【工場・自動化】自動車製造ラインで活躍するロボットとロボット導入における課題・対策

プレス工程：重量物の搬送や位置決め

プレス工程では、重量のある金属板や部品の搬送や位置決めにロボットが活躍しています。従来は人力に頼らざるを得ませんでしたが、ロボットの導入により、次のようなメリットがあります。

• 重労働からの解放
• 位置決め精度の向上
• 作業の無人化による24時間稼働が可能

例えば、自動車の大物部品であるボディパネルの搬送にロボットが使われています。 ロボットには、以下の2つの機能があります。

• 搬送機能
• 位置決め機能

これにより、重量物の搬送から位置合わせまでを自動化し、作業の効率化と精度向上を実現しています。

溶接工程：アーク溶接やスポット溶接

溶接工程では、ロボットが車体の各部位を正確に溶接する役割を担っています。

アーク溶接

アーク溶接は、電極と被溶接物の間に発生する電気の熱で金属を溶かし合わせる方法です。ロボットアームが電極を操り、溶接線に沿って自動で移動しながら溶接を行います。

スポット溶接

スポット溶接は、車体の板金同士を重ね合わせた箇所に電極を押し付けて通電し、発生した熱で金属を溶かし合わせる方法です。ロボットは、正確に位置決めしたうえで電極を押し付け、溶接を行います。

このように、溶接工程ではロボットの高い動作精度と繰り返し作業性能が活かされています。

塗装工程：塗装作業の自動化

自動車製造ラインの塗装工程では、従来は熟練塗装工による手吹き塗装が行われていましたが、近年ではロボットによる自動化が進んでいます。

例えば、重量物の塗装に際しては、作業者の安全を確保するため垂直多関節ロボットを導入する事例があります。これにより自動化だけでなく、作業者の負担軽減や効率的な人員配置にも貢献しています。

また、熟練塗装工の技術やノウハウをロボットに移植する取り組みも行われています。

組立工程：部品の取り付けや締め付け

組立工程では、ロボットが部品の取り付けや締め付けを行います。この工程では以下のようなロボットが活躍しています。

アーム型ロボット

複数の関節を持つアームを用いて、自動車の各部品を正確な位置に組み付けます。

スクリュー締め付けロボット

ネジやボルトの締め付け作業を、高い精度と再現性で自動化します。

このようにロボットの導入により、高精度な作業を効率的に行うことができます。

検査工程：外観や機能の自動検査

検査工程では、ビジョンセンサーやレーザー測定機など、高精度な検査装置を搭載したロボットが活躍します。

自動車の外観検査では、ロボットアームに取り付けられたカメラが車体を走査し、塗装の乱れや凹凸の有無を自動で検知。こうした目視検査に加え、機能検査も自動化されています。

例えば、以下の検査はロボットが自動で行います。

• ドアの開閉動作検査
• ウィンドウの作動検査
• ブレーキやギアの動作検査

自動検査により、人手を介さずに高精度な品質管理が可能になります。検査の自動化で、人件費の削減や検査ミスの防止、作業の効率化が図れます。

初期投資コストが高い

自動車製造ラインにロボットを導入する際の最大の課題が、高額な初期投資コストです。ロボットの本体価格は数百万円から数千万円と幅がありますが、周辺機器の導入費用を含めると億単位の投資が必要になる場合があります。

このように、ロボット1台を導入するだけで多額の初期投資が必要となり、中小企業には大きな負担となります。しかし、長期的には人件費の削減や生産性の向上により投資を回収できるメリットもあります。

プログラミングや保守の専門性が必要

ロボットを導入する際には、プログラミングと保守管理の専門性が必要不可欠です。

プログラミングについては、ロボットに指示を与える専用のプログラムを組む必要があります。この作業は高度な技術を要するため、プログラミングの経験と知識のある専門家に依頼することが賢明でしょう。

一方、導入したロボットは定期的なメンテナンスが欠かせません。

メンテナンス作業の種類には以下のようなものがあります。

• 動作確認、部品の点検・交換
• 故障時の原因究明と修理
• 新しい機能の追加やソフトウェアのアップデート

このように、ロボットの保守管理にも高度な専門性が求められます。企業内にそうした人材がいない場合は、メーカーによる保守サービスを利用するなどの対策が必要となります。

安全対策が不可欠

ロボットを導入する際には、安全対策が不可欠です。想定外の動作によりロボットアームが暴れた場合、人的被害が発生するおそれがあります。対策としては以下の2点が重要です。

危険エリアの設定

ロボットの動作範囲を事前に設定し、フェンスなどでエリアを区切ります。作業者の立ち入りを制限することで、接触の危険性を減らせます。

非常停止機能

万が一の際に、ロボットの動作を手動で強制停止できる機能が不可欠です。作業エリア内外に非常停止スイッチを設置します。

安全確保のうえで、自動化のメリットを最大限に活かすことができます。

従業員のスキル転換が必須

ロボット導入による自動化は、従来の人手作業に頼っていた業務を大幅に置き換えることになります。そのため、従業員に対しては新たな業務に対応できるスキル転換が求められます。

例えば、従来の生産ラインの監視業務から、ロボット制御やメンテナンス業務への移行が必要となります。この場合、以下のようなスキル習得が重要となります。

• ロボットプログラミング
• ロボット制御システムの操作
• ロボット保守・点検技術

企業としては、ロボット導入に先立ち、従業員への研修の実施や、新卒社員の採用基準の見直しなどを行う必要があります。自動化が進むほど、単純作業の人手は不要となり、高度な技術を有する人材の確保が鍵となるためです。

計画の甘さ

適切なシステムを選定せず導入計画も甘いと、プロジェクトが遅延したり、期待した効果が出なかったりします。

人材不足

新しいシステムの操作やメンテナンスに必要な人材が不足すると、トラブル対応が遅れ、生産が止まってしまう可能性があります。

柔軟性の欠如

市場や需要の変化に対応できないと、せっかく導入したシステムを活かしきれない可能性があります。

初期投資の過大評価

自動化には多額の費用がかかりますが、その費用対効果を十分に検討しないと、経営に大きな負担となる可能性があります。

従業員の不安

自動化によって仕事がなくなるのではないかと、不安に思う従業員のフォローアップも重要です。

段階的な導入

一度に全工程を自動化するのではなく、優先度の高い工程から順に導入しましょう。小規模な実証実験を行い、効果を確認しながら徐々に拡大していくことをおすすめします。

従業員の理解と協力

自動化の目的や期待される効果を従業員に丁寧に説明しましょう。従業員の意見や提案を積極的に取り入れ、現場の知恵を活かします。

適切な教育・訓練

ロボット操作やプログラミングのスキルを持つ人材を育成しましょう。定期的な研修を実施し、技術の進歩に対応できる体制を整えます。

安全性の確保

人とロボットの協働作業における安全基準を明確にしましょう。センサーや安全柵の設置など、適切な安全対策を講じることが大切です。

コスト管理

初期投資だけでなく、運用・保守コストも含めた総合的な費用対効果を検討しましょう。エネルギー効率の高い設備を選択し、ランニングコストの削減を図ります。

データ活用

生産データを収集・分析し、継続的な改善につなげましょう。

DESIGN CONNECTSの強み

豊富な経験と実績

数多くの自動車工場の自動化ラインを設計提案してきた実績があります。複雑な工程にも柔軟に対応できます。

高品質な設計

最新の技術とノウハウを用いて、高品質かつ効率的な自動化ラインを設計します。

お客様目線の提案

お客様のニーズを第一に考え、最適な自動化ソリューションをご提案します。

細かな対応

お客様の要望に合わせて、細かな機械部品まで設計提案できます。

製造現場での作業効率化や品質管理の問題にお困りの方々は、ぜひDESIGN CONNECTSの技術力とサービスをご活用ください。お客様の目標達成を全力でサポートし、より効率的で効果的な工場運営を実現いたします。まずは、お気軽にお問い合わせください。