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3D測定ソフトウェアとハードウェアがどのようにアジアの自動車産業の復活を支えているか

3D technology for automotive

何年にもわたって力強い成長を遂げ、自家用車の所有に対する欲求が高まり、消費経済が急成長した後、Covid-19は世界最大の大陸とそこに住む47億人の人々に大きな打撃を与えました。

パンデミックの影響を最初に受けた中国から、マイクロチップの不足が継続している台湾(50年以上続く深刻な干ばつと大量の水を必要とする採石が原因の一部)まで、世界が立ち直ろうとしていた矢先に、地域の多くの人々は疲れ果ててしまいました。

しかし、パンデミックによって希望の兆しが見えたとすれば、それは教訓のカテゴリに入るでしょう。これは特にアジアの自動車産業に当てはまります。アジアの自動車産業では生産量が10%減少しました。アジアが世界の自動車生産の半分以上を占めていることを考えると、これは重大です。今回得られた主な教訓は、COVID-19、テロ、気候変動など、どのような外的な世界的脅威があっても、品質管理と検査(QC&I)が自動車産業の成功の中心であるということです。QC&Iには、組み立てラインでできあがった自動車に関連するQC&Iだけでなく、自動車の30,000パーツの多くを形成およびプレス加工する機械を監視し、動かすためのQC&Iも含まれます。

 

3D技術を使用した自動車産業の革新

 

偏差防止

実際には、金属プレス加工機/金型で1日に何千もの穴をプレスする場合、偏差やアライメントエラーが発生するのは当然のことです。また、新しいモデル(または車両全体)を発売する場合、新しい製品設計に対応する必要があり、事実上、新たなアライメントエラーが発生する可能性が出てきます。偏差が十分大きくなると、その部品は設定された仕様に適合しなくなります。早い段階の工程で、あるいは初回品検査で発見できなければ、連鎖的なエラーが発生する可能性があります。すでにサプライチェーンがリスクにさらされている中、自動車業界(およびその他の業界)は、このような時間と費用がかかるミスを減らすための革新的な方法を模索しています。

洗練された3D測定ソフトウェアおよびハードウェアの世界に入り、自動車メーカーがQC&Iの課題を克服するのに役立つ実用的な洞察を提供するための総合的な能力を獲得しましょう。より高速で正確なデジタルデータを提供して品質とスループットを向上させることで、測定技術は、メーカーが情報に基づいた意思決定を行い、より予測的な分析を可能にし、寸法の精度を検証し、公差をテストするのに役立ちます。これは、顧客満足度や、規制当局の調査、市場投入までの時間、あるいはこれらの組み合わせにも当てはまります。

「何年も前、従来の測定方法では、メジャー、ノギス、マイクロメータなどの機器で1次元の測定をしていました」とFARO® Technologies日本部門のスーパーバイジングフィールドアプリケーションエンジニアであるJay Sakai氏は語りました。「その後、新しい技術を使用することで、2Dでの測定が可能になりました。今では、レーザースキャナーやスキャンアームなどの製品を使用することで機械が3次元で測定できるようになりました。CATIA、Siemens、Pro/ENGINEER(現PTC Creo)、SolidWorks®などのプログラムを使用することで、測定中のパーツとプロジェクトを比較することができます」

 

正確なデジタルデータで品質向上

金属プレス加工のワークフローの観点から、このような技術は、かつては煩雑だった作業を大幅に合理化しました。自動車用の金属プレス加工は、エンジンコンポーネントからドアなどのボディパネルに至るまで、さまざまな自動車部品の製造に使用されています。多くの場合、この組み立てはサブアセンブリプラントで行われ、プレス加工された部品は後で金属車体工場に送られ、そこで車両全体が組み立てられます。

金属プレス加工プロセスを評価する際は、さまざまな要因を考慮する必要があります:

  • プレス加工による設計機能への影響 — プレス加工されたパーツがCADモデルの指定された公差内にあるか?
  • その金型が同じ仕様のパーツを一貫して生産しているか?パーツの摩耗によって、公差外を生じる傾向はないか?
  • すべての業界共通の要件 — パーツは安全で機能的か?
  • 生産や品質管理に必要な時間はどのくらいか?
  • 費用対効果(ROIはどれくらいか?)

機械の相互運用性

プロセスの各工程で、3Dレーザースキャニングを行い、キャプチャしたデータの仮想表現をリアルタイムで確認できるため、工場のオペレーターやシステムオーバーサイトエンジニアは、自動車プレス加工工場自体や、製造する部品の精度や正確さ、品質を直接確認することができます。

「一般的に、日本の企業やアジアの企業で最も重要なのは品質です」と、同じくFAROの日本部門のシニアフィールドアプリケーションエンジニアであるHideaki Itakura氏は付け加えました。「そのため、すべての部品に高い品質が求められます。このような機械への依存が増えているのはこのためです。また、より早く、より安く仕事を終わらせることを望んでいます」

しかし、これは技術の到達点の始まりに過ぎません。洗練された3D測定ハードウェアおよびソフトウェアは、金属プレス加工自体だけではなく、組み立てライン自体の最も効率的なレイアウトや、大きくてかさばる機械(プレス加工を含む機械)の最適な位置、工場フロアのどこに配置するか、さらには機械間の間隔を決定することができます。これまで以上に速く、正確に、これらのことをすべて実現できます。従来、数日から数週間かけて、多くのスタッフを動員して行っていたことが、今では数時間でできるようになったとSakai氏は説明します。

次のステップは2つあります:

  1. スキャナー、アーム、トラッカー、トレーサーなど、複数の機械を統合し、単一のソフトウェアで自動化されたエコシステムの中で動作させること
  2. 人工知能を搭載したロボットが、人の手をほとんど介さずに部品の検査を行う自動化工場の継続的な開発を進めること

 自動車産業用の3D技術

2つ目の目標を達成するにはもう少し時間がかかりそうですが、Sakai氏とItakura氏は、アジアの自動車メーカーやパートナー企業の継続的な努力によって、ハードウェアとソフトウェアの両方の観点から可能性を追求していくことができると確信しています。

「あなたが昔の(Henry)Ford氏と話をして、彼の生産ラインを見たとしたら...そして彼が現在の日産やホンダなどの工場を見たとしたら、多くの仕事をロボットがこなしているところを見て、『なんということだ、すべてが自動化されている』と言うでしょう」とSakai氏は語りました。「しかし、現在でも生産ラインの一部はそれほど自動化されていません。品質検査もその1つです。人間が機械をチェックして、整合性を取る必要があります。これは、我々も工場メーカーも取り組んでいることです。多くの技術が必要になります。AIもその1つです。良くなってきてはいますが、まだ完全ではありません。しかし、いつかそこにたどり着けると信じています」

世界が安定とパンデミックの収束を実現させようとしているのと同時に、時間とコストを削減してエンドツーエンドの効率化を図ることができる高度な3D測定技術のおかげで、アジアの自動車産業の復活は確実なものとなっています。

品質管理と検査は順調に進んでいます。

品質管理および検査の使用例の詳細をご覧ください。

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