2Dとは何が違う? 工場設計の3D化

工場のレイアウト設計を行う際、3D(3次元)のバーチャル工場を作り、それを活用する方法があります。バーチャル工場では、工場のスペースと生産ラインだけではなく、安全柵や工場で使う台車なども含め、コンピューター上で検証を行います。このようにして作られる仮想の工場は、「デジタルファクトリー」と呼ばれています。2Dに比べてより詳細な検討が可能になったり、設計の効率化を実現が可能になったりするといわれている3Dでの工場設計。ここでは、近年注目を集めている工場設計の3D化について紹介します。

2Dと3Dによる工場設計の比較

2Dでの工場設計

2Dでの検討は、これまで長い間工場設計の主流でした。汎用の2D CADやExcelなどを使って作成した工場の平面図上で検討を行います。そのため3Dでの検討に比べて手軽に行うことができるのが特長です。アウトラインの製作やコンセプトの絞り込みなど、設計の初期段階での検討のほか、簡単なレイアウト変更の検討のように迅速さが求められるものには適しているといえるでしょう。

一方で、やはり平面図から三次元の空間を想像しながら作業を行わなくてはなりませんので、見落としが生じたり、機械の可動域といったことに対する干渉の検出が困難になったりするなどの問題があります。また図面を正確に読み解くためにはそれなりの知識を要しますので、図面を見ることに慣れていない他業種の人には、設計者の意図や設計の全容が伝わりにくいという難点もあります。同様の理由で、取引先がイメージの把握しやすい3Dを求めるケースも増えてきているようです。

3Dでの工場設計

3D CADやネットワーク技術の発展により、工場設計を3Dで行うケースも増えてきました。3D CADで描いた工場の図面と、DB上に登録した工作機械や各種機器、安全柵や配管などの周辺設備、台車や部品トレーなどの周辺機器の3Dデータを組み合わせることで、デジタルファクトリーを作って工場設計を進めていきます。

3Dで工場設計を行うメリットは、機器の干渉のような問題が事前に分かりやすく、最適検証がしやすいことです。またデジタルファクトリーは完成形に近い形を見ることができるため、誰にでも理解がしやすく、提案やプレゼンを行う際の訴求力が高いことも特長です。また同様の理由により、認識の食い違いやミスが発生しにくく、見積もりの精度が高くなるという効果があります。

3Dによる工場設計の事例

3Dによる工場設計はすでにさまざまな分野で行われています。ここでは実際に導入されている分野や、サービスの事例などについてご紹介します。

導入事例

代表的な事例としては自動車メーカーでの導入を挙げることができるでしょう。国内外の多くの自動車メーカーでは、ボディーの組み立てや塗装を行うラインの設計にバーチャルでの検証を取り入れています。工場で使うクレーンの数の最適化検討を行うほか、フォークリフトの工場内運搬性能の検証や、デジタル上でのラインの工程能力の検証なども行われています。

この動きは自動車の本体メーカーだけでなく、部品メーカーにも広がりつつあります。パワートレインといった主要部品を製造する部品メーカーでも工作機械の配置や台数の検証のために3Dを用いたバーチャルでの検証が行われています。

もちろん自動車関係の分野だけではありません。プラント系の企業でストックヤードの容量の検証が行われたり、食品メーカーで生産ラインの能力検証が行われたりしています。

サービス事例

多くの場合、デジタルファクトリーはCADのような既存のソフトと併用するソフトフェアという形式でサプライヤーから提供されています。

例えば「Auto CAD」に対し、資材や製品のフローを解析する機能や、工場のような場所で一般的に使われるトレーやコンテナなどのデータが追加できるようなパッケージが提供されています。

「Inventor」のように建物の構造をバーチャルに確認できるようなソフトに対しても同様で、2D図面と3Dがリンクしてスムーズな検証が行えるというような機能が提供されています。

まとめ

3Dによる工場設計は、バーチャルで完成の形を見ることができるため、とても分かりやすいというメリットがあります。機械の動作や人や台車の通り道など、2D図面からでは読み取りにくい部分も、誰にでも分かる形で表現することができることが特長です。

より最適な工場設計のため、3Dでの工場設計を検討してみるのはいかがでしょうか。

 参考:

関連記事