生産ラインの自動化とは?製造業でのメリット・課題、活用システム

著者:ものづくりコラム運営 生産ラインの自動化とは?製造業でのメリット・課題、活用システム

生産ラインの自動化は、製造業の生産性向上に有効です。製造業では納期遅れの防止やコスト削減のために、生産性向上が欠かせません。生産性とは製品コストに対する費用対効果のことで、たとえば一人当たりの生産数などが指標となります。

手作業中心の工程を、ロボットやITシステムに置き換えるなど生産ラインの自動化を実施すれば、作業効率が上がり生産性も向上するのです。本記事では、生産ラインの自動化におけるメリット・デメリットなどを解説します。

1.生産ラインの自動化に関する基礎知識

生産ラインの自動化には、どのような技術が導入されているのでしょうか。自動化が注目されている背景と併せて解説します。

生産ラインの自動化とは

生産ラインの自動化とは、人間が行っていた作業を、機械とITシステムが代替することで生産工程の省力化を目指すものです。近年ではIoTやAI、産業用ロボットといったソリューションが発達してきており、自動化に活用されています。

IoTはモノのインターネットとも呼ばれる仕組みです。製造業においては、製造機器の情報をインターネット経由で収集し、データとして分析するために使われます。AIは人工知能です。人間が行っていた知的労働の代わりができるため、データ分析や検査工程、保全といった業務に活用されます。

産業用ロボットは人間の腕に該当するアームが付いており、主に加工や荷積みなどの作業を自動化できるものです。IoTやAI、ロボットにより自動化した工場はファクトリーオートメーション、またはスマートファクトリーと呼ばれ、近年注目されています。

製造業で生産ラインの自動化が注目される背景

生産ラインの自動化が注目されているのは、製造業の課題解決に重要となるためです。国内の製造業の課題は、深刻な労働力不足です。若い世代が定着しないため、技能継承がままならない点も課題といえます。加えて、グローバル化の加速による競争力低迷も課題です。

以上のような喫緊の課題に対して、生産ラインの自動化は生産性の向上を促します。また、製品の品質安定にもつながるのです。生産性向上や品質安定などの導入効果により、労働力不足の解消と国際競争力の向上が期待できるでしょう。

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2.生産ラインを自動化するメリットと主な目的

生産ラインを自動化するメリットは「人件費の削減」「生産効率や製品品質の向上」「生産ラインの原因特定」などがあります。それぞれについて詳しく見ていきましょう。

人件費の削減につながる可能性がある

生産ラインを自動化すれば、従来よりもラインに入る作業者の数を減らせます。そのため、人件費の削減につながる可能性があるのです。生産ラインの自動化の例として、産業用ロボットの一つ、パレタイジングロボットの活用があります。パレタイジングロボットは、ベルトコンベアで流れてきた製品や段ボールをパレットなどに荷積みするロボットです。荷積みや荷下ろしをロボットが代替すれば、人件費を抑制できます。

生産効率や製造品質の向上を期待できる

産業用ロボットを筆頭にAIを活用した自動化によって、生産効率と製品品質の向上を期待できるでしょう。わかりやすい例としては、検査工程にAIカメラを導入した場合です。検査は生産ラインに必須の工程であり、仮に不良品を客先に納品してしまえば重大なクレームにもつながります。AIカメラは、画像データから合格品か不良品かを見分けることが得意で、不良品だけを検知してライン上からはじいてくれるのです。

検査工程すべてをAIが代替するのは難しい面もありますが、協働ロボットとして人間と一緒に検査することで不良品を検知する精度はより向上するでしょう。

生産ラインの問題に対する原因特定と改善をスムーズに進められる可能性がある

先述のように、IoTは製造機器にまつわるデータを収集し分析するためのものです。製造機器には振動や温度、圧力などを計測するさまざまなセンサーが取り付けられています。センサーデータをIoTで収集すれば、生産ラインに問題が発生した場合に原因特定が素早くできる点がメリットです。

生産ラインがストップする時間が長期化すればするほど、納期遅れや計画変更など企業に損失をもたらします。しかし、原因特定から復旧までがスピーディであれば、生産性がさらに向上するでしょう。

3.生産ラインの自動化におけるよくある課題とデメリット

生産ラインの自動化は多大なメリットがあります。一方でデメリットもあるため、導入にあたっては対処方法を考えることも大切です。

導入・維持の費用が膨らみやすい

生産ラインを自動化するためには、導入費用と保守運用費が必要です。産業用ロボットやIoT、AIといったソリューションを、既存ラインと連携する際にかかる費用もあります。また、安全確保のための設備投資が膨らみがちです。 たとえば、産業用ロボットの可動範囲に、誤って人が入らないように安全柵を設置する必要があります。自動化の効果と導入費用とを比較して、投資に見合うかどうかの判断が大切です。

故障リスクを考慮した十分な運用体制が求められる

生産ラインの自動化は、故障リスクとも隣り合わせです。ライン上のどれか一つの機器に異常が発生すれば、ラインがストップする恐れがあります。そのため、故障した際に速やかに復旧できる体制を整備し、保全活動にも注力しなければなりません。IoTとAIを組み合わせることで、壊れる前に部品交換をする予知保全が可能です。予知保全と設備要員の育成を含めて、故障リスクに対応した十分な運用体制を築きましょう。

ITリテラシーの高い人材の採用・育成が必要になる

IoTやAIを活用するには、「どのようなデータが必要か」「自社工場に合うシステムはどれか」などを判断するため、社内に技術的な知見を持った人材が必要です。しかし、多くの企業にはITリテラシーの高い人材が不足しています。そのため、導入に当たって人材の育成・採用がネックとなりがちです。化学プラントでAIを導入した企業の中には、社内外の研修プログラムを利用して育成に努めているところもあります。ITに関するノウハウを蓄積できれば、従業員の技術的知見を深められるでしょう。

4.生産ラインの自動化に役立つITシステム

生産ラインの自動化をサポートできるITシステムについて紹介します。

A-Eyeカメラ

A-Eyeカメラは、ネットワークカメラを通して工場の設備などのデータを収集し、蓄積したデータをAIにより分析するIoTシステムです。たとえば積層信号灯の点灯状態を判別することで、正確な稼働率を把握したり、エラー表示を素早く見つけたりすることができます。設備の稼働状況や異常をデータとして収集・分析すれば、生産ラインの自動化が可能になります。A-Eyeカメラ一つで監視できるため高額な機器などは必要なく、低コストで導入できる点もメリットです。

AI画像認識を利用した工場の見える化を実現するシステム「A-Eyeカメラ」

5.生産ラインの自動化で生産性向上を目指そう

原材料費の高騰や労働力不足の深刻化などにより、製造業の生産性向上は喫緊の課題です。そのため、生産ラインの自動化がこれからの工場には必要となりますが、メリット・デメリットを理解した上で導入に取り組むとよいでしょう。生産ラインの自動化にはIoTやAI、産業用ロボットといったソリューションを活用します。そのためITリテラシーの高い人材を育成できれば、より実現に近づくはずです。導入の際には、本記事で紹介した「A-Eyeカメラ」などをご参考に検討ください。

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