメンスPLMソフト ウェアのNX™とそのオプション・モジュールで あるMechatronics Concept Designerが制御 設計の領域で導入されました。機械設計の領 域では、他社の3次元CAD( コンピュータ支援 設計 )ソフトウェアを利用しており、既存の CADソフトウェアの設計資産をシームレスに 交換・再利用できることが重要な要件の1つで した。

浅谷氏は、「 Mechatronics Concept Designer を利用すれば、コンセプト設計の段階から機 械設計と制御設計に一貫性を持たせた開発 ステップを踏むことができます。 HILに必要な 各種機能を搭載し、完全なバーチャル・コミッ ショニングを実現できる唯一のツールが Mechatronics Concept Designer でした。重力 や摩擦の値を変えて演算処理を行い、落下や 衝突、反発などの動きをシミュレーションでき ること、われわれが採用するシーメンスのCNC コントローラとの親和性もポイントでした」と 述べています。

同 社 は、約 半 年 の 開 発 期 間を経て N Xと Mechatronics Concept Designerを利用でき る環境を整えました。稼働後、制御設計チーム は、シーメンスPLMソフトウェアのサポートを 得ながら基礎教育や応用教育を実施しまし た。 NXとMechatronics Concept Designerは、 直感的に操作できるため、スムーズな導入が 可能になりました。

HILのバーチャル・コミッショニングを実現し、開発プロセスを効率化

コマツNTCは、 NXとMechatronics Concept Designerを活用して機械設計と制御設計チー ム間の情報共有を加速し、開発プロセスを効 率化しています。たとえば、制御設計チームは Mechatronics Concept Designerを活用し、要 求事項にしたがって機械部品の形状や寸法 を変更できます。その変更箇所も機械設計 チームと即座に共有できるため、各チームが 最新の設計情報を参照しながら整合性のとれ た開発ステップを踏むことが可能になります。

さらに、設計の早い段階で制御対象を3Dモデ ル化できるIT環境によって、すぐにエンジニア は、開発ステップごとに電気設計や制御プロ グ ラム の 妥 当 性 を 検 証 で きる の で す。 Mechatronics Concept DesignerによりHILを 適用したバーチャル・コミッショニングも実現 しました。実際、同社は実機を仮想的に再現し た環境で制御プログラムの実行・テストを行 い、不具合やエラーが発生する条件を把握し たり、デバッグ作業を行ったりしています。

浅谷氏は、「 Mechatronics Concept Designer 導入前の、従来の実機を用いたテストでは、 設計ミスに起因する部品間の干渉や誤作動 によって試作機を壊してしまうケースもありま した。 Mechatronics Concept Designerでは、 断面図を用いたシミュレーションにより物理 的に目視できない箇所の動きも確認できま す。これにより、テスト・デバッグ作業が効率化 し、テスト人員の安全も担保できるようになり ました」と話します。

コマツNTCは今後、 Mechatronics Concept DesignerとCAE (コンピュータ支援エンジニア リング)を連携することで、機械の動作から部 品の劣化や摩耗を測り、機械の寿命評価を行 う仕組みを立ち上げるとともに、納品後の機 械に異常が発生した際の遠隔サポートにも Mechatronics Concept Designerを活用する 計画です。具体的には、異常発生前後のNC (数値制御)・PLC (プログラマブル・ロジック・ コントローラー)データをMechatronics Concept Designer上で再現することで現場を 訪問する前に異常の真因を特定し、早期解決 できる体制を目指します。

親部氏は、「シーメンスは、アプリケーションか らインフラまで、すべてのレイヤーに渡るソ リューションをトータルで提供できる限られた 業界プレイヤーです。シーメンスの統合ソ リューションを活用しながら次世代のものづく りを推進し、アジアだけでなく、欧州への展開 にも積極的に打ってでたいと考えています」と話しています。

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quotation marks "Mechatronics Concept Designerでは、断面図を用いた シミュレーションにより物理的 に目視できない箇所の動きも 確認できます。これにより、テス ト・デバッグ作業が効率化し、テ スト人員の安全も担保できるよ うになりました"。 浅谷 剛史 氏, 開発本部 システム開発センタ 制御開発部 コマツNTC株式会社
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