機械で変わる組み立て工場！自動化の利点と機械導入の手順 | 工場建設パーフェクトガイド

機械で変わる組み立て工場！自動化の利点と機械導入の手順

公開日：2024.12.12　更新日：2024.12.12

組み立て工場では、従来から手作業が中心となって製品が作られてきましたが、効率化や品質向上の観点から、近年では自動化が急速に進んでいます。特に、産業用ロボットの導入は、生産性向上やコスト削減に大きく寄与しており、少子高齢化や労働力不足といった課題への解決策として注目されています。

組み立て工場で行われる組み立て作業

組み立て工場は、製品の完成に向けて多種多様な部品を組み合わせる重要なプロセスを担っています。特に、効率的で高品質な生産を実現するためには、組み立て作業の理解と改善が欠かせません。

◇ 組み立て作業とは

組み立て作業は、複数の部品を手作業または機械を用いて組み立て、完成品を生み出すプロセスです。この工程は製造業の中で特に重要な役割を果たし、自動車や家電製品、電子機器など、日常生活に不可欠な製品はすべてこの作業を経て製造されます。

作業は主にマニュアルや設計図に従って行われ、作業者には集中力や正確性が求められます。近年では、組み立て作業の効率化が企業の競争力向上に直結しており、機械化や自動化が進んでいます。

◇ 様々な組み立て作業

組み立て作業は、自動車や家電、電子機器、プラスチック製品など、さまざまな業種で行われており、扱う製品や部品によって具体的な作業内容が異なります。たとえば、自動車工場ではエンジンやボディなどの大きなパーツを工具や機械を使って組み立てる作業が中心です。

このプロセスでは、体力が求められることが多く、重量物を扱うためのスキルや安全対策が重要です。一方、電子機器や半導体の工場では、ミリ単位の微細な部品を慎重に組み立てる必要があります。

この場合、手先の器用さや集中力が特に求められます。精密な作業を行うためには、高い注意力と正確性が必要です。

組み立て作業における課題

画像出典：フォトAC

組み立て工場では、多種多様な製品が生産されています。しかし、従来の手作業に依存する工程にはいくつもの課題があり、効率や品質の向上が求められています。

◇ 作業ミス

組み立て工程における作業ミスは、生産現場で最も頻繁に発生する問題の一つです。部品の取り間違いや組み付けミス、さらには部品の破損など、さまざまな要因が製品の品質低下や生産ロスを引き起こします。

特に、電子機器や精密機械のように細かい部品を扱う業界では、作業ミスが歩留まり率を低下させる大きな要因となります。これらのミスを防ぐために追加の確認作業が必要となり、生産ライン全体の効率が低下する場合もあります。

組み付け不良が見逃された場合、後工程での修正が困難になり、結果的に時間とコストの浪費につながります。

◇ 作業者の負担と品質のばらつき

手作業に依存する組み立て工程では、作業者に多大な負担がかかります。重い部品を持ち運んだり、細かい部品を繊細に扱ったりすることで、身体的な疲労やストレスが蓄積されます。

これらは作業者の離職やモチベーション低下の原因ともなり得ます。また、手作業は作業者の熟練度や集中力に依存するため、製品品質のばらつきが生じやすい点も課題です。ベテランと新しい作業者の間では製品の仕上がりに差が出ることが避けられず、不良品の発生や取引先の信頼低下を招く可能性があります。

求められる自動化と機械の導入

製造業や工場の組み立て作業は、技術の進化とともに大きな変化を遂げています。特に、産業用ロボットの導入が進むことで、生産現場では効率性と品質が飛躍的に向上しています。

◇ 組み立て作業の変化

かつて工場の組み立て作業は主に人の手によって行われていました。しかし、少子高齢化や労働力不足が深刻化する中で、作業効率の向上と安定した品質の確保が求められるようになり、産業用ロボットや自動機械の導入が進んでいます。

この変化は特に自動車や電子機器産業のような精密な作業が求められる分野で顕著です。例えば、部品の運搬や検査など、付加価値の低い作業ではロボットの活用が一般的になっています。

さらに、ビス締めやハンダ付けなど繊細な作業も、力覚センサーや画像認識技術を活用することでロボットが対応可能になっています。これにより、従来の人手作業では避けられなかったばらつきやエラーが大幅に減少しています。

一方で、製品の種類や工程の変更に対応する柔軟性も求められます。この課題に対応するため、多くのロボットが汎用性を重視した設計となり、製品の切り替えや段取り替えが容易に行える仕組みを取り入れています。

◇ 機械による自動化で期待される効果

機械による自動化は、組み立て工場にとって多くの利点をもたらします。その中でも特に重要なのは、品質の安定化、省人化、そして生産性の向上です。これらの効果は、生産現場全体の競争力を強化し、長期的な利益につながるものです。

まず、品質の安定化についてです。ロボットは定型化された作業を繰り返し高精度で実行できるため、ヒューマンエラーの発生率を大幅に低減します。力覚センサーや画像処理技術を組み合わせることで、微妙な調整が必要な作業も高品質に仕上げることが可能です。

次に、省人化とコスト削減です。ロボットの導入により、従業員一人あたりの負担が軽減され、現場の人員を最適化することができます。これにより、人件費の削減が可能となり、限られた労働力を高度な工程や付加価値の高い業務に割り当てることができるのです。特に労働力不足が深刻な現代では、この省人化効果が大きなメリットとなります。

最後に、生産性の向上についてです。ロボットは24時間稼働が可能で、夜間や長時間の作業でも一定の生産性を維持できます。これにより、生産量を増やしながらもリードタイムを短縮することができます。また、ロボット導入後は設備停止の要因を見える化し、さらなる改善を行うことも容易になります。

工場に組み立てロボットを導入する手順

工場に組み立てロボットを導入するには、自社の課題を明確にし、適切な機械を選定し、専門家の助けを借りて運用計画を立てることが重要です。このプロセスを通じて効率化や品質向上を実現できます。

◇課題抽出

工場に組み立てロボットを導入する際、まず自社の課題を正確に把握することが求められます。人手不足や生産性の低下、品質のばらつきといった理由を整理し、業務の効率化が必要な背景を明確にしましょう。

例えば、作業負荷が高く、繰り返し作業でミスが頻発している場合、ロボット導入はその負担を軽減し、ミスを減らす有効な手段となります。生産量が大きく変動する場合には、柔軟性のある自動化システムの検討が重要です。このように課題を具体化することで、導入戦略の土台を築くことができます。

課題の把握には、現場観察や従業員とのヒアリングが役立ちます。具体的な問題をリストアップし、優先順位を設定することで、限られたリソースで最大の効果を発揮できる計画が立てられるでしょう。

◇機械の選定

課題が明確になったら、それに対応する機械を選定します。組み立て工程の詳細を確認し、必要な性能や機能を具体化することが重要です。例えば、精密な作業には高精度なロボットが必要であり、大型構造物には高い積載能力が求められます。

情報収集には、インターネットや専門書を活用するほか、ロボットメーカーやSIerへの相談も有効です。実際の導入事例や見積もりを参考にすることで、より現実的な選定が可能になります。また、組み立て作業に必要なツールやソフトウェアも含め、ロボットが現場の作業に適応できるかを確認する必要があります。

選定時には、導入コストだけでなく運用費やメンテナンス費用も含めて費用対効果を試算し、長期的な投資効果を評価することが大切です。

◇運用を含めた相談はコンサルタントへ

最終的には、運用面を含めた詳細な相談を行うことが重要です。コンサルタントと相談することで、自社に適した運用計画を作成し、スムーズな導入が実現できます。また、導入後のメンテナンスやトラブル対応策を明確化することで、安心して運用を開始できます。

コンサルタントは現場診断を行い、ロボット配置や運用シミュレーションを提案してくれます。特に多品種少量生産のような特殊環境では、プロの知識と経験が役立ちます。さらに、トレーニングやサポートを提供する企業を選ぶことで、従業員のスキル向上にもつながります。

組み立て工場は、多種多様な部品を組み合わせて完成品を製造する重要な役割を担っています。しかし、従来の手作業には作業ミスや品質のばらつき、作業者の負担といった課題があり、効率化と品質向上が求められています。

これに対応するため、自動化やロボット導入が進んでいます。ロボットは定型作業を高精度でこなすことでヒューマンエラーを防ぎ、品質を安定化します。また、省人化によるコスト削減や、24時間稼働による生産性向上といった利点ももたらします。

導入には、課題の明確化、適切な機械の選定、運用計画の策定が必要で、専門家の助言が有効です。特に多品種少量生産などの環境では、現場診断や運用シミュレーションを行うコンサルタントが重要な役割を果たします。