製造業
デジタル ツインとフィジカル AI による生産プロセスの変革
目的
顧客
Schaeffler
パートナー
Wandelbots
ユース ケース
シミュレーション / モデリング / デザイン
ロボティクス
主なポイント
- 高度なシミュレーションと仮想試運転により、試運転時間の短縮と施設レイアウト計画の迅速化を実現し、より効率的な生産コンセプトと迅速な立ち上げを実現します。
- AI で強化されたダッシュボードと KPI 追跡による意思決定の強化により、運用の透明性と応答性を向上させます。
- AI を活用したシミュレーションとトレーニングにより、ロボットのタスク開発を加速して数百時間から半日へと時間を短縮。よりアジャイルな運用ワークフローを実現します。
- AI を活用したトレーニングとシミュレーションを通じて、自律移動ロボット (AMR) や人型ロボットなどのロボット フリートのパフォーマンスを最適化し、高スループットとリソース使用率の向上を推進します。
- Schaeffler は、2030 年までに、デジタル ツインを全世界の製造拠点の半数以上に組み込み、生産プロセスのリアルタイム シミュレーションと最適化を実現することを計画しています。
- 計画プロセスの効率化により、より強固な生産プロセス、計画の精度の向上、市場投入までの時間の短縮、長期的な成功に向けた施設の位置付けを実現します。
デジタル化を計画から運用まで拡張
人件費の上昇と労働力の不足が、製造業における運用の負担を増大させています。特に自動車や産業分野では製品の複雑化が進んでいるため、より高度な組み立てと品質管理が求められます。 加速化された複数開発サイクルの同時進行に対する需要の高まりに加え、持続可能性や規制コンプライアンスに関連する圧力も強まっています。
Schaeffler にとって、こうした業界の動向は、生産コンセプト計画、物理ベースのプロセス シミュレーション、将来的に人型ロボットやヒューマノイド ロボットを実現する高度なロボット トレーニングへの新しいアプローチにより、プロセスを再構築する素晴らしい機会を提供しました。
将来性のある変革的なデジタル化戦略の一環として、Schaeffler は、AI、デジタル ツイン、シミュレーションへの投資を活用し、イノベーションの推進、オペレーショナル エクセレンスの向上、市場投入までの時間の短縮、高度な自動化の大規模な実現を目指しています。これらの投資と Wandelbot との連携により、Schaeffler はグローバルな製造業務全体に、先進的なツール、プロセス、自動化を確立することができています。
Schaeffler の製造向けデジタル ツイン プラットフォーム
製造の卓越性という野心的な目標を達成し、グローバル ネットワークで高度な自動化を効果的にテストおよびデプロイするために、Schaeffler は NVIDIA Omniverse™ テクノロジとライブラリを使用した仮想コラボレーション プラットフォームを構築しました。このプラットフォームは OpenUSD を活用して、同社の産業用エキスパート ソフトウェアの重要な計画および生産データを統合することで、Schaeffler のチームが物理ベースのデジタル ツインを作成し、プラント、機械、ワークフローの計画、シミュレーション、最適化を行うことを可能にします。
この Schaeffler プラットフォームにより、社内チームは新しい生産コンセプトや、希少で高価値のプロトタイプ部品の把持や組み立てなど、複雑なロボット作業のトレーニング、テスト、検証などの分野でスピードと品質を大幅に向上させることができます。
Schaeffler のエンジニアは、これらのデジタル ツイン ソリューションを活用して、新規および既存の施設のレイアウトを仮想的に設計し、最適化しています。これにより生産ラインとキッティング ステーションの配置など、最適な工場や施設の構成のシミュレーションと特定が可能になります。デジタル ツイン環境で計画を立てることで、チームは資材の流れや人員とロボットの協働をテスト・最適化し、各施設に最適な自動化のレベルを特定できます。この革新的なアプローチにより、計画効率が飛躍的に向上し、新規生産ラインの試運転時間が大幅に短縮されました。
「Schaefflerは、工場のデジタル化を一貫して粘り強く推進しています。未来の生産を形作るためには、NVIDIA のような強力なパートナーが必要です。共に、100 以上の工場を対象にデジタル エコシステムを構築し、生産プロセスを持続的に変革していく予定です」 |
Andreas Schick 氏
Schaeffler AG 最高執行責任者
パイロット段階からグローバル展開まで
Schaeffler のプラットフォーム開発は、12 か月間で 15～20 人の専門家からなるコアチームが参加する、初期パイロット段階を通じて確立されました。プラットフォームの開発とデプロイを支える AI コンピューティング インフラストラクチャは、現在、ローカル仮想マシンと NVIDIA L40S GPU の混合アーキテクチャを基盤としています。
Wandelbots などのパートナーからの統合とデプロイ サポートを通じて、このプラットフォームは世界中の複数の拠点やユース ケースに展開されており、中国とドイツではすでに成功したブラウンフィールド プロジェクトおよびグリーンフィールド プロジェクトが進行しています。 これまでの成功を踏まえ、Schaeffler は 2030 年までに世界の製造拠点の半数以上にこのプラットフォームを統合する計画です。
このプラットフォームの機能は、ヨーロッパの 3 つの選定パイロット プロジェクト (電気モーターの組み立て、インバータ組み立てライン、Vehicle Lifetime Solutions (VLS) 施設) を通じて実証されています。
電気モーターの組み立て
中国の既存の電気モーター組立工場において、Schaeffler は以下の主要アプリケーションにプラットフォームを活用しました。
物理最適化シミュレーション
Schaeffler は、工場のデジタル ツイン内で無人搬送車 (AGV) の 3D ベース シミュレーションを実行しています。これらの 3D シミュレーションは、実世界の物理現象を再現し、ハードウェアを導入する前に、チームは AGV の動作のモデル化、ナビゲーションのテスト、さまざまな条件下でのセンサー フィードバック評価の実施を可能にします。これにより、リスクを最小限に抑え、自動化の展開を効率化します。
稼働プロセス データの統合
さまざまな機械や単一ステーションのエネルギー消費量など、リアルタイムおよび過去の稼働データや機械データは Schaeffler プラットフォームにストリーミングできます。これにより、チームは機器を監視し、改善すべき部分を迅速に特定することができます。
Schaeffler
Schaeffler の稼働プロセス データの統合により、リアルタイムのエネルギー消費量の追跡が可能となり、デジタル ツイン内の単一ステーション上に緑色、黄色、赤色のダイヤモンドで視覚的に表現されます。
インバータ組み立てライン
仮想ロボット トレーニング
ドイツの新しい小規模なインバータ組立ラインでは、高度な自動化を提供し、施設の立ち上げにおける運用の最適化に注力しています。
- シミュレーション ファーストのロボティクス開発: Schaeffler プラットフォームは、マニピュレーターから自律移動ロボット (AMR)、Agility Robotics の Digit や Sanctuary AI の Phoenix などのヒューマノイド ロボットに至るまで、ロボット フリートのシミュレーション、トレーニング、最適化をサポートします。物理ベースのデジタル ツインを活用することで、エンジニアは合成データを生成して AI モデルのトレーニング、ロボット性能のシミュレーション・検証を実施することで、シミュレーションと実環境とのギャップを大幅に縮小できます。このアプローチにより、同社はロボットの把持と特殊な部品の組み立て戦略を最適化することができます。 こういった新たなアプローチの結果、開発時間が数百時間からわずか半日へと短縮され、リスクを最小限に抑えながら、新次元のパフォーマンスと最適化を実現しています。 これは、産業環境における汎用ヒューマノイド ロボットの普及に向けた重要な基盤を確立しています。
- シミュレーションと実環境のギャップを解消: Schaeffler は、シミュレーションを活用して信頼性の高いロボティクス プラットフォームを開発し、わずか 24 時間のトレーニング後に一貫したパフォーマンスを達成しました。 この能力を 24 時間 365 日体制の実生産現場に移行するために、同社は Wandelbots と提携し、トレーニング済みモデルを物理ロボットにデプロイしました。 Wandelbots は仮想コントローラーを活用してシミュレーションから実環境への高精度な整合性を確保し、さらに強化学習を使用してロボットの動作を調整し、ギアボックスの組み立て作業で 5 ～ 6 センチメートル以内の精度を実現しました。 これらのアプローチは、デプロイの高速化、試行錯誤の減少、スケーラブルな生産現場対応の自動化を実現しています。
Vehicle Lifetime Solutions (VLS) 施設
アフターマーケット向けに部品の再パッケージ化とラベル貼付が行われる Vehicle Lifetime Solutions (VLS) 施設内で、Schaeffler は新しいソリューションを開発し、拡張しています。
- 施設コンフィギュレーター: 新しい施設を工業化するために、Schaeffler は既存の計画データを活用して施設のユース ケースを迅速に開発・最適化する、施設コンフィギュレーターを開発しています。
- 自動化とヒューマノイド ロボット開発: 物理的に正確な生産ステーションのモデルにより、チームはプロセスの自動化実現可能性を判断することができます。自動化が決定されると、チームはモデルを使用してシステムのトレーニングと最適化を行います。 この新しいワークフローは、チームがシステム要件を迅速にテストするのに役立ち、ロボット OEM、産業オートメーション企業、技術統合パートナーなどの外部顧客が独自の自動化ソリューションを開発・最適化することを可能にしています。
- ロボット フリートのテスト: Schaeffler が NVIDIA Mega Blueprint を採用したため、チームは自律移動ロボット (AMR)、マニピュレーター、汎用ヒューマノイド ロボットなどのロボット フリート全体をテストできるようになりました。
未来の工場を再定義する
Schaeffler は、デジタル ツインとフィジカル AI への投資を通じて、産業オートメーションの未来を切り開いています。 革新的な戦略とエコシステム パートナーとの緊密な連携は、運用全体の最適化を大きく推進し、次世代のインテリジェント ファクトリーの青写真として機能しています。
デジタル ツインとフィジカル AI に対する Schaeffler の取り組みの詳細については、GTC セッションをご覧ください。
産業環境向け Omniverse デジタル ツインの詳細については、当社のチームにお問い合わせください。