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VPS 導入事例

富士通におけるバーチャル・ファクトリの実際


VPSは、ものづくりの全ての場面でご活用いただける製品です。今回は、VPSを「設計部門」「生産技術」「製造部門」「保守部門」で活用した事例です。

 富士通の課題 |  プリンタ製品開発 |  ノートパソコン開発 |  大規模サーバ製品 |  光磁気ディスク装置 その他 |  導入効果 ~約80%の不具合が出図前に検出~

富士通の課題

市場変化が激しく、今までの開発では間に合わないというような事や、設計したものの、開発が遅れたために発売できない商品があるなどの問題点を、新製品の早期投入を行うことによって設計データを有効利用し、開発期間の大幅な短縮を目指します。

プリンタ製品開発

プリンタ製品の開発は、3次元CADを初めて本格的かつ全面的に製品開発に活用しました。これまで、応力解析、熱解析など解析シミュレーションによる検証は、数年前から実施してきたが、解析用の3次元モデルは概念形状であり、製品形状とは異なっており、試作品での検証に近いシミュレーションができるツールが待ち望まれていました。

課題・問題

設計 組立・保守性の検討が十分でなく、出図後の手戻りが多い。
生産技術 試作機は印字品質など機能的な検証が中心となるため、組立指示書などには充分な時間をかけられない。
保守 保守性の検討に十分な時間が取れない。

VPSの活用シーン

VPSの活用シーン

  1. 機構を設定し、設計途中の段階で各ユニット装置毎に動作シミュレーションを実施。見つかった不具合点を即座に設計へフィードバックする運用を確立。
  2. 各ユニットの機構動作検証を実施。
  3. 検証された各ユニットの設計データを持ち寄り、VPS上でアセンブリを行い、その場で装置全体のデザインレビュー(以下DR)(操作性・安全性・保守性など)を実施。総合的な設計検証を確立。
  4. 特に、操作性確認のため、VPS内でプリンタ装置をOAデスクに設置した高さに調整し、バーチャルヒューマンモデルによるトナー交換作業などの検証を実施。
  5. VPS/Manufacturingによる組立順番や組立時間評価を設計と並行して検討。

効果

  • 視覚範囲外のモールドバリが、操作する人を傷つけないか、高熱部分が触れやけどすることがないかなどの安全面の検証に効果を発揮。
  • 機構により3次元モデルを試作品に近い形で検証ができるようになり、稼動時のユニット間の動作を再現。このデータから、リアルタイムな動的干渉と組合わせてダイナミックな機構動作検証に効果。
  • VPSと3次元CADを並行使用することで、DRで提起された問題点・改善点を、即座に設計へ反映することで手戻りの削減に効果を発揮。
  • 組立評価と並行で生成した組立指示書を、そのまま組立工場の指示書として活用。(Manufacturing組立指示書作成機能)
  • サブユニットの組立を担当した関連会社への教育にも効果。

事例  「初期立ち上げを数日で実現」

3次元CADとVPSを併用することで、タイトな開発期間を遵守できた。通常、試作機1号機は部品が干渉しあうなどの障害から改造を余儀なくさせられる場合が多い。中には部品加工だけでは済まず、やむなく部品製造のやりなおしになる場合もありました。今回、VPSを活用し、徹底的に検証を繰り返した結果、本装置について再製作の部品もなく、数日での初期立ち上げ(通常は数十日)を実現できています。

ノートパソコン開発

ノートパソコンは、装置の高密度化に伴なう熱対策、環境対策など大きな課題を抱えている。特にボリュームビジネスでは、如何に少ない工数で組立てられるか、如何に地球環境への負荷を少なくするかが焦点となっています。また、製品化前の早い段階で、商品のイメージを関連部門に掴んでもらうための製品保守マニュアルや製品マニュアルの整備が重要。

課題・問題

設計 製品の高密度化に伴い、隙間チェックに時間がかかる。
環境 充分な環境対応の時間がとりにくい。

VPSの活用シーン

VPSの活用シーン

断面検討、ウォークスルー(「部品カメラ」機能を使った空間移動)による製品の細部に渡る構造の確認を実施。
VPS/EcoDesignによるライフサイクルアセスメント(LCA)評価およびリサイクル率の検証を実施。

効果

  • 大きな外圧に耐えうるかなどの構造の確認、熱滞留予想などの解析シミュレーションデータの検証のために、VPSを試作品の視覚的な検証ツールとして併用し、製品の隅々まで厳密な設計検証が行えた。
  • モデル設計時の素材情報から、環境対応を即座に評価、反映が行えた。

事例  「開発期間、環境評価の短縮」

製品の開発期間の短縮と、これまで数週間を要していた環境対応に関する評価を、わずか3日に短縮できています。

大規模サーバ製品

部品点数が数万点と多い大型サーバのような製品開発では、3次元CAD上においてモデルの回転・移動を行うだけでも相当な時間がかかるため、十分なDRを行えないのが錫情。

課題・問題

設計 製品データが大きく、ユニット間の検証が難しい。
生産技術 組立手順書作成が前倒しできない。
製造 作業者への教育を短縮したい。
保守 保守作業が円滑に行えるか検討したい。

VPSの活用シーン

VPSの活用シーン

  1. 全てのデータ検証をVPSで実施。
  2. 「等倍表示機能」により、実物大モデルを表示させ、製品の実測値により指が入るかどうかといった操作性や、無理な姿勢をすることなく手が届くかどうかといった保守性の評価を実施。また、ワイヤハーネス設計では、現物合わせの要領で正確なケーブル線長をメジャー計測。
  3. 組立手順のアニメーション化を実施。

効果

  • モデルデータ量が、3次元CADの1/15以下まで縮小させることができ、大型サーバのような大規模装置の設計でもストレスなくDRが実施できる。
  • データが軽いことから、大型製品によく利用されるレールに搭載したユニットを機構で再現し、それらを引き出した際の重心検証が簡単に行るようになり、製品の安全面の検証に効果。
  • ワイヤハーネス設計で、従来手法の現物合わせによるケーブル線長の測定も可能で、3次元CADのケーブル設計を支援機能の併用により、短時間で適切な配置を導き出せた。
  • DR機能により、組立手順書を簡単にWeb化でき、社内の情報共有に活用。
  • 組立手順書をアニメーション化することにより、作業者の理解度が向上。

事例  「スムーズな検証」

従来、3次元CADではデータが大きすぎたため、検証に膨大な時間とストレスのかかった作業をスムーズに進めることができるようになりました。組立工場における作業者への教育が、従来に比べて1/5の日数で完了しています。

光磁気ディスク装置 その他

光磁気ディスク装置

VPSの活用シーン VPSの組立指示作成機能を製品適用
適用効果:従来約10日要していた指示書作成が約3日に短縮

ハードディスク装置

VPSの活用シーン ヘッドの動作機構に連動した断面図をVRで参照した構造検討例

音楽配信用端末

VPSの活用シーン アミューズメントセンタに設置されているコインで音楽をダウンロードする端末(図-7)。VR上でバーチャルヒューマンによる徹底的な操作性検証を実施。

設備装置

製品の組立装置や試験装置も3D-CADで開発することが多い。装置内ユニットの機構動作検証で、部品にバーチャルで取り付けたカメラ(部品カメラ)は、安全性を確認する上で大いに役立っている。

導入効果 ~約80%の不具合が出図前に検出~

富士通社内では、VPSを広く活用しています。従来の設計工程では、「出図」後に設計の問題が多く発見されており、後工程から設計工程への差し戻しがたいへん多くなっていました。この繰り返しにより工程全体の流れに悪循環が生まれ、製品の開発完了までの期間が長くなっていました。
富士通では、VPSの活用により設計工程中のモデルを使った各種検証、徹底したDRの実施により、後工程での問題検出を大幅に改善しています。 現在では、約80%の不具合が出図前に検出できており、開発期間の大幅な短縮を実現しています。

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すでに一般化した3次元CADの活用を、今後より一層加速するためには、今回紹介したVPSのようなVR技術による検証が必須となっています。しかし、ツール(ソフトウェア)単体により完全な効果が出せるものではなく、企画~設計~製造~販売~保守など、関連する部門が一体となり、シームレスで徹底した検証が行える開発体制を築き上げてこそ、競争力と収益を創出できるものと考えています。富士通ではこの理念に基づき、以下の3点を社内で推進しています。

  1. フロントローディング型開発の促進
    -3次元モデルによる設計上流工程での問題のつぶし込み
    -製造工程以降でのトラブルの撲滅
  2. コラボレーション型開発の促進
    -リアルタイム性を重視した協調型設計開発環境(手法)の実現
    -製品化工程全部門によるDR環境の実現
  3. シームレスな3次元活用
    -商品企画から設計・製造・営業・保守・解体リサイクルまで多目的に活用

富士通では、今後もVPSを核とした、VR環境での製品開発をより一層推進し、新しい業務フローによるより一層の効率化と品質の向上を図っていきます。