Digital Factory 2022でのポップアップ・ファクトリー構築

変化が唯一不変の世界では、アジャイル・アプローチを使用して市場の需要に迅速に対応することが、各業界で競争に勝ち抜くための戦略的優位性となっています。ボストンで開催されたデジタル・ファクトリー・カンファレンスで、私たちはポップアップ・ファクトリーを作りました。

Formlabs、Vention、Autodesk、RealWear、Be Global Safetyと協力し、わずか24時間で、参加者が新しいデジタル製造技術を直接体験できるような、稼働する工場とデモを作りました。ボストンのFlynn Cruiseportを背景に、参加者は最初から最後まで、3Dプリントされたワイヤレス携帯電話充電器を自分で組み立てるプロセスを案内され、イベント終了後に持ち帰ることができました。

ポップアップ・ファクトリーは、シカゴで開催されたIMTS 2022にも Formlabs、Tulip、Vention、Autodesk出展しました。

私たちのやり方はこうです。

Tulip、Formlabs、Vention、Autodesk、RealWear 各チームは、わずか数日間の企画期間中に、参加者が持ち帰ることができるアイテムの設計、製造、組み立てのプロセスを紹介する方法を共同で検討しました。そのアイテムは、組み立てが簡単で、拡張性があり、機能的でなければならず、先端技術の価値と、それが私たちを取り巻く世界を構築するためにどのように使われているかを示すものでした。

スナップフィット式の 3D プリント筐体に収められた Qi ワイヤレス充電器が、その幅広い使用可能性と簡単な組み立てプロセスにより、優勝に輝きました。

持ち帰り品を選ぶのは簡単なステップでした。次に、チームは腰を落ち着けていくつかの重要な質問に取り組まなければなりませんでした：

• ワイヤレス充電器の電子機器に合うように、3Dプリンターで作られた部品を簡単に組み合わせるにはどうしたらよいでしょうか？

• このような部品をイベントまでに何百個も印刷するにはどうすればよいのでしょうか？

• オペレーターの経験はどのようなものですか？

• 何百人もの参加者を収容し、工場の各工程を紹介しながら、最高の体験をしてもらうにはどうしたらいいでしょうか？

• そして、それをたった24時間で構築する方法とは？

ポップアップでは、業界をリードするAutodeskデスクの CAD ソフトウェアの概要が紹介されました。

Autodesk Fusion 360を使用することで、コンセプトの段階から設計の検証、製造に至るまで、包括的なCADパッケージで充電器を開発することができました。

特筆すべきは、積層造形設計（DfAM）やジェネレーティブデザインを支援するさまざまなツールを提供してくれたことです。これには、プリント部品の剛性と軽量性を高める格子構造を作成する機能や、1つの造形ボリューム内に複数の部品を自動的に配置する機能、さまざまなテスト条件下で設計がどのように機能するかを分析するシミュレーションツールなどが含まれます。

Fusion 360でパーツの設計が完了したので、プリントされた各コンポーネントの実際の製造に移る準備ができました。この工程では、Formlabs 同社のSLSプリンターFuse 1を使用しました。

Fuse 1システムは、ノンストップのスループットを実現するよう設計されており、Formlabs大規模な部品製造を行うための新しい先進的な方法を提供します。選択的レーザー焼結法（SLS）は、一般的な積層造形法と同様に、従来のサブトラクティブ法では実現不可能な複雑な内部形状を持つ部品を作成することができます。しかし、Fuse 1が採用したSLS技術では、従来のFDMプリンターやSLAプリンターで必要なサポートや長い硬化時間を必要とせずに、完成パーツを作成することもできます。Fuse 1で使用することにしたナイロンパウダーは、Fuse Siftパウダー回収システムを使用して簡単にリサイクルすることができ、耐久性のある表面仕上げのパーツを作ることができます。

ポップアップファクトリーで予想される需要に対応するため、プリント筐体の生産規模を拡大する必要がありました。Formlabs チームは、社内のプリントファームを活用し、2つの施設と20台のFuse 1で、上下のボディパネルと2本の脚を含むアセンブリの各パーツを500部プリントしました。

ポップアップファクトリーでは、15台のFormlabs Form 3と2台のFuse 1プリンターを使ってプリントファームを設置し、参加者に大規模な積層造形がどのように実現できるかを紹介しました。

Formlabs ソフトウェアを使用すれば、プリンターフリートを管理・監視するツールで生産スループットを最適化できます。Formlabs エコシステムをTulip ワークフローに統合することで、APIを使用してファイルの送信、消耗品の監視、印刷の開始から終了までの追跡をプリンター全体で簡単に行うことができます。

Fuse 1のようなパウダーベースの3Dプリンタでは、クリーンなワークフローを確立することが、生産ラインのダウンタイムを最小限に抑えるために重要です。Fuse Sift粉体回収システムは、パーツ抽出、粉体回収、保管、混合を1台の独立した装置に統合することで、これを実現します。

をアピールするために RealWearのAR（拡張現実）ヘッドセットを使用することで、オペレーターがこのプロセスをいかに簡単に行えるかを紹介するため、ヒューズ1のHEPAフィルターの清掃と交換に必要な手順を説明するTulip アプリを作成しました。参加者は最新のRealWear ARハードウェアでハンズフリーアプリを試すことができ、音声コマンドに基づいてリアルタイムで更新される視覚的な指示を表示することで、フィルター交換プロセスをガイドしました。

これにより、ユーザーは目の前の機械で手がふさがっていても、ダイナミックな作業指示と対話することができます。外部ディスプレイを参照する必要がないという利便性に加え、ハンズフリーヘッドセットは作業スペースを清潔に保つのにも役立ちます。

次に、各出席者が充電器を組み立てるためのワークステーションを設計する必要がありました。私たちの要件には、デバイスを組み立てるためのエリア、部品入れ、モニター、マシンビジョンカメラ、生産工程で使用されるその他のIIoT デバイスの取り付けポイントが含まれていました。

VentionのMachineBuilderを使用することで、ポップアップ工場の組立ステーションのデザインを迅速に作成し、反復することができました。何千ものモジュール部品、スマートな3D設計ツール、コラボレーション機能により、MachineBuilderは当社のニーズに合ったカスタムベンチを非常に簡単に設計することができました。

また、Vention のアプリケーションエンジニアは、プロセス全体を通して非常に親切で、製品内のチャットを通じて私たちの質問に答えてくれたので、より迅速に進めることができました。これは、Ventionの最大の特徴であるターンオーバータイムにもつながっています。私たちがベンチの設計を完了した後、組み立てに必要なすべての部品がわずか3日以内に納品されました。このスピードは、この分野では前代未聞です。

すべての部品が手元に揃ったので、ワークステーションの組み立ては、組み立て用の六角レンチや、整理整頓のために各部品に刻印された部品番号など、私たちのカスタムデザイン用に自動生成された説明書を使って簡単に行うことができました。

生産ラインの最終的なデザインは、作業指示を表示するスクリーンが取り付けられた4台の組み立てベンチと、ピッキングをガイドするTulip ライトキット、既製品のコンピュータビジョンカメラ、ラベルプリンター、バーコードスキャナー、アンドンのライト、接続性を提供するTulip エッジIOで構成されています。

作業台が完全に組み立てられ、充電器の生産を開始する準備が整いました。すべてを統合し、オペレーションを実行するために、Tulip フロントラインオペレーションプラットフォームを使用しました。

Tulip ノーコード・プラットフォームなので、プログラミング言語を知らなくてもアプリを作成したり、IIoT統合したりできます。

各ベンチで動作するTulip アプリは、ネイティブのコンピュータビジョン機能を使用し、参加者が近づき、作業エリア内で手が検出されるまで待機し、スクリーンに指示を表示し始めます。また、これから組み立てる充電器のCADモデルを表示し、対話することもできます。その後の組み立て工程では、ベンチのディスプレイ上に埋め込まれたビデオとともに、指示書が表示されます。

• 最初に、ピック・ツー・ライトシステムと連動したスクリーン上の指示は、クラムシェル筐体の2つの半分と充電コイルPCBを自分のステーションの部品箱から取り出すよう参加者に指示しました。私たちは、Tulip アプリで実行されているマシンビジョンアルゴリズムを使用して、Pick-to-Lightシステムを駆動し、オペレータが実際に必要なコンポーネントを収集したことを確認しました。

• 次に、クラムシェルの下半分にPCBを取り付けるよう指示されました。このステップにはIoT スケールも組み込まれており、未完成のアセンブリの重量を測定し、正しいコンポーネントが使用されていることを確認し、あらかじめ設定された範囲内にない場合は不良品を記録することができます。

• 次のステップでは、ベンチで充電器を電源に接続し、2回目の品質チェックを行うよう指示されました。続けて、スマート電流計を使ってその機能を確認し、その測定値をTulip作業指示書の文脈に沿って表示させ、品質チェックに失敗した場合は再び不具合を登録できるようにしました。

• この品質管理テストに合格した参加者は、充電器の組み立てを完了。次のステップでは、Pick-to-Lightシステムの指示で脚を取り出し、クラムシェルの上半分と一緒に所定の位置にはめ込みました。スマートスケールを使ってもう一度Tulip 重量を記録し、組み立てのすべての部品が取り付けられたことを確認しました。

• 充電器の筐体が完全に組み立てられると、作業指示書は参加者に脚に粘着性のゴム足を付けるよう指示し、再びピック・ツー・ライト・システムとIoT スケールを統合してユーザーを誘導し、操作ミスを防止しました。

• 最後に、参加者は完成した充電器を梱包し、持ち帰る準備が整いました。Tulip 作業指示アプリは、自動的に自己粘着ラベルを印刷し、ラベルと固有のシリアル番号を箱に貼り付けるなど、充電器とケーブルを梱包するプロセスをガイドしました。

デバイスを完全に組み立て、品質管理し、梱包した後、参加者は新しいワイヤレス充電器を自由に持ち帰り、期待通りに機能することを確信しました。

この組み立てアプリは、品質不良を減らし、オペレータの生産性を向上させるために、エッジで接続されたIIoT デバイスを活用するインタラクティブな作業指示を構築するためにTulip 使用できる方法の一例です。動的で適切な情報を適切なタイミングで表示する作業指示を表示することで、チームは新しいアセンブリやスキルをより早く習得できます。さらに、同様のアプリを使用して、キッティング作業、梱包・出荷、リーン・ベスト・プラクティス（5S監査、ゲンバ・ウォークなど）などの他のオペレーター・プロセスをガイドすることもできます。

Tulip アプリでオペレーションを実行する主なメリットの1つは、リアルタイムの生産状況を把握できることです。Tulip 、レポートの作成、ダッシュボードへの集約、関係者との共有が非常に簡単です。

4つの組立ベンチの中央には、Tulip アプリを使った2つのダッシュボードを設置し、カンファレンスで発生した生産工程の概要をリアルタイムで表示しました。1つ目のダッシュボードでは、各ステーションの平均作業時間、完成したアセンブリーの総数、完成した充電器の数などをグラフで表示し、重要な生産統計情報を参加者に提供しました。

2つ目のダッシュボードは、参加者が充電器を組み立てる際に報告された不具合を登録するもので、部品別、ステーション別、不具合の種類別に経時的に不具合を追跡します。最初のダッシュボードと同様、このダッシュボードも参加者が組み立てラインで作業している間にリアルタイムで更新されました。

動線を確保するために、ライブでステーションのステータスを監視し、4つのステーションのうち、どのステーションが使用中で、どのステーションが組み立てを開始する準備ができているかを、参加者がリアルタイムで簡単に確認できるようにしました。この表示は、私たちが設定した生産ダッシュボードに表示され、各ワークステーションの上部に取り付けられたアンドンのステータスライトとも連動していました。

充電器を組み立て、メインイベントに戻った後、参加者はBe Global Safetyがどのようにスペース全体をAIで監視し、発生した可能性のある安全事故を検知して報告しているかを見ることができました。シンプルなIPカメラでエリアを見渡すだけで、Be Global Safetyは倉庫、研究室、工場でのPPE、安全でない行為、その他の危険を検知することができます。Be Global Safetyのようなシステムを使用して作業現場を監視することで、継続的な改善を推進するために現場の作業員と管理者の両方を支援するために使用できる情報のレイヤーがさらに増えます。

ポップアップ・ファクトリーを構築するために活用された多くのテクノロジーには、すべてAWSクラウド上で動作するという共通点があります（実際、Tulip AWSインダストリアルコンピテンシーパートナーです）。

クラウド上で稼働することで、ポップアップ・ファクトリーはスケーラブルになります。ステーションの数を増やしたり、減らしたりしたいと思えば、簡単にできます。この柔軟性により、工場を運営するようにシステムを運営することができ、（サーバーの）無駄を最小限に抑えることができます。

さらに、クラウド上で稼働させることで、システムを軌道に乗せるために必要な初期投資を抑えることができます。

製造業はクラウド革命に遅れをとっていますが、世界中の工場がクラウド上で稼働することが業務にとって戦略的に必須であることに気づいています。

24時間で本格的な生産ラインを立ち上げるのは非現実的かもしれませんが、急速に変化する今日の経済状況で競争力を維持するには、世界中の製造業者が競合他社よりも迅速に適応する必要があります。アディティブ・マニュファクチャリング、デジタル作業指示、マシンビジョン、拡張現実などの新興テクノロジーを導入することで、製造業者は俊敏性を維持し、卓越したオペレーションを実現することで競争優位性を拡大することができます。

私たちがポップアップ工場の立ち上げに成功したように、このような技術を活用することで、あなたも実現することができます：

製品設計、開発、市場導入の迅速化

先進的な設計ツールと積層造形の力を活用することで、メーカーは新製品の設計、プロトタイプ作成、反復を、これまで以上に迅速かつコスト効率よく行うことができます。Autodesk ような強力な設計ソフトウェアパッケージと市販の3Dプリンタを併用することで、メーカーはコストを削減し、プロトタイピングプロセスを加速できます。Formlabs Fuse 1で採用されているような高度な成膜技術を使用すれば、完成したユニットに組み立てる準備が整った高品質の完成品を製造することもできます。このようなツールを使用することで、企業は製品ライフサイクルの開発・導入段階を大幅に加速することができます。

現場作業員の増強による生産性の向上

アジャイル・テクノロジーは、プロダクションをガイドし、組織全体のチームがより速く実行できるようにします。Tulip プラットフォームで構築されたノーコードアプリは、オペレータに適切な情報を適切なタイミングで提供します。デジタル指示書はワークフローをガイドし、業務で使用される機械やデバイスと統合することで生産ミスを防ぎ、作業をより安全、簡単、効率的にします。

アプリを表示するためにARデバイスを使用することで、最前線で働く作業員が、目の前のタスクのために手を空ける必要がある状況において、さらに役立ちます。これらの技術を導入することで、メーカーは人間の柔軟性や利点を犠牲にすることなく、製品の品質とともに生産性を大幅に向上させることができます。

リアルタイムデータによる継続的改善

エッジ接続をIIoT デジタルアプリに活用し、リアルタイムでデータを収集することで、製造業者は継続的に改善することができます。Tulip構築されたフロントラインオペレーションアプリを使用すると、人的データとプロセスデータを収集し、機械の稼働時間、品質、サイクルタイム、およびその間のすべてに関する貴重な洞察を提供できます。オペレーターと設備の両方からデータを収集することで、監督者やエンジニアは業務の全体像を把握し、発生した問題を迅速に特定して解決することができます。

市民開発とITとOTの融合

リーン・テクノロジーの強化により、ITとOTのデータはもはやサイロ化する必要はありません。機械、センサー、人間間の接続性が高まることで、より応答性が高く、俊敏な生産システムを構築し、オペレーションにおける問題を解決することが可能になります。

ノーコード・プラットフォームで開発を民主化することで、企業はIT部門を関与させる必要がなくなり、時間とリソースを節約することができます。このモデルでは、チームはスリムな状態を維持しながら、より迅速かつ効率的に改善を実施することができます。

フロントライン・オペレーション

ポップアップ・ファクトリーを実際に体験する機会があった方も、ここに書かれていることが興味深いと思われた方も、ビジネスのデジタル変革を始めるのは簡単です。以下は、どなたにもご利用いただけるオプションです：