3Dデータ活用

3Dデータ活用

TEL.03-6853-6659

〒130-0013 東京都墨田区錦糸1-2-1

3Dデータ活用

3Dデータ活用とは

3Dデータ活用とは、新しいPLMへの移行、それは紙図面の脱却による3D図面運用によるPLMのコスト削減を意味します。3D図面をどのように活用し未来へ継承し得るかを考えます。製品の3次元CADデータ交換規格として、STEP AP242が航空宇宙産業界を中心に現在普及しています。このSTEP AP242は、製品データをアセンブル構造のXMLファイルと部品形状データのSTEPファイルに分割して管理することが可能な規格です。このSTEP AP242は、3次元CADデータの国際標準を目標とし、3D図面やその長期保存で使用されます。3D図面による情報伝達スピードアップ、3D図面の機密保護化や軽量化により生産準備や包装設計のフロントローディング、さらには3D図面に対するIoT活用も活発になります。3Dデータの有効活用において日本の製造業は大変遅れています。海外では3D図面の適用を本格化し様ざまなプロセスにおける工数削減を実現しています。その結果、電気自動車や自動運転など新しい分野への人員配置を行っています。海外は、正に3D図面活用による働き方改革を行っています。弊社は、海外の実績に基づき3Dデータ活用を支援しています。

PLMコンサル

Topic:バイナリー解析技術で3Dデータの自由化が始まる

CT Core Technologie Groupは、3Dデータの入出力を半永久的に確保するため、バイナリー解析技術により3Dインターフェイスを開発しています。この3Dインターフェイスにより、大容量3Dデータの長期に渡る安全で正確な高速変換が可能となります。このバイナリー解析技術で開発された3Dインターフェイスは、30種類以上のCAEソフトやCAMソフトに採用されています。仮に、このバイナリー解析技術がなければ、3D図面変換や長期保存も実現が難しく、インダストリー4.0は実現が不可能です。バイナリー解析技術により、CADの種類やバージョンに影響を受けることなく、3D図面の運用と長期保存による工数削減に成功しています。

バイナリー解析

Topic:避けては通れぬ3D図面の難しさ

3D図面の難しさを技術的な切り口で表現しますと、まずは変換処理、設変対応、機密保護化、軽量化が挙げられます。変換処理では、CADの寿命を考慮して中間フォーマットに変換する必要があります。設変対応では新旧の3D図面を比較して差分面を抽出する必要があります。機密保護化では、機密部部分を削除する必要があります。軽量化では後工程の生産技術や梱包設計用のシステムに渡す必要があります。残念ながら設計用CADでは対応できませんが、これらの問題を解決すると大幅な工数削減が実現できます。実現するためには、まずバイナリー解析技術が必要です。CAD上の表現を後工程でそのまま使用できます。その技術を使用することで設変対応、特に異なるフォーマットでも正確な形状比較が可能となります。次に機密保護化ですが、欧州ではアルゴリズムが決まっていて高速に実行できます。この機密保護化のアルゴリズムで軽量化も同時処理されます。弊社のページでは、欧州のインダストリー4.0でそれらの難しさを解決し3D図面を推進ている3D Evolutionと3D Analyzerの情報を掲載しています。

避けては通れぬ3D図面の難しさ

Topic:3D図面のプロセス

3D図面のプロセスは、前提・単純化・変換・活用に分かれます。それぞれのプロセスは、バイナリー解析技術により構築できます。バイナリー解析技術を利用することで設計CADのバージョン等に依存することなく製造プロセスを運用できます。

3D図面のプロセス

Topic:3D図面の国際標準化

■ フォーマットの国際標準化(ISO 10303-242)

1980年台から3次元CADデータの品質が問題視されPDQ概念が生まれ検査ソフトが誕生しました。ところがPDQが普及すると独自の基準や独自のツールが誕生して同じような検査項目でも検査するシステムにより成否判定が変わりPDQへの信頼が失墜しました。そこで国際標準機構(ISO)は、ドイツ自動車工業会(VDA)で運用されているPDQチェックをベースしたPDQチェックを機械語で定義しました。これがPDQ-Sです。従って同じアルゴリズムを搭載したPDQチェックツールでは同じ結果が得られ安定化させることができます。さらに国際標準化機構では、3D図面や長期保存に対応する国際標準フォーマットとしてSTEP AP242を完成させています。このフォーマットは、NurbsやBézierなどことなる数式の情報や、PMI、表示データ、同一性検証項目が保存可能です。またアセンブル情報はXMLフォーマットで保存され部品表となります。このSTEP AP242は、航空宇宙団体(LOTAR)で運用されている実績があります。CADデータを中間フォーマットに変換するため同一性検証は重要です。この同一性検証は基本的にマスプロパティ計算結果で行うため、マスプロパティ計算のアルゴリズム統一が必要となります。アルゴリズムは、国際団体CAx-IFから供給されています。そのアルゴリズムを搭載済のシステムは、CATIAと3D Evolutionです。

STEP AP242

■ PDQチェックの国際標準化(ISO 10303-59)

かつてPDQチェックツールが乱立し、アルゴリズムが違うため、PDQチェックツールが異なるとPDQチェック結果が違い、PDQチェックに対する信頼性が揺らぎました。そこで国際標準化機構(ISO)がPDQチェックのアルゴリズムをドイツ自動車工業会(VDA)のPDQチェックを参考に機械語でPDQ検査方式を定義し評価基準を定め混乱を収束させています。


■ 同一性検証の国際標準化(ISO 10303-62)

STEP AP242の同一性検証は、様々な検証項目を設けて3D図面変換時に行っています。同一性検証では、一般的に体積や表面積などマスプロパティ情報が一致する必要があります。ところが各3次元CADメーカのアルゴリズムがバラバラなため、マスプロパティ値が一致しません。従って国際団体CAF-IFは、アルゴリズムを開発し、そのアルゴリズムをダッソー社とCT Coretechnologie Groupは採用しています。そのアルゴズムで得られた値をSTEP AP242の中に記述します。検証するときは、STEP AP242の形状を測定して得られる値と記録された値を比較することで同一性検証が可能となります。エアバス社の3D図面は、同一性検証をダブルカーネルチェック、CATIA V5と3D Evolutionで行っています。エアバスの同一性検証は、EB9300(欧州規範9300)に則り行われています。

同一性検証

Topic:3D図面の機密保護化と軽量化でコストダウン

設計・製造のコストダウンは3D図面化で実現可能です。日本では3D図面と言えばPMI情報の変換や3D図面フォーマットの話が中心です。海外の3D図面の目的はコスト削減にあります。設計領域であれば図面レスで40%程度の削減が予想されます。3D図面に変換する場合に機密保護化が必要ですが、日本では全く策がありません。海外の機密保護化は自動化で詳細設計部分を削除して外観形状にしています。外観形状はデータも軽くなり、協調設計、ロボットシミュレーション、梱包設計で使用され製造分野での大幅なコストダウンが可能です。リアルな工数削減効果があると会社は利益が得られ、社員の労働時間が削減されます。これがヨーロッパスタイルです。

3D図面の機密保護化と軽量化でコストダウン

■ コスト削減は簡単

3D図面でコスト削減に成功している海外事例として基本は機密保護化を行うと軽量化も自動的に行われます。この軽量化データは、当然ながら様ざま3Dシステムで扱える3Dデータです。主な効果は、協調設計、生産準備、梱包設計で外形化された軽量化データの取り扱いです。3D図面の運用ではは、設計の図面レスと機密保護化を行えば自然と工数が削減できます。機密保護化を行うアルゴリズムを実装したツールは既にリリースされています。

3D図面の機密保護化と軽量化でコストダウン

Topic:世界の3D図面は大成功

ダイムラー社は、3D図面の適用により設計・製造工数を50%カットしました。ドイツ自動車工業会(VDA)は、紙図面を廃止し3D図面運用を推奨しています。VDAは、3D図面としてJTフォーマットを採用しています。JTフォーマットは無償ビューワが提供されていますので、だれでも3Dデータの閲覧可能となります。3D図面は、遥かに紙図面とくらべて情報伝達スピードが高速です。紙図面を作成しない場合の設計工数の削減効果は40%程度と言われています。ドイツのインダストリー4.0における3Dデータ活用は、3D Evolutionによる3D図面変換、3Dデータ軽量化、3Dデータ検証、長期保存です。3Dデータ軽量化は、3Dデータの機密保護化と同時にできる軽量化で協調設計や生産準備、梱包設計のフロントローディングを行います。3Dデータ検証は、形状比較、同一性検証、PDQチェックなど多岐にわたる3Dデータの検証を行います。殆どの検証は3D Analyzerで実行できます。長期保存は、国際標準化機構(ISO)の定義したSTEP AP242に保存します。

インダストリー4.0の成果

マスク通販