【工場の自動化】製造現場での人とロボットの最適な分担術！段階的アプローチと事例

ロボットに適した単純作業の自動化

製造現場における自動化では、まず人間が行っている単純作業に着目することが重要です。このような単純作業をロボットで置き換えることで、人的リソースを高度な作業へシフトさせられます。

具体的には以下のような作業が挙げられます。

• 部品のピッキング
• 製品の搬送
• 簡単な組立作業

これらの作業をロボットで行えば、人手不足の解消や作業の質の向上、作業の効率化などが期待できます。ロボット導入の際は、安全対策を施した上で人間とロボットの最適な役割分担を見極めることが大切です。

人間に適した高度な作業への振り分け

製造現場で人間とロボットの役割を適切に分担することが重要です。ロボットは単純作業に適していますが、人間は創造性や判断力を必要とする高度な作業に長けています。

例えば、以下のような作業は人間に任せるのが適切でしょう。

• 新製品の設計や開発
• 品質チェックにおける最終判断
• トラブルシューティングなどの問題解決
• 作業の改善提案や創意工夫

このように、ロボットには単純作業を、人間には高度な作業を振り分けることで、製造現場の自動化と生産性向上を両立できます。

協働ロボットによる人間とロボットの協業

協働ロボットは、人と同じ作業空間で安全に作業できるよう設計されています。人に対する安全機能を搭載し、接触時に停止したり、動作速度を抑えたりと安全面に配慮されています。丸みを帯びた筐体でケガのリスクも低減されています。

また、センサーやAIの進化により、ロボットが周辺環境を自律的に把握しながら、安全かつ効率的に動作できるようになりつつあります。

このように協働ロボットは、

• 単調な作業や重労働を代替
• 人が高度作業に専念できる

といったメリットがあり、人とロボットが得意分野で協業することで、生産ラインの効率化が図れます。

さらに、IoTの活用で人の作業状況を把握しながら、ロボットを最適なタイミングで連動させ、人とロボットの円滑な協働作業を実現できます。

一部手作業から始める

生産ラインの一部工程から手作業を自動化に置き換えていくのがおすすめです。例えば、以下のような単純作業から始めます。

• 部品のピッキング（取り出し）作業
• 部品の移動作業
• 組立作業
• 検査作業

初めは人手が不足している工程から自動化を進めていきましょう。手順を追って徐々に自動化の範囲を広げていけば、大掛かりな投資リスクを避けられます。また、社内に自動化のノウハウを蓄積することもできます。

完全自動化はゴールとして最終的に目指しますが、まずはできる範囲から小さなステップで始めることが大切です。そうすれば、より確実に省人化を実現できるはずです。

徐々にロボット導入を進める

製造ラインの自動化を進める際には、一気に全ての作業をロボット化するのではなく、段階的に導入することが推奨されます。まずは比較的単純な作業から部分的にロボット化を始めます。例えば、以下のような作業が該当します。

• 部品のピッキング作業
• 組立作業の一部
• 製品の検査作業

このように人手に頼っていた単純作業から自動化を進め、徐々にロボットの導入範囲を広げていきます。その後は人とロボットの協働が求められる複雑な作業にも、協働ロボットを投入することで自動化を推し進めることができます。

最終的には完全自動化された製造ラインを実現できるよう、着実にロボット導入を重ねていきましょう。

最終的な完全自動化を目指す

最終的に完全自動化を目指す場合、当初は一部の作業工程のみを自動化し、徐々にロボット導入を進めていくことでスムーズな移行ができます。まず単純作業から自動化を進め、複雑な作業は人間が担当します。自動化と人間作業を組み合わせることで、生産性向上と品質確保の両立が図れます。

・自動化の段階的導入イメージ：手作業→単純組立のロボット化→検査のロボット化→完全自動化

人間は高度な作業に専念できるため、スキルアップにもつながります。製造業における自動化は、生産性向上に加え、品質の安定化や人手不足の解消にも役立ちます。

組立作業のロボット化で品質向上

製造業における組立作業は、人手による作業に頼らざるを得ない領域でした。しかし、力センサーやビジョンセンサーなどの技術の進化により、組立作業をロボットに置き換えることが可能になってきています。

例えば、コネクターの挿入作業では、ロボットの力センサーによりコネクターへの最適な押し付け力を検知し、確実に挿入できるようになりました。

また、ビジョンセンサーを活用することで、部品の位置ずれを検知し、ロボットが補正しながら高精度な組立作業を実現できます。このようにロボット導入により、組立作業の品質が大幅に向上するのです。

ピッキング作業の自動化で効率化

製造現場におけるピッキング作業は、作業者が製品や部品を取り出す単純作業ですが、大量の品目を取り扱う必要があり、ミスが発生しやすい作業です。このピッキング作業の自動化には、ロボットアームを使う方法があります。

ロボットアームは正確な位置決めが可能で、ピッキング作業に適しています。また複数のロボットアームを導入すれば、並列処理も可能となり、生産性が大幅に向上します。

ロボットを導入することで、生産効率が数倍に向上する事例も見受けられます。

製品検査のロボット化で精度向上

製品検査工程では、人的ミスによる不良品の見逃しが課題となっています。そこで、人工知能（AI）を活用した自動検査システムの導入が有効です。

AIカメラは画像認識能力に優れ、ミクロンレベルの微細な欠陥まで検出可能です。また、検査結果を画像データとして記録・蓄積できるため、トレーサビリティの向上にもつながります。

さらに、検査工程にロボットアームを組み合わせることで検査と選別作業を自動化できます。検査後の製品を、合格品・不良品に自動で振り分ける仕組みが構築できるのです。

つまり、AIカメラとロボットアームの協働により、検査の高精度化と作業の自動化が両立します。これにより、高品質な製品を効率的に生産できるようになるのです。

• 人手不足な工程：人が長時間作業している工程や、人材確保が難しい工程
• 不良品が多い工程：品質に問題が発生しやすい工程
• 危険な作業：重いものを持ち上げたり、高温の場所で作業したりするなど、人が行うと危険が伴う作業

なぜ単純作業から始めるのか

• 導入が比較的簡単：複雑な工程よりも、単純な作業の方が自動化しやすい
• 費用対効果が高い：高価な設備投資を抑え、少ない費用で効果を実感できる
• リスクが少ない：万が一うまくいかなかった場合でも、大きな損失を防ぎやすい

製造ライン自動化の具体例

• 部品のピッキング：ロボットアームで部品を箱から取り出す
• 製品の搬送：コンベアを使って製品を次の工程へ運ぶ
• 簡単な組立作業：ネジ締めや部品の挿入など、単純な組み立て作業

生産性の飛躍的向上

• AIやIoTを活用した高度な自動化により、生産効率が大幅に向上する
• 24時間365日稼働可能な生産ラインにより、生産量が増大する

高品質・高精度な製品製造

• ロボットによる精密な作業で、製品の品質と精度が向上する
• AIを用いた品質管理システムにより、不良品の発生を最小限に抑えられる

柔軟な生産体制

• 多品種少量生産にも対応可能な柔軟な生産ラインが実現する
• 需要の変化に迅速に対応できる生産システムが構築される

働き方の変革

• 危険・過酷な作業から解放され、労働環境が改善される
• 人間はより創造的・戦略的な業務に集中できるようになる

新たな価値創造

• データ分析にもとづく製品開発や顧客ニーズへの対応が可能になる
• 製造業とサービス業の融合による新たなビジネスモデルが生まれる

環境負荷の低減

• 省エネルギー・省資源の生産システムにより、環境への負荷が軽減される
• 廃棄物の削減や再利用が進み、循環型の製造プロセスが実現する