製造現場の自動化・省人化｜ロボット・搬送・設備連携｜釜屋株式会社 機械部

製造現場の自動化・省人化は、単にロボットや自動化設備を導入すれば実現するものではありません。

「どの作業に人手がかかっているのか」「どこが生産のボトルネックになっているのか」「どこまで自動化するのか」を整理し、工作機械、ロボット、搬送、治具、測定、安全対策、制御などを含めて工程全体を考えることが重要です。

釜屋株式会社 機械部では、特定のロボットや自動化設備を起点にするのではなく、お客様の製造工程や課題を確認しながら、自動化・省人化の方法を一緒に考えます。

工作機械へのワーク着脱、工程間搬送、パレタイジング、検査・測定、組立など、製造現場にはさまざまな自動化の可能性があります。また、新規設備だけでなく、既存設備を活用した自動化についても検討することができます。

このページでは、自動化・省人化を検討するときの考え方から、産業用ロボット、協働ロボット、搬送、周辺設備、システムインテグレーション、安全対策まで、製造現場の設備導入に関わる商社の視点から分かりやすく紹介します。

自動化・省人化を考える前に整理すること

自動化を検討するとき、最初から「ロボットを入れたい」「このメーカーを使いたい」と設備を決める必要はありません。

まず確認したいのは、現在の工程の中で人がどのような作業を行い、どこに時間がかかり、何が生産性を妨げているのかということです。

例えば、人手不足への対応、夜間や休日の連続運転、単純作業の削減、重量物の取り扱い、作業者による品質のばらつき、工程間の待ち時間など、自動化を検討する目的によって必要となる設備は変わります。

また、一つの作業だけを自動化しても、その前後の工程が追いつかなければ、生産工程全体として十分な効果が得られない場合があります。

そのため、対象となる作業だけではなく、ワークの供給、加工、搬送、測定、排出、異常時の復旧まで含めて工程全体を見ることが重要です。

釜屋では「何を自動化するか」だけでなく、「なぜ自動化するのか」「自動化によって工程をどう変えたいのか」から、お客様と一緒に考えることを大切にしています。

製造現場ではどんな工程を自動化できるのか

製造現場の自動化は、工作機械へのワーク着脱だけではありません。

材料や部品の供給、加工、工程間搬送、組立、検査・測定、洗浄、梱包、パレタイジングなど、製造工程のさまざまな作業が自動化の対象になります。

重要なのは、自動化できる作業を探すだけではなく、「どの工程を自動化すると生産全体に最も効果があるか」を考えることです。

例えば、工作機械の加工時間が短くても、作業者によるワーク交換を待って機械が停止している時間が長ければ、ワーク着脱の自動化が効果的な場合があります。

一方で、加工設備を自動化しても、その後の測定や搬送に人手と時間がかかっていれば、そこが新たなボトルネックになる可能性があります。

そのため、自動化設備を検討するときには、一つの設備だけを見るのではなく、前後工程を含めた生産の流れを確認することが重要です。

工作機械へのワーク着脱

NC旋盤、マシニングセンタ、研削盤などへのワーク供給・取り出しをロボットやローダーで自動化します。

機械の加工時間とワーク交換時間、ワークの種類、治具、ストッカー、完成品の排出方法などを確認しながら、連続運転や夜間運転、省人化を検討します。

工程間搬送

加工設備から次工程へのワーク搬送も自動化の対象です。

ロボット、コンベヤ、AGV・AMRなどを利用する方法がありますが、搬送距離、重量、数量、タクトタイム、通路、人との共存など、工場内の条件によって適した方法は異なります。

検査・測定の自動化

加工後の寸法測定や外観検査なども、生産工程全体を考えるうえで重要な自動化分野です。

測定機器、画像処理、センサーなどを活用することで、検査作業の省人化や品質の安定を検討できます。

また、測定結果を記録・管理したり、加工設備と連携して加工条件の補正につなげたりするなど、測定を単独の工程として考えるのではなく、加工から検査までを一つの流れとして検討することも重要です。

自動化を検討する際には、測定する項目、必要な精度、測定時間、ワークの種類や搬送方法などを確認し、生産工程に適した検査・測定方法を考えます。

組立・ハンドリング

部品の供給、取り出し、位置決め、組立、ねじ締めなど、人が繰り返し行っている作業も自動化を検討できます。

ワークの形状や種類、供給方法、必要な精度、作業内容を確認し、ロボットだけでなくハンド、治具、センサーなどを含めて設備を構成します。

パレタイジング・重量物搬送

製品や材料の積み付け、積み下ろし、重量物の搬送などは、作業負担の軽減や安全性向上という面からも自動化を検討できる工程です。

重量、形状、搬送距離、処理量などを確認し、ロボットや搬送設備、助力装置などから適した方法を検討します。

専用機・専用設計による自動化

市販のロボットや搬送装置だけでは対応しにくい工程では、作業内容に合わせた専用機や専用設備を設計・製作する方法があります。

組立、圧入、供給、位置決め、加工、検査、搬送など複数の工程を組み合わせ、お客様の製品や生産方法に合わせて設備を構成します。

専用機では、機械設計だけでなく、電気設計、制御、治具、センサー、安全対策、前後設備との連携などを含めて考える必要があります。

既存の作業をそのまま機械に置き換えるのではなく、工程そのものを見直すことで、よりシンプルで生産性の高い設備を検討できる場合もあります。

溶接の自動化

アーク溶接やスポット溶接などの工程では、産業用ロボットや専用設備を利用した自動化を検討できます。

溶接自動化では、ロボットを選ぶだけでなく、溶接電源、トーチ、治具、ワークの位置決め、ポジショナー、安全対策などを含めた設備構成が重要です。

また、ワーク形状や溶接箇所、生産量、品種の切り替え、前後工程などによって、適した自動化方法は変わります。

人手不足への対応だけでなく、作業負担の軽減、品質の安定、生産性向上など、何を目的として自動化するのかを整理したうえで設備を検討することが重要です。

産業用ロボットと協働ロボットの選び方

製造現場の自動化では、産業用ロボットと協働ロボットのどちらを使用するかも重要な検討項目になります。

産業用ロボットは、高速動作や重量物の搬送、連続運転などに適しており、工作機械へのワーク着脱、溶接、搬送、パレタイジングなど幅広い工程で使用されています。

一方、協働ロボットは、人と同じ作業空間で使用することを想定した機能を持つロボットです。比較的導入しやすい場合がありますが、「協働ロボットだから安全柵が不要」と単純に判断できるものではなく、実際の設備や作業内容に応じたリスクアセスメントと安全対策が必要です。

どちらが優れているということではなく、ワーク重量、必要な速度、作業範囲、タクトタイム、人との作業分担、設置スペース、安全対策、将来の生産計画などから適した方式を検討します。

また、ロボット本体だけで自動化設備が完成するわけではありません。ロボットハンド、治具、センサー、画像処理、供給装置、搬送装置、安全機器、制御などを組み合わせて、一つのシステムとして構築する必要があります。

産業用ロボットや協働ロボットだけでなく、スカラロボット、パラレルリンクロボット、直交ロボットなど、ロボットの種類とそれぞれの特徴については、「ロボットの種類と使い分け」で詳しく紹介しています。

自動化を実現するSI・システムインテグレーターと商社の役割

製造現場の自動化では、ロボットや機械を選ぶだけでなく、それらを一つの設備・生産システムとして組み上げることが必要です。

その役割を担うのが、SIer（システムインテグレーター）や専用機メーカーなどの自動化設備を構築する企業です。

実際の自動化では、産業用ロボット、工作機械、専用機、搬送装置、検査・測定機器、画像処理、溶接設備、治具、センサー、安全機器、制御機器など、複数のメーカーや技術を組み合わせることがあります。

そのため、「ロボットメーカーに相談すればよいのか」「工作機械メーカーなのか」「専用機メーカーなのか」「SIerを探すべきなのか」と、最初の相談先が分からないケースもあります。

商社には、お客様の課題や目的を整理し、必要となるメーカーやSIer、設備メーカーなどをつなぎ、設備全体を検討していく役割があります。

釜屋株式会社 機械部では、最初から特定の設備やメーカーを決めるのではなく、お客様の製造工程、ワーク、生産量、タクトタイム、作業内容、設置スペース、予算などを確認しながら、自動化の方向性を一緒に考えます。

必要に応じて、ロボットメーカー、工作機械メーカー、専用機メーカー、SIer、測定機器メーカー、溶接関連メーカーなど、それぞれの専門分野を持つ企業と連携しながら設備を検討していきます。

自動化設備は一社の製品だけで完結するとは限りません。複数の技術やメーカーを組み合わせながら、お客様に適した設備構成を考えられることが、商社を通じて自動化を検討するメリットの一つです。

自動化で失敗しないために確認したいこと

自動化設備を検討するときは、「人が行っている作業を機械に置き換える」だけではなく、自動化した後の生産工程全体を考えることが重要です。

特に確認したいのが、ワークの種類や形状、生産量、タクトタイム、段取り替えの頻度、設備の稼働時間、設置スペース、前後工程とのつながりなどです。

また、自動運転中にワークがなくなった場合や、加工・搬送・測定で異常が発生した場合に、設備をどのように停止し、どのように復旧するのかも考えておく必要があります。

自動化率を高くすることだけが目的ではありません。人が行った方が柔軟で効率的な作業を残しながら、自動化する部分と人が担当する部分を分けるという考え方も重要です。

設備費だけを見るのではなく、削減できる作業時間、生産量の増加、夜間運転の可能性、品質の安定、作業負担の軽減など、自動化によって得られる効果を整理しながら投資を検討します。

既存設備を活用した自動化・省人化

自動化・省人化は、新しい工作機械や生産設備を導入するときだけに検討するものではありません。

現在使用している工作機械や専用機などに、ロボット、ローダー、ストッカー、搬送装置、測定機器などを組み合わせ、既存設備を活用しながら自動化できる場合もあります。

ただし、既存設備との信号連携、ワークの受け渡し、扉の開閉、治具、安全対策、設置スペースなど、新規設備とは異なる確認が必要になります。

既存設備を活かすのか、新しい設備への更新と同時に自動化するのかについても、投資額だけではなく、設備の状態や今後の生産計画を含めて比較することが重要です。

加工工程を自動化する場合には、ロボットや搬送設備だけでなく、加工そのものが安定していることも重要です。

工具寿命、切削条件、ワークの固定、切りくず処理、加工精度などを確認し、安定した加工工程をつくったうえで自動化を検討することで、設備全体の安定稼働につながります。

切削加工のトラブルや加工条件の改善については、
「切削加工・加工トラブル対策」で詳しく紹介しています。

工作機械そのものの選定や設備更新については、「工作機械の選定・導入・更新」でも詳しく紹介しています。

自動化・省人化について釜屋と一緒に考える

自動化を検討したいものの、「どこから手を付ければよいか分からない」「どのメーカーやSIerに相談すればよいか分からない」という段階からでも構いません。

釜屋株式会社 機械部では、お客様の製造工程や現在の設備、ワーク、生産量、作業内容などを確認しながら、自動化・省人化の方向性を一緒に考えます。

工作機械へのワーク着脱、ロボット、搬送、検査・測定、専用機・専用設計、溶接自動化など、課題に応じて必要なメーカーやSIer、設備メーカーと連携しながら設備を検討していきます。

「この作業は自動化できるのか」
「既存設備を活用できないか」
「人手不足に対応する方法を考えたい」
「設備更新と自動化を一緒に検討したい」

といった段階から、まずはご相談ください。