多品種少量生産において協働ロボットが秘密兵器となる理由
Implementing collaborative robots (cobots) for high-mix, low-volume manufacturing automation.

多品種少量生産において協働ロボットが秘密兵器となる理由

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なぜ「協働ロボット」が多品種少量生産における秘密兵器なのか

製造業に携わる方なら、その現状はご存知でしょう。

何百万もの同一部品をラインを止めずに生産し続ける時代は、終わりを迎えつつあります。

その代わりに、私たちはカスタマイズの時代を生きています。

顧客は特定の機能を求めています。より小さなロット(バッチ)を求めています。そして、それを「昨日までに欲しい(今すぐ欲しい)」と言ってくるのです。

これが、多品種少量生産(HMLV:High-Mix, Low-Volume)の現実です。

私はこれまでに数え切れないほどの加工現場(ジョブショップ)を訪れてきました。そこには活気がありますが、同時に混沌ともしています。

朝にはステンレス製のブラケットを加工していたかと思えば、昼にはアルミニウム製のハウジングに切り替えているのです。

長い間、こうした現場にとって自動化は「論外」でした。

従来の産業用ロボットは大きすぎ、危険すぎ、そしてプログラミングがあまりにも難しすぎたからです。

しかし、状況は変わりました。

「協働ロボット(コボット)」の登場です。

コボットは単なる「かっこいいガジェット」ではありません。HMLV環境で生き残り、成長するための絶対的な秘密兵器であると、私は確信しています。

その理由は以下の通りです。

従来の自動化が抱える問題点

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コボットがなぜ勝者となりつつあるのかを理解するには、なぜ従来のロボットが過去に失敗したのかを知る必要があります。

昔の自動化は「硬直的」でした。

巨大なロボットアームを購入し、床にボルトで固定する。

そして、振り回される金属アームが人間に当たらないように、巨大な安全柵を作り上げる必要がありました。

「モニュメント(記念碑)」問題

私たちはこうした設備を「モニュメント」と呼んでいました。

一度設置されたら、そこから動くことはないからです。

まったく同じ車のドアを50万枚作るなら、これは完璧でした。

しかし、多品種を扱う現場では?それは悪夢です。

50個の注文が入った場合、従来のロボットのセットアップ時間は、手作業で部品を作るよりも長くかかってしまうのです。

コストの壁

次にコストの問題がありました。

それは単にロボット本体の価格だけではありません。

安全柵のコスト、ライトカーテンのコスト、そして時間当たり数百ドルも請求する専門プログラマーのコストです。

中小規模の製造業者にとって、ROI(投資対効果)は到底見込めませんでした。

そのため、私たちは手作業に頼り続けました。

しかし、現在の労働力不足により、反復作業を行う熟練労働者を見つけることは、日に日に難しくなっています。

柔軟性という要素:なぜコボットがゲームチェンジャーなのか

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ここで、自動化に対する私の視点が変わりました。

コボットは俊敏(アジャイル)であるように設計されています。

軽量で、移動も簡単です。

HMLV環境において、俊敏性は通貨のような価値を持ちます。

迅速な配置転換

こんなシナリオを想像してみてください。

月曜日、CNCマシンの世話をするロボットが必要だとします。

コボットを旋盤のところまで転がしていき、所定の位置にロックし、スタートボタンを押します。

火曜日、そのCNCの仕事は終わりました。今度は梱包工程でパレタイジングのボトルネックが発生しています。

従来のロボットなら、そこでお手上げです。

しかしコボットなら、プラグを抜き、梱包ラインへ運び、エンドエフェクタ(グリッパー)を交換すれば、1時間後には稼働を再開できます。

私は、同じロボットが1週間に3つの異なる仕事をこなしている現場を見たことがあります。

これこそが、多品種生産における効率性の定義です。

最小限の設置スペース

スペースはお金です。

多くの工場現場が設備でぎっしり埋まっているのを知っています。安全柵を置くスペースなどありません。

コボットには力覚センサーと安全制限機能が内蔵されているため、(通常は)柵なしで人間のすぐ隣で作業できます。

これにより、工場の床面積を大幅に節約できます。

従来のロボットでは到底収まらないような狭い場所でも、自動化が可能になるのです。

博士号がいらないプログラミング

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これは私のお気に入りの部分です。

私はコーダーではありません。PythonもC++もわかりません。

そしておそらく、あなたの最高の機械工(マシニスト)もそうでしょう。

以前は、ロボットのプログラミングにはシステムインテグレーターが必要でした。部品の寸法が変わるたびに彼らを呼ばなければなりませんでした。

これでは、少量生産の利益が吹き飛んでしまいます。

「ティーチ」方式

コボットは「ダイレクトティーチング(リードスルー・ティーチング)」と呼ばれる手法を利用します。

これは信じられないほど直感的です。

ロボットアームを掴み、動かしたい位置に持っていき、タブレット上の「ポイントを保存」ボタンを押すだけです。

それだけです。

新しい見習いに教えるのと同じように、文字通りロボットに動きを教えているのです。

ワークフローに力を与える

これにより、自動化が民主化されます。

現場のオペレーターの手に力が戻るのです。

新しい小ロットの注文が入ったとき、既存のスタッフが数分でボットを再プログラムできます。

エンジニアを待つ必要はありません。

最初はロボットを怖がっていたオペレーターが、技術の最大の擁護者になるのを私は見てきました。

なぜか?自分たちがそれをコントロールしているからです。

それはノギスやレンチと同じように、彼らの腰袋に入った一つの道具になるのです。

労働危機の解決

触れずにはいられない重要な問題について話しましょう。

今、採用は困難を極めています。

機械の前に立ち、8時間ずっと30秒ごとにボタンを押すような仕事をしてくれる人を見つけるのは、ほぼ不可能です。

正直なところ、人間にそんなことを頼むべきではありません。

「退屈、不潔、危険(3D)」な仕事

コボットは誰もやりたがらない仕事を引き受けます。

反復的なピック&プレース作業をこなします。

クーラント(切削液)が飛び散る場所でのマシンテンディングをこなします。

反復性ストレス障害につながるような、身体的負担の大きい作業をこなします。

人間の可能性を高める

少量生産ラインにコボットを導入しても、オペレーターを解雇することにはなりません。

彼らをアップグレードするのです。

機械への投入作業の代わりに、オペレーターは品質検査を行います。

次の仕事の段取りを行います。

一度に3台のコボットを管理します。

多品種環境では、人間の判断力が依然として重要です。

カスタム部品の微妙な違いを見分けるには、人間の目が必要です。

コボットが単純作業(grunt work)をこなし、熟練作業を人間に任せるのです。

これにより定着率が向上します。人は機械のように振る舞うのではなく、意味のある仕事をしたいと思っているのです。

多品種自動化のROI(投資対効果)

数字の話をしましょう。

経営者はいつも私にROIについて尋ねます。

従来の自動化では、投資回収期間はしばしば2〜3年でした。

変化の激しいHMLV製造の世界で、3年先を見通すのは困難です。

より早い投資回収

コボットは違います。

初期費用が低く、統合コストもほぼゼロであるため、回収が早いです。

私は、12ヶ月未満でROIを達成するケースをよく目にします。

時には、わずか6ヶ月ということもあります。

一貫性は現金(利益)になる

しかし、ROIは単なる労働時間の置き換えだけではありません。

それは「一貫性」です。

コボットは毎回まったく同じ方法で部品をロードします。

金曜日の午後4時になっても疲れることはありません。

これにより不良率が減少します。

高付加価値・少量生産において、部品をスクラップ(廃棄)にすることは痛手です。

航空宇宙部品やカスタム医療機器を作っている場合、原材料は高価です。

不良率をわずか数パーセント減らすだけでも、利益に直結します。

始め方:考えすぎないこと

多品種を扱う現場を運営しているなら、躊躇するかもしれません。

部品が複雑すぎる、あるいはロットが小さすぎると考えるかもしれません。

私のアドバイスは?小さく始めることです。

最初から最も複雑な組み立て作業を自動化しようとしないでください。

すぐ手の届く成果を狙う

時間を食っている最も単純な作業を探してください。

加工された部品から切粉を吹き飛ばす作業かもしれません。

完成した箱をパレットに積む作業かもしれません。

退屈で反復的な作業を選びましょう。

「ハイハイ、歩き、走る」アプローチ

コボットを1台導入します。

その単純な作業に投入します。

チームにそれに慣れさせましょう。インターフェースを触らせてみましょう。

異なるバッチサイズに対して再配置するのがいかに簡単かを見れば、彼らは閃くはずです。

彼らはアイデアを持ってあなたのところへ来るようになるでしょう。

「ねえ、来週のサンディング工程にコボットを使えるんじゃない?」

「夜間のフライス加工をコボットに任せられるよ」

そこで文化の変革が起こるのです。

最後に

製造業の情勢は、私たちの足元で変化しています。

多品種少量生産はなくなりません。むしろ、カスタマイズへの需要は高まる一方でしょう。

手作業だけに頼る現場は、価格設定とリードタイムについていくのに苦労することになります。

昔ながらの硬直的な自動化に頼る現場は、セットアップコストに溺れるでしょう。

勝者となるのは、柔軟性のある現場です。

勝者となるのは、協働ロボットを受け入れた現場です。

コボットは、精度、柔軟性、そして使いやすさの完璧なバランスを提供します。

それは、過去の手仕事(クラフトマンシップ)と自動化された未来との架け橋です。

まだ検討していないのであれば、今がその時です。

それは今年行う最高の採用になるかもしれません。

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