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世界の有名なダークファクトリー：無人稼働製造の実例
午前3時の富士山の麓。駐車場は空いており、フードホールは閉鎖されていて、製造現場は非常に薄暗い。それでも、ロボットアーム型のロボットは煮込み作業、ベアリングの取り扱い、完成品セットの積み下ろしに忙しく動いている。誰も作業を監督していない：その必要がないのだ。朝になれば、探偵たちは最終検査の準備が整った新たに組み立てられたロボットの列を見るだけだ。.
これはいわゆるダークファクトリー、別名ライトアウトファクトリーである。製造は現場に人がいないまま続けられ、したがって照明、暖房、空調を稼働させる必要がない。このコンセプトは1980年代から製造業者の関心を集めており、現在では新世代のAI、マシンビジョン、ヒューマノイドロボットとともに、あらゆる業界会議の議題となっている。.
しかし、見出しと現場の現実には乖離がある。純粋な100%のダークファクトリーの実践はまだ遠い。最もよく引用される工場は、実際には特定のホール、セクション、またはシフトのみが暗く、少数の従業員がメンテナンス、品質管理、その他の例外的な作業を行っている。これは彼らの重要性を損なうものではなく、むしろ工場プロセスが独立して運用できる方法を学ぶ上でより良い対象となっている。.
本レポートでは、日本、ヨーロッパ、北米、アジアに所在する最も広く知られたダークファクトリーの例を取り上げ、その所在地、製造品目、運用レベル、主要な統計を示す。次に、近い将来にダークファクトリーへと変革する可能性のある工場や分野、そして決してダークファクトリーにならない工場や分野について議論する。.
ダークファクトリーは存在するが、思われているほど一般的ではない。FANUCは2001年からダークファクトリーでロボットにロボットを組み立てさせている。ASEは多数のライトアウト半導体製造工場を運営し、PhilipsやXiaomiも少数の作業者のみを関与させて消費者製品を生産している。一方で、Siemens AmbergやTeslaのような多くの工場は単に高度に自動化された工場であり、多くの高度な技能を持つ作業者を必要としている。.
ダークファクトリーとは？ライトアウト製造の説明
簡単に言えば、ライトアウト製造とは、原材料が入り、完成品が出るまでほとんど人がいない工場での製造戦略を指す。ロボット、CNC機械、コンベヤー、自動倉庫システム、ビジョンシステム、制御ソフトウェアがすべての作業を行い、PLC、SCADA、MESがプロセスを管理し結果を監視する。工場に人員がいないため、照明や空調システムをオフにすることでエネルギーを節約できることが、ライトアウト製造という名称の由来である。.
ライトアウト製造のアイデアは、人々が通常考えるよりも早く登場しました。SF作家フィリップ・K・ディックは、1955年に書かれた短編小説『Autofac』で自動運転ロボット工場の発明を予見し、1980年代にはゼネラルモーターズなどの企業が暗闇で稼働する自動化施設の構築に多大な投資を行いました。幸いなことに、当時使用されていたロボット、センサー、ソフトウェアは現実の多様性に対応できず、ほとんどの最初の試みは失敗しました。今日の技術ははるかに進歩していますが、問題が発生した際の対応という課題は変わっていません。.
実際には、「ダーク」という用語は、以下の3つのレベルのスペクトラムとして理解される方が適切です：
ライトアウト 生産施設に通常のスタッフがいるものの、一部の機械が夜間や週末に従業員なしで稼働するシフトのことです。これはCNC加工で広く実践されています。.
ライトアウトセルおよびライン これは、特定の生産ユニット、ホール、またはエリアが無人で稼働し、他の部分は有人のままであることを意味します。.
そして ライトアウトプラント これは、全生産プロセスが数日から数週間にわたり無人で稼働することを意味します。この基準を満たす稼働中のプラントは世界に非常に少数しかありません。.
このスペクトラムの考え方は、以下のケーススタディを読む際に念頭に置くべきであり、認知された名前のいくつかはレベル2に属し、少なくとも1つは過度に急速に進めようとした試みで知られています。.
世界の有名なダークファクトリー
以下は ライトアウト製造の例 は、エンジニア、アナリスト、ビジネスプレスによく引用されるものです。それぞれについて、所在地、製造品目、自動化の度合い、そして際立つ特徴を要約します。.
日本 – FANUC、忍野村（山梨県）
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| Location | 山梨県忍野村、富士山の麓 |
| 製品 | 産業用ロボット、サーボモーター、CNCシステムおよび関連部品 |
| ライトアウト開始時期 | 約2001年 |
| 主要データ | 24時間あたり約50台のロボットを製造；最大30日間無監督で稼働可能 |
| 自動化レベル | 専用のライトアウト生産エリアでロボットがロボットを製造 |
FANUCはダークファクトリーに関する議論の出発点です。この日本企業は自社の生産プロセスを活用して世界のロボットを製造しています。報告によると、同社は約 24時間のシフトで50台のロボットを生産しており、その組立ラインは少なくとも30日間人間の介入なしで稼働できるとされています。. かつてFANUCの幹部の一人が、照明を消すだけでなく、工場のその部分の暖房システムや空調も停止していると述べたことがあります。.
どのようにしてこのような現象が起こるのでしょうか。まず第一に、この工場は、機械が自動倉庫を備えた生産セルの積み込みと積み下ろしを行う別々のステーションで構成されていることが挙げられます。自動倉庫には最終製品や製造品が保管されています。人間は定期的に現場を訪れますが、それは日中に限られ、ロボットの作業のメンテナンス、テスト、監督を行うためです。.
重要なのは、 工場が人の立ち会いなしで稼働できるという事実です。. これは、大量生産される一定の製品品揃えがあるおかげでのみ可能です。会社は限られた数の設計を実施しており、組立プロセスの自動化の必要性を認識しています。.
オランダ – フィリップス シェーバー工場、ドラフテン
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| Location | オランダ、フリースラント州、ドラフテン |
| 製品 | プレミアム電気シェーバーおよびシェービングヘッド |
| 主要データ | フラッグシップラインに128台のロボット、品質保証担当者はわずか9名 |
| 出力 | 年間約1500万台のシェーバーが一般的に引用される |
| 自動化レベル | 高度に自動化された柔軟な組立；人はプロセスの最後のQAに集中 |
フィリップスは1950年代からドラフテン工場でシェーバーを製造しています。高品質製品のために低コスト国への移転ではなく自動化生産を選択したことは、リショアリングの始まりと見なされました。推定によると、工場には 生産用にAdept Technology（現在はオムロンの一部）製の128台のロボットが導入されており、品質管理を担当するのはわずか9名です。. 自動化ソリューションのサプライヤーの説明によると、現在では施設内のロボット数は約200台に増加しています。.
ドラフテンの興味深い点は、その柔軟性にあります。特定モデル専用のラインを作る代わりに、フィリップスはピックアンドプレースシステムのアイデアを考案しました。これは、将来のモデルの正確な設計がまだ不明であっても、今後10年間シェーバーの生産に使用される可能性が高いです。さらに、ロボットは再プログラム可能で、生産ツールも簡単に変更できるため、新しいシェーバーモデルの生産に容易に対応でき、新工場を一から建設する必要がありません。.
正確に言うと、ドラフテン施設は広大な敷地をカバーしており、 シェーバーの研究開発部門の拠点でもあり、合計で約2000人の従業員が働いています。. 9名という人数はロボット組立作業に関するものであり、施設全体の人数ではありません。.
ドイツ – シーメンス エレクトロニクス ワークス アンベルク（EWA）
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| Location | ドイツ、バイエルン州、アンベルク |
| 製品 | SIMATICプログラマブルロジックコントローラ（PLC）、HMI、I/Oおよび関連する自動化製品 |
| 設立 | 1989 |
| 自動化レベル | バリューチェーンの約75％が機械とコンピュータによって処理されている |
| 主要データ | 品質は99.99881％以上と報告されており、約1200の製品バリアント、1日あたり約350回の切り替えが行われている |
アンベルクはヨーロッパにおけるスマートファクトリーの先駆的なデモンストレーションとして評価されており、その評価は正当なものです。シーメンスはこの工場で自社のSIMATIC PLCを生産しており、製造プロセスを支援するために約1000台以上のSIMATICコントローラーが使用されています。. シーメンスによると、生産プロセスの約75％は機械とロボットによって実行されており、材料は倉庫から機械へ自動的に輸送されています。, また、製造における品質保証は約99.99881％と推定されており、最近ではさらに高い水準にあります。.
最も重要な統計はパーセンテージではなく、従業員数や工場面積が変わらない中で近年8倍以上に成長した生産量です。最新の報告によると、年間約1700万台のSIMATICハードウェアが生産されています。, この工場で生産される製品は約1200種類にのぼり、1日に約350回の製造切り替えが行われています。, これらはすべてデジタルツインとMESを通じて管理されています。.
アンベルクは完全自動化工場ではなく、シーメンスもそのような主張はしていませんが、1000種類以上の多品種生産施設がコアプロセスにおいてほぼ完全な自律性を達成できることを示しています。同社は中国成都に同じ原則で建設された姉妹工場を所有しており、現在アンベルクの製造にAI能力を備えた自己学習生産を実現するために大規模な投資を行う予定です。.
アメリカ合衆国 – テスラと「エイリアン・ドレッドノート」の限界“
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| ロケーション | フリーモント（カリフォルニア）、ギガファクトリー・ネバダおよびその他のテスラ工場 |
| 製品 | 電気自動車、バッテリーパック、ドライブユニット |
| 野望 | モデル3向けのほぼ完全自動化された「エイリアン・ドレッドノート」工場 |
| 現実 | 過剰な自動化が2018年の「生産地獄」に寄与し、多くのロボットが撤去された |
| その後の状況 | マスクは2020年に、配線ハーネスと一般組立を除き、生産ラインの大部分が75％以上自動化されていると述べた |
複数の情報源によると、テスラは北米で最初の完全自動化工場と称されています。しかし、実際のところは製造の理解にとってより複雑で重要な話です。モデル3のために、イーロン・マスクは最高レベルの自動化を備えた工場を作り上げました—それはエイリアンの宇宙船のようであるはずでした。. 実際には、複雑なコンベアシステムやロボットを含むさまざまな技術が、人間がより簡単に行っていた同じ作業を実行できないことが判明しました。そのような複雑な設備の結果、生産量は期待を大きく下回りました。2018年4月、マスクは過剰な自動化が誤りであったことを公に認め、同社は自動化生産を縮小し、一部の作業を担うためにより多くの労働者を雇用し始めました。.
しかし、彼らは自動化の適用を続け、バッテリーパックの製造時間は大幅に短縮され、2020年にはマスクが 生産の大部分が75％以上自動化されていると述べました。, 配線および組み立て工程を除く。テスラのギガファクトリーは最も自動化された自動車工場の一つですが、ダークファクトリーのカテゴリーには属していません。これはテスラの否定的ながらも実用的な経験によって支持されています。.
米国には完全自動化された工場はありますか？はい、しかしシフトやセルレベルのみです。ほとんどのCNC機械工場は夜間にライトアウトシフトを行い、高級電子機器メーカーは生産の一部で完全自動化ソリューションを適用しています。全体として、ダークファクトリーは非常に稀であり、米国の自動化に関するニュースの大部分は、人の代わりではなく人のそばで機能するロボットに関するものです。.
それに成功した企業の一つがBMWです。BMWスパータンバーグ工場はFigure AIテロの処理で大きな突破口を開きました。これにより、ロボットは11ヶ月間で約90,000枚の板金部品を積み込み、約30,000台のBMW X3車両を生産しました。それ以来、BMWはFigureの更新されたロボットを他の目的にも使用しています。この事実は、ロボット化が特定のステーションに適用されているものの、まだ労働者を完全に置き換えることはできないことを示しています。.
台湾および東南アジア – ASEグループ半導体パッケージングおよびテスト
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| ロケーション | 台湾（高雄およびその他の拠点）、マレーシアおよびその他の地域で拡大中 |
| 製品 | 半導体組立、パッケージングおよびテストサービス（OSAT） |
| 初のライトアウト工場 | 2018 |
| 主要データ | ASEは56のライトアウト工場が稼働中と報告 |
| 認識 | 世界経済フォーラムのグローバル・ライトハウス・ネットワークにおける初のOSAT工場（2022年） |
設備数を見ると、ASEは自社の運用においてダーク生産の最大の利用者である可能性があります。メーカーは2011年にコンピュータ統合製造委員会を設立し、2015年にロボットアームと搬送自動化を導入し、2018年に初のライトアウト工場を開始しました。現在、ASEは56のライトアウト工場を運営し、 ライトアウト工場向けに700人以上のエンジニアにAIおよび自動化の教育を行っています。.
半導体パッケージ事業は、3つの理由でライトアウト生産に適しています。小型デバイスで高い汚染感度が必要であること、高度に組織化されたプロセスであること、そして標準化されたキャリアの使用であり、これらは搬送システムやロボットによって容易に操作可能です。フロントエンドのウェーハファブも同様の利点を共有しており、クリーンルームでの取り扱いは手動介入なしで行われます。.
中国 – Xiaomiスマートファクトリー、昌平（北京）
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| Location | 北京市昌平区 |
| 製品 | フラッグシップおよび折りたたみスマートフォン |
| 開設 | 2024年7月 |
| 投資および規模 | 約24億人民元（約3億3,000万米ドル）；約81,000平方メートル |
| 主要データ | 生産ライン；年間約1,000万台の電話の生産能力 |
Xiaomiの昌平工場は、現在注目されている工場のリストに追加されたものです。. この工場は100％自動化されたスマートファクトリーとして紹介されています。 その運用プロセスとラインの継続的な稼働。工場は自社開発の生産プラットフォームによって運営されており、Xiaomiは工場のソフトウェアおよび工場内の多くの設備を開発したと主張している。.
スローガン「1秒に1台の電話」はいくつかの説明が必要である。年間で均等に1,000万台の電話を生産することを意味しており、これらの電話は 15秒ごとに生産される これは速いが、可能な限り速いわけではない。エンジニアリングチームおよびメンテナンス作業員は工場に常駐し、円滑な運用を確保している。.
その他の注目すべきダークファクトリーの例
- 半導体ウェーハ製造工場には、クリーンルーム内のラック移動をほぼ完全に自動化する自動搬送システムがある。.
CNC加工 ワークショップは、ロボットベースのツールおよびツール管理システムにより、長時間無監督で稼働可能である。.
完全自動化された保管および配送センターは、高度な物流技術により最小限の人手入力のみを必要とする。.
Siemens Electronics Works Chengduは、Amberg施設のレプリカであり、同じ原則を用いて中国でSIMATIC製品を生産している。.
ダークファクトリーの例を一目で比較
| 工場 | 国 | 製品 | 主要数値 | 本当に無人稼働か？ |
|---|---|---|---|---|
| FANUC 大篠 | 日本 | ロボット、サーボモーター、CNC | 24時間あたり約50台のロボット；最大30日間無人稼働可能 | はい、専用生産エリアで |
| フィリップス ドラフテン | オランダ | 電気シェーバー | 128台のロボット、ライン上に9名のQAスタッフ | 大部分は無人；QAおよびサポートに人員あり |
| シーメンス アンベルク | ドイツ | SIMATIC PLC | 価値連鎖の75%以上が自動化；99.99881%以上の品質 | いいえ－高度に自動化されているが人の支援あり |
| テスラ ギガファクトリー | アメリカ合衆国 | 電気自動車、バッテリー、ドライブユニット | 2020年時点で75%以上のラインが自動化（Muskによる） | いいえ |
| ASE グループ | 台湾／アジア | 半導体パッケージングおよびテスト | 無人工場 | はい、多くの個別施設で |
| シャオミ 昌平 | 中国 | スマートフォン | 年間1,000万台；11ライン | 大部分は無人；監督およびメンテナンスのスタッフあり |
最も有名なダークファクトリーに共通する点
ロボットの広範な使用にもかかわらず、成功のための普遍的な条件がある：
- 安定した標準化された製品ライン： Fanucのロボット、Philipsのシェーバー、ASEの製品は安定した設計から大量生産されている。組立工程の自動化とロボットの導入が重要である。.
- 自動化された材料フローとバッファリング： 自動倉庫、マガジン、パレットシステム、AGVにより、機械への長時間の供給が可能である。バッファリングがなければ、材料の交換者がいない場合に生産ラインがいつでも停止する。.
- 100%のインライン検査： ビジョンシステムと電子検査によりすべての部品を検査し、不良品は人間の検査を待たずに自動的に除外される。.
- データ、MES、遠隔監視： 各ステーションは性能を報告する能力を持ち、問題の早期発見を可能にする。.
- 人は上位へ移動－排除されるのではない： 従業員は生産工程から離れ、メンテナンス、プログラミング、品質、改善部門で働く。.
真実の物語：なぜ100%無人のダークファクトリーはまだ非常に少ないのか
もし無灯での稼働がそれほど良いのであれば、なぜ多くの企業が長年試みたにもかかわらず、実際の事例が非常に少ないのでしょうか？障害は技術的なものよりも実務的なものです。.
製品の複雑さ
ロボットは正確な物理的操作が可能であることは知られていますが、複雑な配線、柔らかい材料、絡まった物品、意思決定を要する組み立てに関しては、まだ目標を達成できません。まさにそのために、テスラでも配線作業や車の組み立ては手作業で行われています。.
変更頻度
工場が数週間同じ種類の製品を生産する場合、その期間は人手なしで稼働可能です。シフト中にモデルが何度も変わる場合は、アタッチメントの交換、初期製品の検査、セットアップ対応のために作業者が必要です。アンバーグ工場では高度な技術の助けを借りて毎日数百回の変更を行っていますが、それでも作業者を雇用しています。.
投資および経費のコスト
例えば、小米（Xiaomi）は最近、スマートフォン製造工場に約$330百万を投資しました。多くの場合、90%レベルの自動化から100%への移行は、0%から90%への移行よりもコストがかかることがあります。これは最も困難な工程を達成する必要があるためです。.
例外、修理および供給の変動
機械の詰まり、工具の摩耗、センサーのずれ、部品のバッチ間差異が発生することがあります。人員配置された工場では、こうした問題に即座に対応しますが、無人工場では自動化されていなければ生産が数時間停止する可能性があります。.
専門知識と組織
完全自動化工場を運営するには、制御エンジニア、ロボットプログラマー、データ専門家、保守担当者が必要です。多くの工場では、適切な専門家の採用が設備購入よりも難しいと感じています。.
次に無人化が進む可能性が高い工場や産業は？
最適な候補は、よく知られたサンプルの特徴を備えています：高いスループット、小型で堅牢な部品、標準化された設備と自動化可能な手順。適格分野の説明は以下の通りです：
戻る半導体のバックエンドおよびウェーハ製造 – 多くの製造工程はすでに高度に自動化されており、次のステップは工程間の連結と設備故障を監視する人工知能の活用です。.
電子機器およびPCB組立（SMT） – 電子組立の手順はすでに自動化されており、材料供給のプロセスも自動化が進んでいます。.
精密製造 – ロボット配置、工作機械の監視、測定プロセスにより、繰り返し部品の数日間無人生産が可能になっています。.
バッテリー製造 – バッテリー製造は大量生産と危険な技術を伴い、自動化が効果を発揮しますが、材料取り扱いは依然として課題です。.
低電圧電気部品 – ミニチュアサーキットブレーカー（MCB）、リレー、コンタクター、メーターは小型で堅牢、**大量生産され、各アイテムごとに電気的に検査されるため、これらの要素は自動化製造の潜在的な候補となります。.
製薬製造 – すでに高度に自動化された手順で無菌性を確保しています。.
ダークファクトリーが完全には採用されない産業には、自動車製造、家具生産、衣料品生産、カスタムメイド機械、少量生産の受注製品があります。これらの産業では、目標は完全自動化ではなく、専門分野での自律性の向上です。.
ヒューマノイドロボットはしばしばパズルの欠けたピースと考えられています。これらの機械は間違いなく人間に基づく作業の実行を助けますが、BMW社の実例は、現在存在するロボットが作業者の監督下で特定の職場条件で効率的に運用できることを鮮明に示しています。.
小規模および中規模工場がライトアウト生産に向かう方法
ほとんどの中小企業はFANUCタイプの工場の予算や必要性を持っていません。FANUC工場の構築を試みる代わりに、製造業者は高自律セルの作成を検討できます。これは、オペレーターの関与なしに1シフト全体の作業を実行できる製造ステーションまたは生産ラインを意味します。各セルは独自に利益を生み出し、すべてが自律工場の達成に貢献します。.
- まずプロセスを安定させる。. 不安定なプロセスへの自動化導入に関しては、テスラの失敗から学ぶのが常に良いです。.
- すべてではなくボトルネックを自動化する。. 生産遅延を最も引き起こすプロセスから始める。.
- 100%検査と自動選別を組み込む。. セルは欠陥品を識別する能力がなければ無監督で動作できません。.
- 材料バッファを追加する。. ボウルフィーダー、マガジン、スタッカー、出力ビンなどの設備は、高速機械に自律的に機能する能力を与えます。.
- データを接続する。. すべての生産ラインステーションは製造実行システム（MES）または少なくとも中央ダッシュボードに接続されるべきです。.
- 無人シフトを1回試す。. 拡大する前に、よく確立されたセルを一晩運用するのが賢明です。.
低電圧電気製造はこの道の良い例です。現代の MCB自動組立ライン は各ステーションでビジョン検査を行い、1Pから4Pモデルへの迅速な切り替えを行いながら、2～3.5秒ごとにブレーカーを組み立てることができます。一方、 MCB自動試験ライン は1,800～2,400ユニット/時を完全なデータトレーサビリティで検査・選別できます。Benlong Automationなどの設備メーカーによって構築されたこのようなラインは、中規模のブレーカープラントがより少ない人員で長時間稼働できる高自律セルのまさにその例であり、初日からダークファクトリーを装うものではありません。.
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結論：ダークファクトリーは現実だが、ラベルよりも道筋が重要
FANUCのロボット製造施設、Philipsの組立ライン、ASEの半導体工場、そしてXiaomiのスマートフォン製造工場は、工場労働者が生産現場に全く滞在する必要がない生産という考えが実際に可能であることを示しています。Siemens Ambergは、人が存在する工場でも同様の利点と価値があることを証明しています。さらに、Teslaの事例は、当時達成不可能だったことを追求しようとした企業の例として役立ちます。.
ほとんどの生産現場で得られた主な教訓は、ダークプラントで多くのことを達成しようとするのは意味がないということです。. 必要なのは、自動化可能な生産プロセスを特定し、, それらに安全装置や資材を提供し、各プロセスを段階的に開発することです。.
参考文献
- Wikipedia – ライトアウト（製造） – FANUC、Philips、Xiaomi、ASEの例を含む概念の概要。.
- Siemens – シーメンス エレクトロニクス ワークス アンバーグ – 自動化レベル、製品バリアント、切り替え、品質データ。.
- ASE – スマート製造 – ライトアウト工場の数とスマートファクトリーのタイムライン。.
- TechCrunch – テスラ、モデル3の生産を一時停止（2018年） – Muskの過剰自動化に関するコメントの報道。.
- Figure AI – BMWスパータンバーグでのFigure 02展開 – 11か月間のヒューマノイドロボット展開の結果。.
- TrendForce – シャオミのスマート工場開設 – 昌平工場の投資、床面積、年間生産能力。.
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