産業用自動化製品 工場効率

自動設備を設置する人々は、生産量が増加することを期待しています。しかし、その生産量がどれほど増加したのか、そしてなぜ増加したのかを正確に知っている人は非常に少ないです。この点は重要です。なぜなら、生産は少なくとも6つの他の指標で構成されており、そのうちのいくつかは大きく影響を受ける一方で、全く影響を受けないものもあるため、生産を一つの数字で定義することはほとんど不可能だからです。この記事はこの点について書かれています。.

要約すると、工場の生産性は、オペレーターのスループットやOEEを改善し、生産後のリサイクル材料の量、生産リードタイム、最終製品のエネルギー消費を削減するプロセスを自動化するツールによって向上します。世界経済フォーラムのグローバル・ライトハウス・ネットワークに属する工場に関しては、労働生産性が約40〜50％向上し、リードタイムがほぼ48％短縮され、不良率が約41％減少し、エネルギー消費が約22〜28％削減されました。これらの変化は実際に存在し、一部に限られていますが、プロセスが十分にスムーズで自動化可能であることに依存しています。.

現場で「効率」が実際に意味すること

管理者とエンジニアが用いる用語は異なります。なぜなら、両者の職務は通常、日常業務で交差しないからです。6つの指標が十分であることはよく知られています。.

• スループット、すなわち時間あたりの生産量とオペレーターあたりの生産量。後者のパラメータは賃金を決定します。.
• OEEは3つの数値で構成されます：稼働率×性能×品質。これは理論上の能力の実際の利用度を示します。.
• ファーストパス収率とスクラップ率は、処理または廃棄が必要なすべてを表します。つまり、誰かがすでにそのコストを負担していることを意味します。.
• リードタイムと仕掛品は、欠陥や遊休資金の機会を隠すために使われることがあります。これらは注文が出されてから納品までに費やされた時間を示します。.
• 1単位の製品を生産するために消費されるエネルギーと、1単位の製品生産に使用される材料は、自動化によって副産物的に変化するコストと呼べます。.
• 単一製品の生産の場合、切り替え時間は無関係です。.

自動化は生産ラインに異なる影響を与えます。適切に活用された生産ラインは1年で効率を倍増させることが可能です。しかし、不良品を生産する欠陥のある生産プロセスを改善して、不良品の生産率を上げることはできません。.

最も確実に現れる成果

記録された実際の状況の分析により、繰り返し現れるいくつかの要因が明らかになっています。OEEの改善は通常、工場の初期状況に応じて21％から30％以上の範囲で見られます。労働生産性の向上は、特定の工場においてはより広い範囲（41％から50％の間）で達成可能です。初期のLighthouseコホートに関しては、ここでの平均労働増加率は100％を超えています。同じ傾向はコスト削減にも見られます。製品のコストは最大で約30％減少しており、検査プロセスを自動化した場合の品質関連費用の削減はさらに大きくなっています。.

これらの数値の論理は明確です：自動化は変動性を排除します。ロボットは数時間の作業後に疲れを感じることはなく、月曜日の朝にネジを異なる締め方をすることもなく、遅延のために検査を省略することもありません。プロセスが自動化されると、それに依存するすべてが即座に改善されます。どの利益がどの順序で現れるかの内訳を知りたい場合は、この要約が 産業オートメーション効率化の利点 工場側でそれらを説明しています。.

数字の出所

このテーマに関する最高権威は世界経済フォーラムのグローバル・ライトハウス・ネットワークです。同機関により、Industry 4.0技術の成功した導入者として238の工場が認定されています。これらのサイトは結果の監査と検証を受ける利点があります。.

旧工場の統計は驚異的です。元のコホートにおける生産性の変化は、出力が100％増加、生産性が150％増加、総合設備効率（OEE）が80％向上しました。コストは約30％減少し、エネルギー消費は60％削減、リードタイムは90％短縮されました。しかし、コホートの結果の方が現実的です。例えば、2025年9月に追加された工場群は、労働生産性の平均増加が40％、リードタイムの48％削減、不良率の41％低減、エネルギー消費の28％削減を達成しました。.

投資回収率は3年間で2～3倍以上、5年後には4～5倍に達します。これは良好な結果ですが、結果が即時に現れるわけではないことを念頭に置く必要があります。成功する工場は、自動化プログラムを資本投資として扱いません。.

現場における世界クラスの自動化の姿

理論上、効率は議論しやすい単純な概念です。しかし実際には、最高の効率を提供する企業、すなわち「ライトアウト」工場を分析する方がはるかに有益です。そこでは誰も働いていないため、照明が不要です。このような工場は主に電子製品および部品の製造に関連しており、そこで行われるプロセスは必要な安定性レベルと高い生産量を持ち、企業が商業的に魅力的になることを可能にしています。.

よく引用される例は十分に文書化されており、以下を含みます。 世界中で稼働するダークファクトリー — 日本のファナックのロボットがロボットを製造する工場から、中国や韓国の完全自動化された電子ラインまで。これらを結びつける核心は技術ではなく規律であり、標準化された製品と工程、そしてライン全体がオペレーターにほとんど気づかれずに稼働することを保証するメンテナンスシステムです。.

この点はその重要性が理解されにくいかもしれませんが、無人ラインがコストを削減するのは人がいないからではなく、変動が完全にないためであり、非常に限られた数のエンジニアのみを使用するためです。.

電気部品および電子組立における効率性

当社の分野は遮断器の製造であるため、この分野の抽象的な例を示すだけでなく、詳細に検討します。遮断器製造は、精密な組立、機能試験、および必須の100%検査を含む優れた例であり、これらは人手による作業が遅く、不安定で、経済的でない領域です。.

典型的なMCBまたはMCCBの自動化生産ラインは、製品の手動または半手動組立、試験、マーキングをチェーンで行います。効率は主に三つの要因によって達成されます：一極の生産に2秒を超えない組立速度、オペレーターの注意ではなく機械による全品校正、そして試験データの自動収集です。このタイプのラインは当社がプロジェクト向けに構築しており、同じアーキテクチャがMCCB、RCBO、エアサーキットブレーカー、真空サーキットブレーカーの製造にも適用されます。 MCB自動生産ラインから始める プロジェクト、および同じアーキテクチャはMCCB、RCBO、エアサーキットブレーカー、真空サーキットブレーカーの生産にも適用されます。.

この業界におけるより広範な問題は、効率向上が一般的な速度向上よりも、労働集約的な試験および校正手順の排除から得られる傾向があることです。これらの作業は熟練した人員を必要とし、文書作成を伴い、製品が顧客に受け入れられる前に検査に失敗すると対立を生じさせます。.

自動化で解決できないこと

これはほとんどのサプライヤーのコンテンツが扱わない部分ですが、プロジェクトの収益性を決定します：

• プロセスの不安定性。手動プロセスが実施方法の不一致により結果が変動する場合、自動化はその誤った解決策を固定化します。まずプロセスを修正し、その後に自動化すべきです。.
• 低ボリュームかつ高ミックス。自動化は製品がかなり安定している場合にのみ効率的です。毎週製品を変更しなければならない場合、切り替えコストが利益をすべて食いつぶす可能性があります。.
• 不正確なデータと不十分なメンテナンス。自動化ラインは手動ラインとは異なる故障をします。状態監視やトラブルシューティングの専門家が不在の場合、ダウンタイムが増加します。.
• 初期投資と回収期間。完全自動化ラインは巨額の投資を意味します。回収期間は通常3～5年であり、最初の年はほとんど利益が出ません。.
• スキルの問題。必要なのは従業員数の削減ではなく、異なるスキルを持つ従業員です。.

簡単に言えば、自動化はあなたのプロセスを倍増させます。良い方法がしっかりと文書化されていれば、自動化によって良い結果が倍増します。そのような方法がなければ、何かを得ることができます。このバランスについては、こちらをご覧ください。 自動化から現実的に得られるもの.

事前と事後で測定しなければ、わかりません

自動化プロジェクトの成功を保証するための重要なステップは、事前にデータを検証することにあります。少なくとも1四半期の期間、OEE、初回合格率、スクラップ率、作業者あたりの生産量、製品の納期、単位あたりの消費エネルギーのデータを収集してください。プロジェクト完了後に同じ方法でこれらのパラメータを計算します。.

これらの用語の定義は、思っている以上に重要です。プロジェクト前に計画停止時間を除外してOEEを計算し、プロジェクト後に含めると、実際には発生していない重大な失敗を示すことになります。計算式を書き留め、財務部門と合意し、変更しないでください。.

ここでMESが役立ちます — プロセス管理のツールとしてではなく、タイムシートに頼らず人の介入なしに数値を収集する手段としてです。この用語が初めての場合は、こちらの説明をご覧ください。 製造におけるMESの役割 MESが機械とERPシステムの間に位置し、その層が測定値の信頼性を高める理由を説明しています。.

よくある質問

産業用自動化は工場の効率をどの程度向上させるのか？

出発点が重要な要素です。異なる工場で示された数値は、OEEだけで約21%から30%以上の改善、労働力の総生産性では41%から50%以上の改善を達成できることを示しています。一方、Lighthouse工場はさらに大きな進歩を示しています。安定したプロセスで低い出発点を持つ工場が最も大きな利益を得ています。.

どの効率指標を最初に改善すべきか？

ほとんどの場合、初回合格率は全く意味を持ちません。スクラップ率が増加する中でスループットを単純に掛け合わせるのは無意味であり、品質損失は労働、材料、エネルギー、保証コストにすべて存在します。合格率が安定した後、OEEの改善が実際の生産量の増加につながります。.

自動化はエネルギー消費を削減するか？

一般的にはそうですが、驚くべき理由によります。直接的な節約はサーボドライブやモーター、アイドル運転の不在に起因します。より大きな間接的節約は、スクラップ部品の減少によるもので、スクラップされた部品はすべてエネルギーと材料を完全に消費しています。Lighthouse工場の報告によると、エネルギー節約は20%から60%に達します。.

自動化された生産ラインの回収期間は？

従来の範囲は3年から5年で、Lighthouseが記録したさまざまな事例では3年のROIが約2〜3倍、5年のROIは4〜5倍とされています。キャリブレーションやテストのような高コストの熟練労働者を置き換える場合はROIが短くなり、一方で低流量・多品種の環境ではより長くかかります。.

参考文献

1. 世界経済フォーラム — グローバル・ライトハウス・ネットワークと先進製造の影響
2. マッキンゼー・アンド・カンパニー — 製造生産性とライトハウスプログラムに関するオペレーションインサイト
3. ISA — ISA-95 エンタープライズ制御システム統合標準
4. ISO — ISO 22400、製造オペレーション管理のための主要業績評価指標
5. プラスチック産業協会 — 部品製造の自動化と効率ベンチマーク

結論

工場のプロセスは産業用自動化技術の助けを借りてより効果的になることができますが、これらは限られたパラメータのリストに基づいて機能します。改善を支援するプロセスには、生産の信頼性、1人のオペレーターの能力、生産の効率性、作業量および使用エネルギー量が含まれます。産業用自動化は非効率的な生産パターンを作り出すものではなく、生産量が少ない工場の特定の生産問題を解決するものでもありません。これらの結果は、企業が自動化と成果の測定を行う前にプロセスの安定性を達成したことによって得られました。.

もし回路遮断器、エネルギー配分システムなどの電気製品を扱っている場合、MCB、MCCBおよびその他の製品を含む回路遮断器の組立、生産、試験に必要なすべての設備を含む生産ラインを開発することができます。必要なのは最大サイクルタイムと必要な製品数を提供することだけです。その後、パンフレットのアプローチではなく、実際の計算に基づいて生産ラインを装備します。.