【工場・機械】自動化・無人化で変わる「人」の役割と必要な機械設備
【工場・機械】自動化・無人化で作業員の役割は大きく変化!必要な機械設備は?
工場などの製造業の現場において、生産性向上のために自動化と無人化を進めることが不可欠となっています。人件費の削減や効率化の向上など様々なメリットが期待できますが、一方で人的関与が減ることで新たな課題も生じます。
こちらでは、自動化・無人化で変わる「人」の役割、自動化・無人化に必要な機械設備についてご紹介します。
自動化・無人化で変わる「人」の役割
現場作業員の削減
製造現場における自動化・無人化の進展により、従来人手に頼っていた現場作業が機械化されます。その結果、現場作業員の必要人数が大幅に削減されることが見込まれています。
例えば、次のような作業が自動化・無人化されると予想されます。
- 製品の搬送作業
- 製品の組立作業
- 製品の検査作業
このように、現場作業員に代わり、ロボットやコンベアシステム、自動化ラインなどの機械設備が現場作業を担うようになります。現場作業員の仕事は、これらの機械設備の遠隔監視や保守といった高度な技術を要する業務へとシフトしていくことになるでしょう。
遠隔監視・保守への移行
製造ラインの自動化・無人化が進むと、現場作業員の役割は大きく変わります。従来の現場作業から、カメラやセンサーで収集したデータを活用した遠隔監視・保守への移行が求められるのです。
例えば、以下のような業務が想定されます。
- AIを活用した異常検知と対応指示
- クラウドを経由した遠隔地からの操作・制御
- ARを使った保守作業の遠隔支援
このように、製造現場の作業員には、ITスキルと高度な専門知識が必要となります。一方で、危険作業の削減などメリットもあり、働き方の変革も伴います。
高度な技術者の必要性
製造現場の自動化・無人化を進めていくうえで、高度な技術を持つエンジニアの存在が不可欠です。自動化・無人化を実現するためには、ロボットや各種自動化機器を適切に設計・導入・運用できる専門知識が求められます。
例えば以下のような技術者が必要となります。
- ロボット技術者:ロボットの設計・製作・プログラミング
- 制御技術者:自動化ラインの制御システム設計・開発
- 生産技術者:工程の分析・設計による生産性向上
このように製造業の自動化・無人化を進めるには、機械工学や電気電子工学、制御工学、ソフトウェア工学などの専門性を持った高度な技術者が必要不可欠です。
工場の自動化メリット~安全性~
工場の自動化を進めると、どうしても「安全対策にかけられる工数が減るのではないか」という心配が出てくるかもしれません。しかし、実は逆で、自動化は安全性を高める効果が期待できます。
工場の自動化で安全性が高まる理由
危険な作業の代替
重いものを持ち上げたり、高温の場所での作業など、人が行うと危険が伴う作業をロボットや自動機械に任せられます。
ミスを減らす
人の手による作業は、どうしてもミスが起こりやすいものです。自動化することで、ミスによる事故のリスクを減らすことができます。
作業環境の改善
騒音や振動が大きい作業環境など、人の健康に悪影響を与えるような環境での作業を減らすことができます。
自動化による安全性の向上で得られるメリット
- 労働災害の減少:従業員の安全を守り、労働災害を減らせる
- 製品品質の向上:ミスが減ることで製品の品質が向上し、不良品削減につながる
- 従業員のモチベーション向上:危険な作業から解放され、より創造的な仕事に携われることで、従業員のモチベーション向上が期待できる
工場の自動化は、生産性向上だけでなく、従業員の安全確保にもつながる、一石二鳥の取り組みです。自動化によって、より安全で快適な職場環境を実現し、企業全体の成長に貢献することができます。
自動化・無人化に必要な機械設備
ロボット(搬送、組立、検査など)
製造現場の自動化・無人化を実現するうえで、ロボットの活用は欠かせません。ロボットは、従来人手に頼っていた様々な作業を自動化できるだけでなく、高い精度と再現性を実現できます。
搬送用ロボット
部品や完成品の搬送を行うロボットで、コンベアシステムと連携しています。部品や製品を高速かつ正確に移動させることができ、ラインの効率を大幅に向上させます。また、センサーと連携することで、物品の不具合検知や、搬送経路の最適化も可能となっています。
組立用ロボット
複雑な組立作業を高速かつ高精度で行えるロボットで、柔軟な動作が可能です。部品の位置や向きを自在に変えながら、高速かつ高精度に組み立てを行うことができます。また、力覚センサーを備えているものもあり、部品同士の干渉を感知して無理な力をかけないよう制御することで、製品の品質低下を防ぐことができます。
検査用ロボット
製品の外観や寸法の検査を自動化し、ミスを防止するロボットです。従来の人の手による検査では見落としや判断ミスが発生しやすかったのに対し、ロボットによる自動検査は極めて正確で、品質管理の強化に大きく貢献しています。また、検査の自動化により、人手を他の付加価値の高い作業に割り振ることも可能となり、生産性の向上にもつながっています。
このように、ロボットは製造現場における自動化・無人化に欠かせない存在となっており、生産性の大幅な向上に貢献しています。今後もロボット活用のニーズは高まっていくことが予想されます。
コンベアシステム
製造現場での自動化・無人化に欠かせないのがコンベアシステムです。コンベアとは、ベルトやローラーなどを用いて物品を搬送する装置のことで、以下のようなメリットがあります。
- 連続的に運搬できるため、作業の効率化が図れる
- 自動化が容易で、人手を介さずに運搬できる
- ラインの長さに合わせてレイアウトが自在
搬送物の大きさや重量に応じて、様々な種類のコンベアが用意されています。また、曲がり角や傾斜、垂直搬送に対応したコンベアを組み合わせて、最適なシステムを構築することができます。
自動化ライン(加工、組立、包装など)
生産現場における自動化・無人化では、様々な工程を自動で行うライン化が進んでいます。
例えば、部品の加工工程では、以下のような自動化ラインが活用されています。
- 切削加工機の自動化ライン
- 板金加工の自動化ライン
- プレス加工の自動化ライン
また、製品の組立工程では、部品の供給、ロボットによる組立、検査まで一貫して自動化された組立ラインが導入されています。さらに、製品の包装工程でも、自動計量、箱詰め、ラベル貼り付けなどを自動化した包装ラインが実現されています。
こうした自動化ラインにより、製造業における生産効率と品質の大幅な向上が期待されています。
無人搬送車(AGV)
AGV(Automatic Guided Vehicle)は、1980年代から生産現場を中心に導入が進められてきた無人搬送車です。バッテリーで動力を得て、あらかじめ設定された走行ルートに沿って自動で走行し、人手による運搬作業の自動化・省力化を実現します。
代表的な搬送方式には以下のようなものがあります。
搬送方式 | 特徴 |
---|---|
けん引型 | 後ろに台車を連結して引っ張り搬送。低コストで大量搬送可能。 |
潜り込みけん引型 | 台車に昇降ピンでひっかけ自動脱着。省人化に優れる。 |
リフトアップ型 | パレットを持ち上げて搬送。フォークリフト作業の自動化。 |
自動移載型 | コンベアとの連携で移載を自動化。省人化に貢献。 |
このようにAGVには様々な搬送方式があり、用途に合わせて適切な方式を選択することが重要です。
センサー、カメラ、AIシステムなど
製造現場の自動化を支えるのが、様々なセンサーやカメラ、AIシステムです。
センサーは、温度や圧力、振動などの物理量を検知し、機械の状態を監視します。また、カメラは製品の外観検査や作業工程の監視に役立ちます。
製造現場で活用されるAIシステム例
- 外観検査:画像認識AI
- 予知保全:機械学習による異常検知
- 制御最適化:強化学習によるパラメーター調整
このように、AIシステムは検査や保守、制御の高度化に貢献しています。人手に頼らず、高度な自動化を実現するには、これらのデジタル技術の導入が不可欠です。
自動化機械の導入による工場の生産性向上と投資対効果
自動化機械の導入は、工場の生産性を大幅に向上させる可能性を秘めています。しかし、その効果を最大限に引き出すためには、適切な投資判断と綿密な計画が不可欠です。
自動化による主な生産性向上効果は、以下のとおりです。
- 作業時間の短縮
- 品質の安定化
- 生産量の増加
- 人件費の削減
これらの効果により、長期的には大きな投資対効果が期待できます。
自動化導入前後を比較すると、一般的に以下のような変化が見られます。
- 1日の生産量の増加
- 不良品率の低下
- 必要な作業員数の減少
ただし、自動化機械の導入には多額の初期投資が必要です。そのため、投資回収期間を慎重に検討する必要があります。
- 投資回収期間の計算方法:投資回収期間=初期投資額÷年間コスト削減額
この計算結果をもとに、各企業の状況に応じて適切な投資判断を行うことが重要です。
自動化による生産性向上と投資対効果を最大化するためには、導入前の綿密な計画立案と導入後の継続的な改善が鍵となります。また、自動化の対象となる工程や製品の特性、市場動向なども考慮に入れ、総合的な判断を行うことが求められます。
DESIGN CONNECTSは製造業の未来を創造するパートナーです!
DESIGN CONNECTSは、「工場の未来を創造する」をモットーに、機械設計を通して製造現場の自動化・無人化を支援しております。これまで数多くの工場の課題に向き合い、独自のノウハウを蓄積してきました。DESIGN CONNECTSの強みは、工場の規模や工程、扱う製品に応じて最適な自動化設備を設計できることです。搬送、組立、検査など、あらゆる工程に対応可能な機械設計力で、生産効率の向上やコスト削減に貢献いたします。
さらに、細かな機械部品など、顧客の要望にも柔軟に対応できる点が評価されております。例えば、従来の規格品では対応できなかった特殊な形状の製品を扱う工程においても、独自の設計で自動化を実現いたします。
「人手不足の解消」「生産性の向上」「品質の安定化」など、製造業における課題は山積みです。DESIGN CONNECTSは、顧客のニーズを丁寧にヒアリングし、最適な自動化ソリューションを提供することで、これらの課題解決をサポートしております。
工場の自動化や無人化を検討している方は、ぜひ一度お問い合わせください。製造業の未来を創造するために、DESIGN CONNECTSは全力でサポートいたします。
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