バーチャル・マニュファクチャリング概念と原理

バーチャル・マニュファクチャリングの概念

バーチャルマニュファクチャリング（VM）とは、実際の製造工程をコンピュータ上で実現することである。高性能コンピュータと高速ネットワークに支えられたコンピュータ・シミュレーションとバーチャル・リアリティ技術を活用します。共同グループ作業を採用することで、VMはモデルを使用して製品の機能性、性能、製造性に関連する潜在的な問題をシミュレートし、予測します。

これは、設計、工程計画、製造、性能分析、品質検査、工程管理・制御など、製品製造に不可欠なプロセスを具体化したもので、製造工程のあらゆるレベルで意思決定と制御能力を高めることを目的としている。

バーチャル・マニュファクチャリングの基本原則

バーチャルマニュファクチャリングシステム（VMS）は、製品開発と製造プロセスのあらゆる側面の統合を可能にする。企業の製造戦略に基づき、情報と機能の統合を基盤として、製品開発プロセス全体を管理、制御、調整します。

VMSは、製品のライフサイクル全体を通して、企業資源、技術、人材の合理的な組織と配分を保証します。VMSは、ビジネス戦略、企業管理、エンジニアリング設計、生産活動を統合します。

また、仮想環境での並列処理と多分野のチームによる共同作業を容易にし、絶えず変化する市場やユーザーの要求に適応し、高品質で費用対効果の高い製品を可能な限り最速で市場やユーザーに提供する。

VMSを活用することで、製品開発の各段階において、製品要求に応じて、仮想製品プロトタイプの構造、機能、性能、加工、組立、製造工程、生産工程を仮想環境でシミュレーションすることができる。製品評価システムの方法、基準、指標に基づいて、製品製造プロセスを設計、修正、最適化することができます。

これにより、製品開発期間が大幅に短縮され、製品開発の初期段階で潜在的な問題点を発見し、実際の製造前に解決することができる。開発プロセスが加速するにつれて、設計手法は直列作業モードの「設計→評価→修正」サイクルから、並列作業モードに基づく全体的なサイクルへと移行し、複数のソリューションの比較と最適な選択が容易になります。

バーチャル生産システム研究のキーテクノロジー

バーチャルマニュファクチャリング（VM）技術とバーチャルマニュファクチャリングシステム（VMS）の理論的基礎とシステムはまだ完全に形成されておらず、現在は研究と探求の段階にある。研究作業には、様々な分野の交差や複数のハイテク技術の統合が含まれ、多くの重要な技術がまだ研究と解決を必要としている。これらには以下が含まれる：

1) VMSの理論体系と分散並列処理環境下におけるVMSのオープンシステムアーキテクチャ(OSA)の研究。

2) 仮想環境におけるマスターモデルの技術。マスターモデルは、設計、製造、生産管理のすべての側面にサービスを提供する中核としての役割を果たす。統一されたデータ構造と分散データ管理システムを持つ。

確立された製品モデルは、表現されたオブジェクトのすべてのプロパティと特性を持つ仮想製品モデルです。仮想製品は生産に投入される前に存在し、明確な可視性を持っている。設計分析、加工・製造、生産組織、スケジューリングなど、さまざまな生産段階が直面する問題を処理でき、需要と供給の間の情報システムを構築できる。

3) 仮想環境における分散並列処理のための分散知的協調解法技術とシステム、仮想環境における大域的最適意思決定の理論と技術。

4) バーチャルリアリティ技術の応用により、バーチャル環境とバーチャル製造プロセスにおける人間とコンピュータの協調ソリューションモデルを実現する。

5) 実生産システムとVMSのマッピング、仮想デバイス、仮想センサー、仮想ユニット、仮想生産ライン、仮想ワークショップ、仮想工場（企業）の構築、各種仮想デバイスの再利用・組み換え技術。

6) VMS統合開発プラットフォーム、コンポーネントライブラリ、ユーザー開発環境のアーキテクチャ。

7) バーチャル企業の組織・スケジュール・制御戦略と技術

8)総合的な可視化技術（コンピュータ可視化技術、バーチャルリアリティ技術、マルチメディア技術、シミュレーション技術を含む）の研究と応用。現在、リアルなバーチャル製品組立シミュレーション、生産製造工程と生産スケジューリングシミュレーション、数値制御処理工程シミュレーションなどの技術研究を実施することができる。