アドバンテックのマルチステーション木工用CNCソリューション
27.04.2020
イントロダクション
生活水準の向上や新世代の個性意識の目覚めにより、オーダー家具だけでなく家そのもをのフルハウスとしてカスタマイズする需要が主流となっています。カスタム家具に対する顧客のニーズに応えることは、多くの従来型家具メーカーの変革の重要な突破口となっております。家全体を対象としたカスタム家具は、生産効率やスタイルにも新たな課題を投げかけています。いかに顧客の注文に基づいてカスタム家具をより速く、より柔軟にするかは、設備側のサプライヤーが早急に解決しなければならない問題になっております。
この業界の状況について
現在、ほとんどの新しいスマートカスタム家具メーカーは、注文分割ソフトウェアを使用してデータベースを通して木工加工装置に注文を送信し、CAMソフトウェアのパス最適化機能とCNCコントローラを通して処理プログラムを実行し、カスタム処理を実現させています。ただし、注文の種類と数量が増えるにつれ、木工用CNCの処理速度と柔軟性に高い要件が課せられます。 従来のCNCシステムでは、おもに次の点でこれらの要件を満たすことができません。
- 比較的閉鎖的なCNCシステムのアーキテクチャ。効率を大幅に向上させるため、最適化の拡張やカスタマイズ対応の面で困難。
- 従来の制御システムでは、インターフェースが少なくうえ拡張性に乏しく、上流設備と下流設備を統合して生産ラインを形成することが困難。また、市場に出回っている最新の機械構造との互換性が低い。
- G/Mコードが硬直しているため、新しい処理アプリケーションの仕様に迅速に対応が不可能。
- 情報化が難しく、データベースとMESシステムの連携が難しく、生産ラインの情報化が困難
プロジェクト背景
クライアントは、研究開発・製造・販売を一貫して行うシステムインテグレーション会社。長年のCNC木製フライス盤の顧客から、オリジナルのCNCフライス盤の効率と発注方法をさらにアップグレードして最適化すると同時に、より高いレベルのソフトウェアとMESシステムとの互換性を高めて、オンラインでの派遣と生産を実現したいという新たな要望がありました。
お客様のニーズ
加工率を高めてコストをコントロール 加工率は設備の核となる指標です。元々のコントローラ自体が従来のCNCシステムであるため、軸数やプログラム数は比較的固定されています。新しい効率性の要求を満たすためには、顧客はCNCシステムを３セットほど購入しなければなりません。コストが高くなると、CNCシステム間の通信コストやデバッグのコストも増加します。もともとスタンドアローンの機械だった木工機器が他の機器との接続が容易に接続されるようになりました。このCNC木工機械は、上流のダブルエンドソーのPLCコントローラに接続するためのインターフェースが必要です。従来のCNCシステムは、インターフェースが不十分なため、アップストリームPLCに接続できません。 高いコード互換性：元のCNCシステムのGコード/ Mコード形式は厳格です。 新しいソフトウェアで新たに定義されたMコードが導入された場合、メーカーからの研究開発サポートが必要になりますが、これでは困難かつ時間もかかります。 パネル家具の発送と柔軟な処理には顧客の機器をデータベースとMESに接続し、情報化を実現させる必要があります。 元のシステム情報インターフェイスは、ITとOTを拡張および統合するのが困難です。
アドバンテックのソリューション
上記のお客様のご要望にお応えして、アドバンテックはお客様と共同でWISE-5580マルチステーション木工CNCソリューションを開発し、処理速度を2分から20秒に引き上げ、マルチステーション拡張を実現し、MESを接続しました。
ソリューション概要
アドバンテックのエッジ制御ソリューションは、高性能な Intel® のプロセッシングコア、サブコアとサブシステムの構造を使用。ソリューションのセットは、Windows7 のオープン情報環境と CODESYS リアルタイムオートメーションカーネルを統合し、多軸モーションコントロール、CNC 処理、データベースと HMI 機能を実現しています。組み込み CNC 機能により、お客様はMコードを柔軟に定義でき、EtherCAT バスを対応させ、従来のコントローラの軸制御のボトルネックを解消し、Shihlin Electric 社の SDP EtherCAT シリーズサーボモータドライバと連携して多数のステーション同時処理を容易に実現し、機器の処理速度を大幅に向上させることができます。モジュラーインターフェースの拡張により、上流側と下流側の機器を接続することができます。アドバンテックのCODESYS データベースモジュールは、機器を迅速に MES に接続し、オンラインディスパッチを実現します。
プロジェクト導入
- AMAX-5580：PCベースのエッジコントローラで、EtherCAT バスを介してプラグイン I/O モジュールとサーボドライバを拡張することができます。
- AMAX-5000 I/O モジュール：EtherCAT I/O モジュールをベースに、1.2cm のスリム設計で、最大 100μs のリアルタイム通信制御を実現し、機種に応じて柔軟な構成が可能です。
- アドバンテックのCODESYS PLC制御ソフトウェア：多軸モーションコントロール、CNC G/M コード、ODBC データベースプロトコルに対応し、多軸オープン CNC 制御システムを実現し、IT と OT を接続し、データベースと MES を介して柔軟な処理を実現することができます。
利点
- IT と OT を統合して柔軟なものづくりを実現：Windows とデータベース通信機能を搭載しているため、お客様の CAM ソフトと MES を統合し、受注生産と柔軟なものづくりを実現することができます。
- 軸数がネックにならず、処理速度が大幅に向上：EtherCAT バス技術をベースに、サーボ軸を素早く拡張し、最大128軸まで対応可能。本来の加工ステーションを3ステーションに増やして同時加工が可能です。ロード、アンロードに人手が不要で、処理速度が大幅に向上します。
- 上流局と下流局をつなぐ豊富な通信インターフェース：アドバンテックのエッジコントローラは、RS232/422/485、Modbus、EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNET、CANopen インターフェースに対応しており、お客様は上流のダブルエンドソーの PLC を簡単に接続し、上流と下流のステーションを組み合わせて生産ラインを形成することができます。
- オープンCNCシステム：標準のGコードとカスタムのMコードのサポートを使用して、さまざまな高レベルのCAMソフトウェアを使用してより多くの注文の要件を満たすことができる事情を顧客に説明できます。
プロジェクトの成果
お客様の CNC 木工生産ラインでアドバンテックの包括的なソリューションが使用された後、生産効率が大幅に改善されました。シングルステーションから３ステーションへの処理を最適化することで、もともと２分かかっていた工程が20秒へと短縮されました。MES とデータベース通信インターフェースは、柔軟な処理とオーダーベースの製造を実現するため、情報化と自動化技術を統合しています。柔軟な拡張インターフェイスにより、木工・加工生産ラインだけでなく、上流・下流の制御機器の統合を実現します。
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