装置設計での製造業向けVRシステムの活用｜3D CADデータを活用したフロントローディング

装置設計でのVRシミュレーション

自動機や生産設備のように一台ずつ仕様が異なる装置では、設計した内容を実物で確かめられるのが装置の完成後になります。設計段階で行えるのは、3D CADの画面上での確認と図面上の検討です。

装置設計でのVRシミュレーションは、3D CADで設計した装置のデータをVR空間に取り込み、実物大の装置を関係者が体験しながら検証する進め方です。作業者の目線に立って、操作のしやすさ、工具が入る余地、作業姿勢を設計段階で確かめます。VRでの検証には、3D CADで作成した3Dデータが前提となります。

Xphere（クロスフィア）は、CADデータなどの3Dモデルを実物大のVR空間に投影し、人の感覚で評価・検証できる製造業向けVRシステムです。設計デザインレビューや、製品の組立・保守の作業性検討を支える製品として使われています。

装置設計での主な活用シーン

• 構想段階での構造と配置の確認、顧客との仕様確認
• 詳細設計後の社内での設計レビュー、顧客レビュー
• 製品や設備の組立・保守の作業性検討

装置設計における課題

試作を作れない個別受注生産

個別受注生産の装置は、量産品と違って試作品を用意することが難しく、実物で確かめる工程が設計の中に組み込めません。図面で仕様をすり合わせても、実物ができてから気づく問題が残ります。

画面上では判断できない奥行き

3D CADの画面は平面のディスプレイに表示されるため、装置の奥行きを実感として掴めません。装置の前に立ったときにどこまで手が届くか、身体を入れる余地があるかは、画面上の形状からは判断しきれません。

立会いで初めて発覚する問題

作業性に関わる問題は、実機が完成し、顧客が立会いで実物を確認する場で指摘されることがあります。

立会いで指摘されやすい項目

• 操作パネルの位置や角度が悪く、表示が見づらい
• スイッチやハンドルに手が届きにくく、操作しづらい
• 装置周辺が狭く、ワーク交換や段取り替えがしづらい
• 点検口が小さく、点検・部品交換時に手や工具が入りにくい

この段階での指摘は、部品の再手配や組立のやり直しにつながります。

製造業向けVRシステム Xphereによる解決策

設計データをそのままVR空間へ

Xphereは、3D CADデータをそのままダイレクトにVR空間へ取り込めます。直接取り込めない種類のCADでも中間形式で取り込むことができます。また、形式の異なるCADデータや周辺設備・工場の3Dデータを組み合わせることもできます。

形状だけでなく部品構成や部品属性も取り込めるため、部材名や重量をVR空間で確認しながら検討できます。

部品を動かして干渉を確かめる

VR空間では部品を掴んで移動でき、取り付けと取り外しを実際の作業に近い手順で試せます。移動した部品が周辺部品と干渉すると、コントローラの振動で知らせます。

ボルトを外してカバーを取り外す、ユニットを引き出すといった動作を設計段階で試すことで、完成後に判明していた問題を前倒しで見つけられます。

身長差を含めた作業姿勢の確認

VR空間では立ち位置を水平方向にも高さ方向にも移動でき、身長や足元の高さを数値で指定して調整できます。自分と異なる体格の作業者から見た視認性や、高い位置での作業のしやすさも確認できます。

指摘をVR空間に記録して共有

検証中に気づいた箇所へマークを付け、その場のコメントを音声で記録できます。データを受け渡せば、別の担当者や他部門の関係者が後からVR空間内で指摘事項を確認できます。

Xphere活用による期待効果

手戻り工数と費用の削減

実機の完成後に判明していた問題を設計段階で対策できるため、部品の再手配や組立のやり直しに費やす工数の削減が見込まれます。

設計変更が図面の段階で収まることにより、完成後に部品を作り直す場合と比べて費用の増加を抑えられます。

フロントローディングによる期間短縮

問題の発見を設計段階へ前倒しするフロントローディング（開発の初期段階に検証を寄せる進め方）により、完成後の修正に充てていた期間を短縮できます。装置の品質を高めたまま納期を守ることにつながります。

関係部門との認識共有

設計者だけでなく、製造や保守の担当者が同じ装置を実物大で見ながら意見を出せます。立場によって気づく点が異なるため、設計段階で拾える指摘の幅が広がります。