Reframe Systems: デジタルオートメーションとクラウドネイティブなOnshapeによる住宅建設の変革

高齢化産業に自動化をもたらす

米国の建設部門は大きな変化に直面しています。建設業界の熟練労働者の 40% 以上が今後10年間で退職することになり、住宅不足も続く中、建設業は人員を減らしてより早く建設しなければならないというプレッシャーにさらされています。

Reframe Systemsの使命は、工業化のベストプラクティス、自動化、デジタル設計、スケーラブルなワークフローを作図に適用することです。Companyは現在、ローカライズされた柔軟な生産を必要とするインフィル市場と小規模開発者（10〜100ユニットのプロジェクト）に焦点を当てています。Reframeの革新は、万能の住宅を建設するのではなく、スピードや効率を犠牲にすることなく、地域のゾーニング、サイト、コードの要件に合わせて設計を調整できることにあります。

「私たちは建設業から来たのではありません。だからこそ、私たちはプロセス全体を再考する機会を見出したのです」と、共同創設者兼テクノロジー責任者のフェリペ・ポリドは言います。「私たちが尋ねたのは、なぜ住宅を製品のように作ることができないのか、つまり、デジタルで設計され、ロボットで製造され、すばやくきれいに組み立てられないのか、ということです。」

マイクロファクトリーの優位性

Reframeのモデルの中心にあるのは、5万平方メートルのコンパクトなマイクロファクトリーです。フィート。近くの都市部にサービスを提供することを目的として建設された生産施設（ホームセンターの園芸用品センターと同じくらいの大きさ）。各マイクロファクトリーに必要な設備投資はわずか500万ドルで、年間最大50万平方フィートの建築環境を作り出すことができます。これは、年間約500戸の住宅に相当します。この費用対効果の高いモデルにより、Reframeは品質と柔軟性を維持しながら迅速に拡張できます。

大規模な集中型モジュラーファクトリーとは異なり、Reframeのマイクロファクトリーはサービスを提供するコミュニティに組み込まれています。この近接性にはいくつかの利点があります。

• 現地での作業:工場でパネルを組み立てるのと同じ電気技師が、現場でパネルを設置する場合もあります。
• イテレーションの迅速化:設計と製造の間のフィードバックループは、数日や数週間ではなく、数分で完了します。
• 環境への影響の軽減：現地生産は、トラック輸送の削減、排出量の削減、迅速な配送につながります。

「私たちの長期的なビジョンは、国内のホームデポ5か所ごとにマイクロファクトリーを作ることです」とポリド氏は言います。「設備投資が少なく、柔軟性があり、工業化された住宅をあらゆる市場にもたらしてくれます。」

デジタルスレッド基盤としてのOnshape

Reframe Systemsは当初、デスクトップCADで実験していましたが、チームはすぐに、従来のBIM以上のものが必要であることに気づきました。Onshapeの最新のCAD環境、特に自動化機能とカスタムフィーチャーにより、真のデジタルスレッドを構築するために必要な忠実さと柔軟性が得られました。

デザインオートメーションリーダーのイーサン・ケラー氏は次のように述べています。「Onshapeでは、建物をモデリングするだけでなく、どのように建設されるかをエンコードしています。「これは私たちのデジタルスレッドのバックボーンであり、設計データを機械命令、工場作業、さらにはゾーニング対応のAI最適化に直接変換します。」

Reframeは、クラウドネイティブのOnshapeを使用して、以下を実現する詳細なモデルを作成します。

• カッティングソーとロボットアームの機械説明書
• カスタムアプリによる工場現場の作業指示
• ゾーニングコンプライアンスと材料選択のためのAI最適化

各ウォールパネルは、スタッド、シース、配管、電気カットアウトなど、Onshape で完全に定義されており、含まれています。このモデルは、設計、製造、設置のすべてにおいて信頼できる唯一の情報源となります。

クラウドに構築され、AWS が活用

Onshapeのアマゾンウェブサービス（AWS）の基盤により、Reframeは住宅建設の産業化に必要なエンタープライズグレードの信頼性とセキュリティを実現しています。OnshapeはReframeのデジタルスレッドを推進するCADとデータ管理機能を提供しますが、AWSはこれらの機能が、実証済みの稼働時間、グローバルなスケーラビリティ、そしてフォーチュン100の企業や政府機関が信頼しているのと同じ信頼できるインフラストラクチャで提供されることを保証します。

AWS の Mark Frost 氏は次のように述べています。「Onshape はクラウドネイティブ製品開発のパイオニアとしての地位を確立しており、プロフェッショナルグレードの CAD 機能と統合データ管理を提供することで、チームのコラボレーション方法に革命をもたらしています。AWS のグローバルインフラストラクチャを活用することで、Onshape はリアルタイムコラボレーションを可能にしながら、従来の IT の負担を排除する独自のプラットフォームを提供しています。

Onshapeは完全にクラウド上で動作するため、Reframeは多額のITオーバーヘッドをかけずに新しいマイクロファクトリーを立ち上げ、分散したチームがリアルタイムでコラボレーションできるようにし、すべての利害関係者が常に最新の単一のモデルで作業することを保証できます。Onshapeの最新のCADプラットフォームとAWSのレジリエントなクラウドサービスを組み合わせることで、Reframeは設計データや生産データが安全でアクセス可能で、継続的に利用できることを知っているため、安心して事業を拡大できます。

カスタムフィーチャーによる作図オートメーションのコード化

建設への工業化されたアプローチを最適化するために、ReframeはOnshape内で一連のカスタムFeatureScriptと自動化ツールを開発しました。これにより、構築ロジックが体系化され、設計から製造までのすべてのステップが合理化されます。Onshapeを使用すると、Reframeは非常に詳細なビルド準備が整ったモデルをより速く、より少ないエラーで作成できるようになり、スケーリングと柔軟性の両方が実現します。

「FeatureScriptを使うと、構築ロジックをCADシステムに直接埋め込むことができます」とケラー氏は言います。「これは単なるモデリングではなく、建物のプログラミングです。」

ReframeのチームがOnshapeの自動化機能をどのように活用しているかをご紹介します。

ロボットウォールフレーミングにより設計時間を 75% 短縮

このカスタム FeatureScript は、選択した壁タイプに基づいて完全にフレーム化された壁を生成し、すべての構造部材 (スタッド、プレート、シース、配管用切り欠きなど) を自動的に作成して配置します。かつては手作業で時間がかかっていたこのプロセスは、現在では3～4倍速くなり、プロジェクト全体で壁構造を定義するのに必要な時間が大幅に短縮されました。

「このツールだけでフレーミングのデザインにかかる時間を以前の4分の1に短縮できました」とPolido氏は言います。「そして、これは私たちが構築している数十のスクリプトの1つにすぎません。」

標準化された配管ロジックにより手作業によるミスを排除

Reframeはスマートスクリプトを使用して、レイアウト条件と設計上の制約に基づいて、標準化されたパーツライブラリの配管継手を自動的に配置します。これにより、プロジェクト間の一貫性が確保され、手作業による配置ミスがなくなり、モデラーはより複雑な設計上の決定に集中できるようになります。

自動採点による時間の節約 & リスクの最小化

もう 1 つの FeatureScript は、パイプやダクトの穴の配置を処理し、機械的なレイアウトと材料に基づいて必要な箇所を正確に切断します。このロジックをモデルに直接埋め込むことで、Reframeは手動測定の必要性を排除し、現場での設置リスクを軽減します。

CADデータを機械システムに変換すると、大工仕事が体系化されます

Reframeのチームは、CNCマシンのGコードと同様に、CADデータを自動ソーシステムの機械命令に直接変換するツールを開発しました。これにより、通常は高度なスキルを持つ専任の CNC プログラマーが必要となる作業に取って代わり、経験の浅いチームでもオンデマンドで高精度の部品を製造できるようになります。「とこのセットアップでは、以前は特殊な作業だったものを完全に自動化しました」とケラー氏は言います。「私たちは大工仕事を体系化しています。」

これらのカスタムツールはそれぞれ、Reframeのより広範なデジタルツイン戦略につながります。Onshapeで作成された詳細なモデルには、ロボットフレーミングアームなどの下流ツールが意思決定や製造の指針として使用できるメタデータが含まれています。たとえば、スタッドには固有のIDが付いており、ロボットはそれをスキャンしてモデルから直接組み立て指示を引き出すため、壁の組み立てを完全に自動化できます。

「私たちは、モデルが単なる図面ではなく、工場の頭脳であるシステムを構築しています」とPolido氏は言います。

これらのツールを使用すると、Reframeはスケッチを数分で完全なフレーミングフロアに変えます。

「以前は1日かかっていたものが、今では1時間かかっています」とケラーは説明します。「そして、モデルが作成されると、ロボットフレーミングアームはモデルに埋め込まれたメタデータのみを使用して壁を組み立てることができます。」

かつては手作業でミスが発生しやすい手順を自動化して体系化することで、Reframeは一貫性があり、スケーラブルでカスタマイズ可能な構築を推進しています。

CAD モデルからアセンブリまで — 紙もログも必要ありません

Reframeのデザインパイプラインは100％デジタル化されており、すべてのタスクはSidekickと呼ばれる社内アプリを介して割り当てられます。このアプリは、Onshapeモデルを現場での指示につなげます。大工はタブレットを使用して、ライブCADモデルに関連付けられたステップバイステップガイドをリアルタイムで表示できるため、正確性が確保され、混乱がなくなります。

問題が発生した場合、デザイナーはモデルを更新し、作業指示書を数時間または数分で現場に再リリースできます。これは、業界標準のRFIの応答時間が7〜9日かかるのに対し、数時間または数分で完了します。

例を挙げると、Polido氏は次のように語っています。「大工の1人が、私たちが使っているフロアアプリであるSidekickでタスクを終えたところ、コールアウトがないことに気付きました。私たちのデザイナーの一人がそれに気づき、9分以内に図面を更新して再リリースしたところ、正しい修正を加えてフロアに戻りました。」

「フィードバックループはきついです。これにより、迅速な対応が可能になり、コストのかかるやり直しを回避できます。」

人員を増やすことなく熟練労働者を拡大

自動化により、Reframeは現場で必要とされる高度なスキルと経験を持つ専門家の数を減らし、実習生や一般労働者が組立作業の大部分を処理できるようになりました。同社のロボットシステムは、反復的でリスクの高いフレーミング作業を引き受けるため、熟練した職人は仕上げや検査などの付加価値の高い作業に集中できます。

ボストン地域の工場では、1日に3～5枚の壁パネルを製造し、ロボットの支援を受けて1,000フィートを超える壁面アセンブリを製造してきました。

将来を見据えて

ロサンゼルスやその他の地域にも工場が計画されている中、Reframeのスケーラブルで再現可能なシステムにより、Companyは地域のカスタマイズ要件を満たし、環境への影響を最小限に抑えながら、工業化された住宅ソリューションを米国全土に迅速に展開することができます。

その中心にあるのがOnshapeです。これは、Reframeの画期的なシステムを支えるロジック、自動化、スピードを支えるコアインフラストラクチャです。

「Onshapeはモデリングの高速化に役立つだけでなく、よりスマートな構築を可能にします」とKeller氏は言います。「これは、持続可能な住宅を全国に拡大するための私たちの基盤です。」