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QUESTION 質問No.439

自働化レベルの診断について

生産  | 投稿日時:
生産ラインの自働化領域の拡大を施策に掲げ、難作業であったり、検査の自働化開発を推進しています。ただ、各工場のものつくりの形態は様々でありどこがゴール地点なのか、どの領域を目指せばよいのかなどなど、自働化開発の取り組みが的を得ているのか疑問視される場面が増えて来ています。
そこで、このラインは自働化レベルが◆だから、自働化レベル■まで上げる必要があるよって、この自働化設備開発が必要という形で示せたらと考えていますが、自動化レベルの定義をどうしたらいいのかが解らず、困惑している次第です。ネットの記事を探しても「これ!」というのが無く、同じような悩みで具体的な取り組みをしているようなケースがあれば、是非ご紹介いただければ幸いです。以上よろしくお願い致します。


ANSWER
回答No1 | 投稿日時:

ビッグマウントさま、ご質問いただきありがとうございます。

ご質問の自動化レベルの発展(開発)段階が、スマートファクトリの発展(開発)段階と同じように定義できるとしたら、私は次のように考えています。

第 1 段階:可視(現場を見える化する)
第 2 段階:診断(故障や異常の検出や、センサーの診断などを行う)
第 3 段階:予測(故障や異常を予測する)
第 4 段階:対策(故障や異常を避けるための対策を示唆する)

自身のブログ記事で誠に恐縮ですが、スマートファクトリの導入段階について以前書いたことがあります。リーンシックスシグマに関連して書いたものなので内容に偏りがありますが、少しでもビッグマウントさまの参考になれば幸いと思い、リンクを付けておきました。

エッセイ: スマートファクトリとリーンシックスシグマ
https://sigmaframework.com/ja/%e3%82%b9%e3%83%9e%e3%83%bc%e3%83%88%e3%83%95%e3%82%a1%e3%82%af%e3%83%88%e3%83%aa%e3%81%a8%e3%83%aa%e3%83%bc%e3%83%b3%e3%82%b7%e3%83%83%e3%82%af%e3%82%b9%e3%82%b7%e3%82%b0%e3%83%9e/




ANSWER
回答No2 | 投稿日時:

竹内技術士事務所の竹内と申します。
私は、自動化設備の導入や生産性向上のコンサルタントをしています。
また、「生産現場への自動化機器導入の考え方」というセミナーも実施しています。

自動化レベルの定義ですが、人手不足解消のために省人化をしたい、増産対応のために生産量を増やしたい、クレームをなくすために品質を上げたい、など、目指す方向(目標)によって定義は異なります。
難作業や検査の自働化を推進しておられるということは、目指す目標は、難しい作業なので間違いがおきる、検査結果が人により異なる、といった点を解消する「品質の向上」といったところでしょうか。
ここで2つの考え方があります。1つは難しい作業そのものを自動化するというものですが、これには費用と時間がかかる場合が多いです。もう1つは作業そのものではなく、部品の供給や運搬、梱包や段積み払い出し、のような付帯作業の自動化です。こちらは主体作業ではないので、比較的安価に実施しやすい場合も多いです。
したがって、このレベルまで自動化するという考えもありますが、この作業はここが自動化しやすいとか、この作業はこれをやると効果が大きいといったように、設備ごとに自動化レベルも範囲も異なる場合が多いので、統一した自動化のレベルで考えるのではなく、個々の作業で何ができるのかという風に考えられてはいかがでしょうか。

どちらの考えにしても重要なのは、何をしたいのかという目標を明確にすることです。そしてそのためにどのような自動化が考えられるか、そしてそれにかかる費用はどのくらいか、といった費用対効果を評価する必要があります。
この評価の方法はいろいろあるのですが、私のセミナーでは「費用・便益分析法」「点数評価法」「消去法」という3つの方法を紹介しています。
自動化の方法がある程度決まっている場合は、「費用・便益分析法」で費用対効果を検討します。
自動化の方法がいくつかある場合は、「点数評価法」や「消去法」で最適な方法を選定します。
ものづくり.COM「キーワード解説>生産マネジメント>自動化設備の評価方法」でも解説しています。
費用がかかりすぎる場合でも、自動化の範囲を1期工事と2期工事に分けて実施したり、1号機に2号機のテストもできるような設備を考えたり、費用を分散したり下げたりする方法はいろいろあります。
もう一つは、時間の観念です。自動化は時間がかかることも多いので、自動化の規模が大きく費用も時間もかかるものと、それほど費用も時間もかけずにすぐ実行できるとか、費用や時間のわりに効果が大きいといったものを分けて考えることも必要です。
今期はこの自動化を実施してある程度の効果を上げながら、来期に向けて規模が大きい自動化の予算申請を進めるといったやり方です。

自動化の推進には、難しいことも多々あるかと思いますが、以上のような考えでぜひ自働化拡大を目指してください。




ANSWER
回答No3 | 投稿日時:

はじめまして
春山技術士CE事務所の春山と申します。

私は自動化のレベルを5段階に分けています。

レベル1: 電気やエアーが作業を支援している。
レベル2: 作業自体を自動化している。
レベル3: 作業+材料供給・ワーク搬送を自動化している。
レベル4: 見える化(設備データを取得し一元管理)
レベル5: 工場間データ連携

順に説明していきます。
【レベル1】作業支援
ねじ締め作業を考えます。
普通のドライバーを使い手作業でやっているところに、電動ドライバーを使えば作業が楽になります。電気(モーター)を使った作業支援です。

また、圧入作業を万力を使ってやっているところに、エアープレスを導入すればやはり作業が楽になります。エアーを使った作業支援です。

【レベル2】作業自動化
電動ドライバーを使って10本のねじを手作業で締めているところを、X-Y-Zの3軸ロボットに置き換えることで作業自体が自動化できます。
ねじの補充やワーク(ねじ締対象)のセット、いわゆる段取りは手作業で行います。

【レベル3】搬送自動化
3軸ロボットで自動ねじ締めを行う工程で、前工程から後工程までを搬送設備でつなぎ、自動でワークが搬送されるようにします。
搬送装置とはコンベアやAGVです。
搬送系を自動化するためには前工程と後工程の進捗を工程間で共有させる必要があります。

【レベル4】情報収集自動化
設備同士をネットワークでつなぎ、設備情報を自動で収集して1元管理します。
IoT化と言ってもいいでしょう。
この時に取得すべき情報は4種類です。
*本題と外れるため詳細は省き、項目だけ記載しておきます。
1.生産管理 (生産予定・進捗・実績)
2.生産能力 (稼働率と可動率)
3.品質データ(歩留まり、寸法や圧力・電流など製品の管理値)
4.保全データ(稼働時間、異常検知)

【レベル5】情報共有と判断の自動化
全工場をネットワークでつなぎ確認できる状態。
月例報告などで生産状況を確認せずとも、リアルタイムにどこからでも情報が見える状態。
また、収集したデータを解析し次のアクションを自動で判断できる。

*レベル2作業自動化とレベル3搬送自動化は入れ替わるパターンもあります。

各レベル実現に必要な技術キーワードを挙げておきます。
レベル1:動力(電気、エアーなど)
レベル2:制御技術(PLCなど)
レベル3:制御技術(PLCなど)、通信技術(工程間連携)
レベル4:IoT、(AI)
レベル5:IoT、AI

以上のレベル1~5を「会社の状態」と「ラインの状態」の2つで評価する必要があります。
ここで工場をA、B、Cの3か所にもつ会社を考えてみます。

◆工場A
最も古く、作業そのものの自動化はできているが段取りは人が行っている。つまりレベル2の状態です。

◆工場B
一歩進んでおり工程間をコンベアでつないで材料やワークが自動で供給されている。つまりレベル3の状態です。

◆工場C
最新工場で、材料の搬送や作業の自動化がなされている。すなわちレベル3の状態を達成していてかつ見える化もできている。つまりレベル4を達成しています。

この会社は自動化レベル4を達成しているが工場間(あるいはもう一歩踏み込んで工場内のライン間)でレベル差がある、と評価できます。

このとき自動化のアプローチは2つあります。
1.工場間をネットワークでつなぎ全工場の情報を1元管理する。
2.工場A、Bの自動化レベルを引き上げる。
この例の場合、「会社はレベル4を達成している」=「レベル4を達成させるための技術を持っている状態」です。よって工場A、Bともにレベル4到達が狙えます。
どこまでのレベルを狙うかは費用対効果(何年償却で投資回収できるか?)で確認するのですが、ご質問は「レベルの定義」でしたので回答はここまでとさせていただきます。
以上