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目指すのは、新たな世界标準。
岐阜大学発の「スマート金型」が、これからのものづくりを変える。

岐阜大学スマート金型开発拠点

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金型から得たデータを解析し,加工条件などを自动的に调整する。
そんな世界初の生产システムの开発に,岐阜大学と民间公司が协働で取り组む。

人口减少着しい地方の产业をデータを高効率な生产システムで支援。

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开所式の様子

 岐阜大学では平成30年4月,従来の「次世代金型技術研究センター」を組織改編し,「地域连携スマート金型技术研究センター」を新たに立ち上げました。同センターでは,地域科学技術実証拠点整備事業に採択された「岐阜大学スマート金型开発拠点事業」に取り組むため,新たな開発拠点を設置。民間企業との共同研究により,世界初となるスマート生産システムの構築を目指しています。
 今,日本のものづくりは大きな岐路に立たされています。生产年齢人口が减少する中,地域経済の成长には,高効率な生产システムの开発が不可欠となっています。そこで岐阜大学では,以前から民间公司と手を携えて研究开発を推进してきた金型分野に着目。最新のセンシング技术やデータ解析を活用することで,自律化?省人化したスマート金型による次世代型の生产システムの创出に取り组み始めました。

 そもそも金型は,自动车をはじめとしたものづくりに欠かせない生产设备の一つです。とりわけ岐阜大学がある东海地域は,世界有数のものづくり集积地。金型は,製品を大量生产するために幅広く使われています。私たちが研究するスマート金型の生产システムとは,金型にセンサーを取り付け,そこで得たデータを解析。そして,金型を动かす机械に分析结果をフィードバックし,自律的に最适な生产が行えるようにする仕组みのことです。世界を见渡してみても,生产现场でスマート金型が使われている事例はまだありません。民间ではすでに研究が动き出しているようですが,大学などの公的机関と民间公司が互いに専门性を活かし,一つの组织となって共同开発を行う事例は,世界でも初の试みになると思います。

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岐阜大学スマート金型开発拠点で研究に取り組むメンバーの一部
(クリックすると拡大します)

 これまでの金型は,过去の経験から导き出された知识や技术がすべての世界でした。もちろん,そこには优れたものもあるわけですが,改めてデータを分析することで,これまで见过ごされてきた问题点を発见でき,より最适な金型を作り上げられるかもしれない。民间公司の方々も,データ分析の手法が确立できれば,従来とは违った画期的な生产プロセスを构筑できるのではないかと期待を寄せているのです。
 ただ,スマート金型の研究は始まったばかりで,分析手法は何も确立されておらず,まったくの手探り状态です。例えば,病気の场合,疾患の有无を判断するには,まず热や血圧などの数あるデータの中から,どれが病気に関连するのかを调べないといけない。これが分かってはじめて,何を测定すべきかが判别できるのです。スマート金型でも同じことが言えます。まずはあらゆるデータを取得?整理し,どのデータを测定すべきかを取捨选択する。そして,最小限のデータから製品の不良を予测できるようになって初めて,実用化が见えてくるわけです。

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产业界に大きな衝撃を与える世界に类を见ない基础研究。

 同センターの研究に携わるのは,今年度から大学院に进んだ修士1年の学生たちです。学生たちは,それぞれ工学部などに在籍しており,必ずしもセンターの研究に携わらなくても卒业することができます。ただ,同センターでは,修士论文のための研究テーマと并行して别の研究に携わることになりますし,国际学会での発表や,长期インターンシップへの参加も必须。相当な负荷がかかりますが,それでも学びたいという学生ばかりですから,谁もが非常に意欲的で,民间公司の方々からも高い评価を受けています。
 データの収集?分析が顺调に进んでいけば,1年~1年半后には,データ分析の手法がある程度见えてくるだろうと思います。これは,世界的に见ても非常に先进的な基础研究であり,产业界にも大きなインパクトを与えるはずです。私たちの最终的な目标は,スマート金型の世界标準を作り上げること。产业界を根底で支える金型の分野で,岐阜大学の研究成果から世界标準が诞生する。そんな未来を考えると,今からとても楽しみです。

岐阜大学スマート金型开発拠点

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  (クリックすると拡大します)

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センター长インタビュー

継続性を大事にしながら,东海のものづくりを支える存在に。

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地域连携スマート金型技术研究センター
センター长
岐阜大学工学部机械工学科
山下 実 教授

民间公司と共同开発を行う7つの研究チームを组织。

 岐阜大学スマート金型开発事业拠点では,岐阜大学と公司,研究机関が协働し,金型,プレス成形机,射出成形机などのスマート化を図り,これらをデータ収集?分析を行う滨辞罢プラットフォームに连结,成形不良の予兆を捉え,自律的に成形や加工条件を调整するスマート生产システムの事业化を目指しています。
 新たにできた拠点施设の1阶には,大型実験机器を导入するスペースや,金型の保全システムを构筑するスペースを确保しました。また,3阶には,各种加工シミュレーションや构造解析などが行える颁础贰(コンピュータ支援エンジニアリング)室を设置。センサーで収集された情报や各种材料试験の结果を集约するサーバー室を设け,データベースの构筑などを行っています。金型のセンシングから成形,ビッグデータ解析,成形机の自立制御までを一贯して行える设备を导入しており,民间公司の製造ラインを强く意识しているのが特长です。
 スマート金型の生产システムを开発するには多くの课题があり,多分野の専门家を巻き込みながら研究开発を进めていく必要があります。そこで,东海地区を中心とした十数社の公司の参画を得ながら,7つの研究グループを组织しました。センシングやデータの収集?解析を専门とする2つの研究室が横断的に技术提供を行い,プレス,锻造,射出成形などの研究チームが,个々のテーマについて研究开発を进めていきます(※下図参照)。大学と复数の民间公司が,これだけ密に连携を取りながら研究を进める事例は,非常に珍しいと思います。
 础滨を用いたデータ分析の特长は,既成概念にとらわれず,データとデータの新たな関连性を导き出してくれる点にあります。そこに生まれる気付きや発见に,民间公司の皆さんも大きな期待をしています。参画公司には,世界展开するグローバル公司も多いだけに,数年后には,欧米に先駆けてスマート金型の分野で世界标準を构筑するのが私たちの目标です。そのためにも,まずは継続性を大事にしていきたいです。また,地域连携を掲げる研究拠点ですから,东海地域における生产技术の駆け込み寺のような存在となり,この地域のものづくりに広く贡献していければと思います。

スマート金型开発拠点における研究开発推进体制

06.jpg プレスグループ 锻造グループ 射出成形グループ1 射出成形グループ2 射出成形グループ3 センシング研究室  (各グループ名,研究室をクリックすると详细を表示します)

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"スマート生产システム"を新たに创り上げるために共同研究开発推进体制を构筑

プレスグループ

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参画公司
太平洋工业㈱
㈱アマダマシンツール

 公司メンバーは,太平洋工业株式会社(本社:岐阜県大垣市,自动车部品?电子机器製品等の製造,贩売)と株式会社アマダマシンツール(本社:神奈川県伊势原市,切削机械器具,プレス机械器具等の开発?製造?贩売)で,岐阜大学からは机械工学科の教员と学生が参画しています。

 永远のテーマである自动车の軽量化と安全性の両立を解决するためには,超高强度金属板のプレス加工品を使うことが非常に効果的です。しかし,その种の金属は难加工材と言われ,プレス加工品の精度确保が难しく,金型にダメージをしばしばもたらします。

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 この研究グループでは,超高强度金属のプレス工程を対象とし,金型に取り付けたセンサーなどからの信号や各种データ,プレス机械から得られる荷重等の信号を础滨処理して,不良の予兆を捉え,製造条件を自动で修正することによって,不良品を出さないプレス加工用金型とプレス机の开発を目指しています。特に海外生产拠点を持つグローバル公司では,国内品とは特性が异なる现地材料を使用することも多く,生产ラインの立上げに时间がかかります。金型とプレス机のスマート化はこうした状况の解决にも贡献します。

山下 実 教授

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锻造グループ

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参画公司
㈱デンソー
㈱チゥキヨー

 皆さんに身近で,なくてはならい道具の一つである刃物。関市の名产物としても有名ですが,その製造方法はご存知でしょうか?古来,高温に热した鉄を何度も叩きながら,形を整えるとともに强度を高める锻冶(かじ)という加工で作られていました。それが现在,金型を用いて金属を加工する锻造(たんぞう)に进化し,自动车部品をはじめとする多くの部品に用いられています。

 锻造加工时に金型は2000惭笔补もの圧力を受けます。2000惭笔补とは大型トラックを指先で支える位の大きさでであり,加工中にその金型内で何が起こっているかは未知の世界です。当チームは,その过酷な状况の金型内部を,センシングにより状况の把握や製品変化に起因する要因を特定し,コントロールすることで良い製品を安定的に生产し続ける生产システムの构筑を目指しています。

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 パートナー公司は,东海地域のデンソー及びチゥキヨーです。デンソーは,「地球に,社会に,すべての人に,笑颜広がる未来を届けたい」のスローガンのもと,自动车部品をグローバルに提供しています。チゥキヨーは,自动车用ボルト&ナットを中心とした锻造金型を生产しています。岐阜大学は,学生2名を参画させ,センサー计测を担当しています。これまでの授业を応用し,パートナー公司の技术者と议论し,进めています。见て,闻いて,感じて高度なものづくりを学ぶ,実践的教育を进めています。

 现在は,加工とセンサー计测の试行を进めています。今后はデータ解析グループとも共同し,计测データの时间変化を评価?分析し,スマートな生产システムを确立していきます。

王 志剛 教授

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射出成形グループ1

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参画公司
小岛プレス工业㈱
东芝机械㈱

 本グループは,拠点设备の东芝机械製射出成形机(型缔力550トン)を用い,成形不良の生じない金型の短纳期开発,ならびに,製品に係る成形不良の予兆を捉え,自律的に成形条件を调整し得る生产システムの开発を目指しています。これまで,「金型」および「射出成形机」を単独の设备として経験的に対策することが通常でしたが,さらに,原料树脂ペレットの品质の问题や设备环境の问题が加わります。

 本学とパートナー企業である小岛プレス工业㈱は平成28年より共同研究を開始し,自動車内外装部品の成形不良に係る検証用金型を用いた研究を進めています。
10.jpg また,工作機械?成形機の製造企業である东芝机械㈱からは平成29年に小型射出成形機を導入し,成形機データの取得ならびにその解釈について研究を行い,本プロジェクトでは三者一体での研究開発を進めています。

 本学学生は,量产を模拟した成形と良否判定,データセンシングとデータの标準化,データの分析と学习という大きく3分野を分担します。何れの分野も研究开発要素が多く,より実学に寄った研究テーマとなり,大学における工学教育の一つのモデルとなります。
 このプロジェクトの先には产业贡献があり,自律型射出成形システムを世に送り出すべく,努力しているところです。

井上 吉弘 准教授

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射出成形グループ2

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参画公司
オムロン㈱
㈱岐阜多田精机

 射出成形は,树脂やゴム製の有形物を製造するための効率的な大量生产法であり,现代社会を支える基盘技术です。射出成形というと,皆さんの身近なところでは车のバンパーなどが思い浮かぶのではないでしょうか?我々が対象とするのは,そのような目に见える大きな部品ではなく,スマートフォンなどの中に组み込まれる目に见えない小さな部品です。本取り组みはそのような部品を精度よく作るための金型の中で起きている现象を様々なセンサを用いてデータ化し,成形状态の把握や製品変化に起因する要因を特定することで,设备,金型をコントロールし,良い製品を安定的に生产しつづけるスマート生产システムの构筑を目指しています。

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 パートナー企業は,オムロン㈱及び㈱岐阜多田精机です。オムロンは,数多くの電子部品?機器を製造しており,そこで使用される部品を生産するために精密な射出成形技術を駆使しています。また,同社は"人と機械の融和で"多様な人材が活躍できる工場を目指しています。岐阜多田精機は,岐阜県の有力な金型専業メーカーであり,小さな金型から大きな金型まで年間約500の金型を製造します。岐阜大学は,学生2名を参画させ,センサ計測を担当しています。学生にとってはこれまでの授業で得た知識を応用し,パートナー企業の技術者と協働する実践的教育の場となっています。

上坂(こうさか) 裕之 教授

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射出成形グループ3

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参画公司
㈱岐阜多田精机
㈱デンソー
扶桑工机㈱

 金型は见た目には无骨なただの金属の块ですが,金型ユーザーにとっては生产性を大きく左右する大事なツールです。生产と消费を繰り返す人间社会にとって,よい金型を使って効率よく生产することは,人间社会が长く存続するために重要だと考えます。しかしながら,自动车や住宅设备など様々な产业では製品を构成する部品の不良にて机能不具合が発生し,リコールが必要となり,それに伴って莫大な费用と労力を费やして対応している现状があります。また我々日本の产业の国际竞争力が徐々に弱体化している现状があり,世界の中で竞争していくために,世界に先駆けて新しい技术を开発し,强い技术力を身につける必要があります。

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 これらの問題を解決するために,岐阜大学,㈱デンソー,扶桑工机㈱,㈱岐阜多田精机の4者はスマート金型開発拠点に集まり,1つのチームを結成しました。
 我々のチームは,人间社会をより良くするため,射出成形における物理现象を一つ一つ解き明かし,射出成形时における成形不良の発生や金型/成形机の故障を自动的にセンシングし,自律制御にて问题を解决する「良品しかできない成形システム」の构筑を目指し,产业界での有効利用を目的に活动しています。

仲井 朝美 教授

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センシング研究室 / IoTプラットフォーム?データ解析研究室

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参画公司
村田机械㈱
㈱デンソー
㈱ヤマナカゴーキン
双叶电子工业㈱
日本ユニシス?エクセリューションズ㈱
ユニアデックス㈱

 现在,第四次产业革命と呼ばれる技术革新の中で,机械は机械学习や滨辞罢などの情报技术を取り入れ,计测データに基づき机械が自ら判断する自律的な制御の高度化,复数の机械が连携した生产の高度化が进められています。
 センシング研究室,滨辞罢プラットフォーム?データ解析研究室は,计测技术の観点と情报技术の観点から,製造业の基础である金型による生产の高度化へ贡献することを目的に研究を进めています。

 センシング研究室のパートナー企業は村田机械㈱,㈱デンソー,㈱ヤマナカゴーキン,双叶电子工业㈱です。各社の独自技術に基づくセンサーや計測システムをご提供頂いています。
10.jpg  滨辞罢プラットフォーム?データ解析研究室のパートナー公司はユニアデックス㈱と日本ユニシス?エクセリューションズ㈱です。ユニアデックスは,近年,滨辞罢/机械学习?础滨による设备诊断サービスを提供しています。また日本ユニシス?エクセリューションズは,製造业の基础である金型づくりの分野に特化した国产颁础顿/颁础惭ソリューションを提供しています。
 岐阜大学は学生5名(うち博士课程1名)が参画し,プレス,锻造,射出の各研究グループで计测したデータを分析し,分析结果に基づいた生产システムの改良を各研究グループと进めていきます。パートナー公司が有する独自技术力?経験を学び,活用すると共に,各研究グループと横断的に协力することで,広い视野を持った技术者の育成を进めています。

古屋 耕平 准教授