製造自動化ソリューション

タイに拠点を置く住宅用ブレーカーメーカーが、通常の年間生産量のほぼ2倍にあたる200万個の製品発注を受けた後、過去10年間使用してきた手作業による組立ラインでは対応しきれなくなった。手作業による組立ラインでは、12人の作業員がそれぞれ1つの反復作業を行っており、大幅な残業コストとそれに伴う不良品の発生なしには、新たな注文の増加に対応できなかった。そこで同社は統合型組立ラインを導入した。 製造自動化ソリューション これには、ブレーカー機構を組み立てるために部品を自動的に供給し、熱遮断機構を校正し、すべてのブレーカーを徹底的にテストし、各ユニットに該当する定格をレーザーでマーキングする組立ラインが含まれていました。その結果、同社の生産量は3倍になり、不良品は80%減少しました。顧客から要求された製品を期日通りに納品し、製造自動化への投資を14か月以内に完全に回収しました。これが、正しく適用された自動化がもたらす効果です。生産能力を市場の要求に合わせ、手作業では達成できないレベルの一貫性をもってそれを実現します。.

製造自動化とは何か？

製造自動化 生産プロセスにおいて、人間の介入を最小限に抑えつつ、テクノロジー（PLC、産業用ロボット、コンベアシステム、マシンビジョン、コンピュータソフトウェアなど）を活用することを自動化と呼びます。自動化は、個々の自動テストエリアから、生産施設全体が中央の製造実行システム（MES）と通信する統合データ駆動型施設まで、さまざまな規模で実現可能です。自動化の目的は人間を置き換えることではなく、反復的で正確かつ危険な作業を機械に委任することで、人間がプロセスの監視、最適化、保守に専念できるようにすることです。 国際自動化協会（ISA） 自動化とは、単純なオンオフ制御から高度なプロセス最適化まで、あらゆるものを包含するものと定義されており、その規格は現代の工場を稼働させる産業制御システムの基盤となっている。.

自動化ソリューションの種類と適用箇所

すべての工場が同じレベルの 製造自動化. 最適なソリューションは、生産量、製品の種類、そして業界特有の品質およびトレーサビリティに関する要求によって異なります。古典的な4つのタイプ分類は、選択肢を理解するための枠組みを提供します。.

工場では、実際の用途において、これら3種類の自動化技術を組み合わせて使用することがよくあります。例えば、モールドケース型遮断器を製造する企業では、大量生産を行う接触溶接ステーションに固定自動化システムを導入し、異なるアンペア定格の校正と試験にはプログラマブル自動化システムを、セル間の部品搬送には柔軟なロボットハンドリングシステムを採用しています。これらのプロセスは統合されたMES（製造実行システム）に接続されており、すべての試験結果が対応するシリアル番号とともに保存されます。.

業界横断型オートメーションソリューション

ロボット工学、画像認識、コンベア、データなど、製造自動化ソリューションを構築するために用いられる基本技術は、製造される製品の種類や、それらの製品が製造される環境に応じて、いずれも適切なツールとなる。.

電気機器および回路保護

ミニチュア回路遮断器（MCB）、モールドケース回路遮断器（MCCB）、コンタクタ、漏電遮断器（RCD）には共通点があります。それは、国際安全規格に準拠した個別の校正と試験が必要であるということです。手動校正は時間がかかり、作業者の能力に依存し、時間の経過とともに誤差が生じます。Benlong Automation社が設計・製造した自動校正・試験ラインは、各遮断器に既知の過負荷電流または短絡電流を印加し、遮断器のトリップ時間を測定し、校正機構を調整して、作業者が部品に触れることなく、機器の合否を判定します。この方法により、工場から出荷されるすべての回路遮断器が公表されている時間/電流曲線に準拠していることが保証されます。これは、大量生産に伴うコストのため、従来の手動校正プロセスでは経済的に実現不可能です。.

Benlong社は、MCB、MCCB、ACコンタクタ用の全自動組立・試験ラインを幅広く取り揃えています。 MCB自動組立ライン 部品供給、組み立て、校正、テスト、マーキング、仕分けを1つの連続フローに統合し、テスト済みで認証済みのブレーカーを数秒ごとに提供します。サージ保護デバイス（SPD）の製造業者にとって、 SPD自動生産ライン 組み立て、高電圧試験、トレーサビリティを単一のステーションに統合する。.

自動車および電気自動車

自動車業界は長年にわたり、さまざまな形で自動化を導入してきました。これらのアプリケーションでは、ロボット溶接、塗装、車体組み立てといった複雑な作業にロボットが活用されています。ここ数年、電気自動車への移行に伴い、自動車メーカーは生産プロセスの変更に新たな課題を抱えるようになりました。これらの課題には、バッテリーモジュールの組み立て、電気モーター用ヘアピンステーターの巻線、高電圧ケーブルハーネスの製造などが含まれます。これらの各プロセスでは、製造プロセス全体を通して精密な測定とトレーサビリティが求められます。ファナックとクーカは、こうした新たな自動車自動化オペレーションの基盤となるロボットを製造しています。.

医療機器および医薬品

医療機器の製造には、検証済みのプロセス、クリーンルームとの互換性、製造プロセスのあらゆる側面に関する追跡可能な記録など、多くの重要な要素が求められます。自動シリンジ組立ライン、吸入器充填・圧着ライン、診断キット包装装置は、精密な機械的操作と完全な目視検査機能を組み合わせることで、患者の履歴における各ステップで、あらゆるパラメータがどのように処理されたかを固有のシリアル番号によって正確に記録できるように開発されました。この自動化こそが、検証の証明となるのです。.

食品・飲料加工

自動充填、キャッピング、ラベリング、パレタイジングのラインは、高速で稼働し、人間の接触を最小限に抑えることで汚染リスクを低減します。ロボットとコンベアは洗浄可能で、ラインのCIP洗浄が可能です。ビジョンシステムは、生産速度で充填レベル、ラベルの貼付位置、シールの完全性を監視します。.

製造自動化がもたらすもの：測定可能なメリット

製造分野における自動化ソリューションは、分析結果に基づいて正当化できます。マッキンゼー・アンド・カンパニーによるデジタル製造分析によると、自動化と統合によってスループットが25～50%向上し、不良品が50～80%削減され、メンテナンスコストが20～40%削減されることが示されています。これらの数値は、業界を問わず、製造業者の経験によっても裏付けられています。

• 安定したスループット。. 自動化された生産ラインはサイクルタイムに基づいて設計されており、午前4時であろうと昼食後であろうと、同じように稼働する。.
• 生まれ持った品質。. すべての自動化ステーションは検査ステーションとして機能します。トルク測定値が許容範囲外になるとラインは停止し、同様に部品が欠落している場合は不良品として排除されます。つまり、品質は後から確認するのではなく、最初から組み込まれているのです。.
• トレーサビリティとデータ。. 自動システムによって実行されるすべての操作は、電子記録を生成します。電力分野では、これにはブレーカーの校正済み曲線がすべて含まれ、保証請求の際に取得して使用することができます。.
• 労働の安定。. 自動化によって、製造業者は人件費が高い地域や労働力が不足している地域において、熟練した組立作業員への依存度を下げることができる。残された作業員は、生産ラインの監視と保守に熟練している。.
• 安全性。. 資材搬送のための自動化システムには、コンベア、自律移動ロボット（AMR）、ロボットパレタイザーなどがあり、これらによって、職場における筋骨格系疾患（WMS）の発生率を高める原因となる資材の繰り返し持ち上げや運搬が不要になる。.

製造業の自動化を形作る未来のトレンド

技術における数々の進歩は、製造自動化ソリューションの構築と導入方法に影響を与え始めている。.

• 人工知能と機械学習。. 振動センサーとモーター電流を用いた予知保全アルゴリズムは、ビジョンシステムから生成されたデータを分析することで、ルールベースのアルゴリズムでは検出できない欠陥を特定し、生産に影響が出る数日前にベアリングの故障を検知することができる。.
• デジタルツイン。. 製造ラインのデジタルコピーがあれば、メーカーは新製品の導入テスト、最適なレイアウトの作成、最初の実物機械の組み立て完了前にオペレーターのトレーニングを行うことができます。また、デジタルコピーは通常の生産中も実際のラインに接続され、生産状況に関するリアルタイムのダッシュボードを提供します。.
• 協働ロボット（コボット）。. 協働ロボットは作業員と並んで作業し、物品の反復的なピッキングと配置を必要とする作業を行うことができます。協働ロボットの作業員は、より高度なスキルを必要とする組み立て作業を行います。協働ロボットは半自動化セルとの相性が良好です。.
• 持続可能性とエネルギー監視。. 自動化された生産ラインでは、生産単位あたりのエネルギー消費量を測定するためのセンサーがより多く使用されるため、両社にとってコスト削減が容易になり、株主に対して持続可能性に関する実績を報告しやすくなる。.

適切な自動化パートナーの選び方

製造自動化ソリューションのサプライヤー選びは、戦略的な意思決定となり得ます。長期的なパートナーとしてふさわしい企業と、契約業務のみを行う機械メーカーを見分けるには、以下の要素が役立ちます。

• 専門分野における経験。. システムインテグレーターは、あなたの製品や業界向けのラインを設計した経験がないかもしれません。しかし、以前にあなたの資金を使わずに、熱磁気トリップユニットの校正や銀接点の溶接といった課題に取り組んだ経験があれば、その分野を習得する道を歩んできたと言えるでしょう。.
• 統合機能。. このパートナーは、機械、電気、制御、ソフトウェアといったあらゆる分野を網羅したトータルソリューションを提供できるのでしょうか、それとも主要な専門分野をそれぞれ外部委託するのでしょうか？すべてのエンジニアリング分野を社内で担当している場合、問題が発生した際に責任転嫁をすることはありません。.
• アフターサービス。. 毎日24時間稼働する機械には、タイムリーな予備部品とサービスが必要です。注文する前に、取引先の修理能力とスペアパーツ供給能力を確認するようにしてください。.
• データ活用とインダストリー4.0への対応準備。. 自動化ラインは、標準化されたプロトコルを介してMESシステムと通信し、すべてのプロセスデータをデータベースに保存できる必要があります。また、インターネットまたはイントラネットへの接続を介してリモート診断が可能である必要もあります。統合パートナーがこれらの機能を提供できない場合、接続システムとレガシー/推論システムの間に、孤立した自動化ラインが存在することになります。.

よくある質問

製造業の自動化とは何ですか？

製造自動化　「自動化」とは、生産工程を実行する際に、人間ではなく技術的なツールを使用することを意味します。自動化に使用されるツールの例としては、PLC、産業用ロボット、コンベア、ビジョンシステム、ソフトウェアなどがあり、これらはすべて連携して製品の製造、テスト、検査、梱包に使用されます。.

自動化にはどのような4つの種類がありますか？

自動化には、固定（ハード）自動化、プログラマブル自動化、フレキシブル（ソフト）自動化、統合自動化の4つの一般的な方法があります。固定（ハード）自動化は、単一製品の大量生産に適しています。プログラマブル自動化はバッチ生産（つまり、注文を受けてからバッチ生産を行う）に適しており、フレキシブル（ソフト）自動化と統合自動化は、工場全体（つまり、複数の製品ラインを生産する様々な施設）で混合製品をサポートします。.

トップ5の自動化ツールにはどのようなものがありますか？

プログラマブルロジックコントローラ（PLC）、産業用ロボット、マシンビジョンシステム、自動搬送車（AGV）、自律移動ロボット（AMR）、そしてこれらすべての要素をデータで接続する製造実行システム（MES）は、製造業で最も一般的に利用されている自動化ツールです。.

製造業における自動化の例を挙げてください。

完全自動化システムはその一例です。部品供給、遮断器の組み立て、校正、熱トリップ試験、磁気トリップ試験、定格ラベルの印刷、遮断器の「合格」または「不合格」による選別は、工程のどの段階においてもオペレーターの介入なしに行われます。これにより、この組み立て／試験ラインで製造される製品の一貫性が確保され、すべての製品の製造履歴が文書化可能（トレーサビリティ）となり、製造されるすべての製品が国際安全規格に準拠することが保証されます。.

参考文献

• 国際自動化協会（ISA） ―産業オートメーションおよび制御システムに関する規格、研修、およびリソース。.
• マッキンゼー・アンド・カンパニー ― デジタル製造とインダストリー4.0 ―製造業における自動化が生産性と品質に与える影響に関する研究。.
• ファナック株式会社 ― 産業用ロボットおよび工場自動化 ― ロボット、CNCシステム、自動化ソリューションの世界的な大手メーカー。.
• KUKAロボティクス ― 自動化製造ソリューション ―ドイツの産業用ロボットおよび自動生産セルメーカー。.
• マテリアルハンドリング協会（MHI）— 年次業界レポート ―資材運搬および物流における自動化導入に関するデータと動向。.

製造自動化ソリューション 自動化は、人間を機械に置き換えることではありません。機械が最も得意とする作業（繰り返し、測定、記録）を機械に割り当て、人間が最も得意とする作業（問題解決、プロセスの改善、次の製品の開発）に集中できるようにすることです。小型回路ブレーカーの自動校正ライン、自動車ボディのロボット溶接セル、医薬品クリーンルームのビジョン誘導ピッキングステーションなど、目標は同じです。一貫した品質、予測可能な出力、そしてそれを証明するデータです。ベンロングオートメーションは、電気機器製造分野向けに統合自動化ソリューションを構築しています。なぜなら、決して故障してはならない保護装置自体が、自動化され検証済みのプロセスだけが実現できる精度で製造されるべきだからです。.