【業務効率化】工場自動化のメリットは?今後の課題と導入事例をご紹介

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工場自動化のメリットは?今後の課題と導入事例をご紹介

デジタル技術が大きく発展しており、日々の業務もより効率的にこなせるようになってきました。中には、AIやディープラーニングによる自動化が進んでいる企業も少なくありません。その影響範囲は、IT業界に限った話ではなく、製造業などの工場自動化まで普及しています。実は、製造業の工場自動化は得られる効果が大変大きく、今後のデジタル社会を生き抜くうえで、重要な役割を担っているのです。
今回は、工場自動化のメリットや今後の課題、実際の導入事例を解説します。現状把握し、自動化の足掛かりになれば幸いです。

工場自動化とは

そもそも工場自動化は、ファクトリーオートメーション(FA)とも呼ばれ、生産ラインの自動化を意味しています。

従来のライン作業は単調な作業を繰り返すことが多く、ヒューマンエラーの発生率が高いことや、品質のばらつきやコストの増加などが課題です。工場自動化により、これらの問題が解決できる可能性が高くなり、生産効率の改善に繋がります。
また、工場自動化を導入する際に、指標となる自動化レベルがあります。自動化レベルは、5段階のレベルに分類され、そのうちのレベル3と4が自動化に該当します。自動化前の現状を正しく把握し、何を・どこまで自動化するのか目標を定める際に活用することが、工場自動化の成功への秘訣です。自動化レベルは生産ラインの課題を解決するうえで、重要な役割を担っているので、事前の確認を怠らないようにしましょう。

自動化レベルの指標

レベル定義大分類技術例
0自動化なし手工業
1作業支援機械化電動機器、空圧機器、油圧機器など
2部分作業自動化機械化電動機器、空圧機器、油圧機器など
3工程自動化自動化PLCなどの制御機器
4高度自動化自動化センシング、通信、ネットワーク
5完全自動化自動化AI、ディープラーニング

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工場自動化が発展する背景

工場自動化が発展する背景に以下の2つが挙げられます。

深刻な人材不足
テクノロジーの発展と浸透

深刻な人材不足

少子化が進み、生産年齢人口の減少が顕著な中、製造業でも深刻な人材不足が顕在化しつつあります。2019年版ものづくり白書によると、人材確保に何らかの課題があると答えた企業は94.8%となっており、特に技能人材の確保が課題となっている企業は55%にまで及んでいます。生産年齢人口の減少が進むことで「熟練の職人技術」が失われていきます。人材不足が深刻化する中、求められる人材も抜本的に変化しており、育成コストをかけずに手を動かせる人材やITリテラシーの高い人材の確保が優先されているため「熟練の職人技術」の継承が困難になっています。
工場自動化は、これらの問題を総合的に解決できるのです。

食料の増産やロスの削減

Society 5.0は、食料の増産やロスの削減も目標にしています。消費者庁は、2017年度における国内の食品ロスは612万トンと発表しました。世界全体で見ると、年間13億トンの食品ロスが発生し、生産した食料の約3分の1が廃棄されています。今では、食料問題は世界的な課題となっており、食料の増産やロスの削減は必須です。
Society 5.0では、デジタル技術を導入した「スマート農場」を目指しており、農業の活性化と食料の増産やロスの削減に期待できます。

人手不足の解消

現在は、デジタルトランスフォーメーション(DX)が提唱されており、デジタル化を取り巻く環境は大きく発展しています。中でもAI・IoTを筆頭に様々な技術が複合的に活用されるようになり、第4次産業革命の到来とも言われています。
第4次産業革命は、技術開発を中心とした知識集約型産業であり、現状は情報処理や医療、教育の分野で活用が進んでいますが、今後は製造業でもデジタル化が進むことが予見されています。
今後益々、各方面でデジタル化が顕著となるため、製造業が今後のデジタル社会で生き残るためには、早急なデジタル化を進める必要があるのです。

第4次産業革命の展開

現在は、デジタルトランスフォーメーション(DX)が提唱されており、デジタル化を取り巻く環境は大きく発展しています。中でもAI・IoTを筆頭に様々な技術が複合的に活用されるようになり、第4次産業革命の到来とも言われています。
第4次産業革命は、技術開発を中心とした知識集約型産業であり、現状は情報処理や医療、教育の分野で活用が進んでいますが、今後は製造業でもデジタル化が進むことが予見されています。
今後益々、各方面でデジタル化が顕著となるため、製造業が今後のデジタル社会で生き残るためには、早急なデジタル化を進める必要があるのです。

工場自動化のメリット

工場自動化は様々なメリットがあり、次の4つは特に大きな効果が見込めます。

人手不足の解消
人件費の削減
生産性・品質の向上
危険な作業の代替

人手不足の解消

2019年版ものづくり白書の通り、製造業でも人手不足が懸念されており、人材確保が難しくなっています。工場勤務の根底にマイナスなイメージを持つ人も多く、また、業種によっては危険を伴う作業も存在するため、工場で働きたいと考える人が減少していることも事実です。
工場自動化が進めば、必要最低限の人材を確保するだけで作業ができるようになるため、人手不足の解消に繋がります。

人件費の削減

最近では、人件費の上昇が問題視されていますが、工場自動化により、人件費の大幅な削減が期待できます。工場内での作業者を必要最小限に抑えることができ、突発的に人材確保が必要な場合でも、慌てず対処することができます。

生産性・品質の向上

製造業において、生産性や品質管理にの指標となる要素が4つあります。
それぞれ「Man:人」「Machine:設備」「Material:材料」「Method:方法」を意味し、4つの要素を4Mと呼びます。4Mは生産ラインの適切性や出来上がった製品の品質に関わる重要な要素となっています。どれか1つでも欠けてしまうと、品質トラブルを招いてしまう恐れがありますが、工場自動化により、4M全ての要素が担保できるようになります。

危険な作業の代替

工場での作業は、少しのミスが怪我に繋がったり、場合によっては命に関わる危険性があります。季節によっては、熱中症や風邪などのリスクもあります。工場自動化によって、人では危険が伴っていた作業も、安心して作業を進めることができ、怪我の心配がなくなります。

工場自動化の導入事例

工場や生産ラインの自動化が進んでいる企業は多数存在し、幅広く自動化が実現されています。
実際の導入事例を3つ解説します。

アイコム:多品種少量生産の自動化を実現

無線機メーカーのアイコムは、ロボットを導入することで多品種少量生産の自動化を実現しました。4台のロボットのうち、2台は固定で組み立て作業を担当し、残りの2台は搬送作業を担当しています。搬送用の2台は、ロボットに部品を運ぶ役割と無線機を検査装置に出し入れする役割に分担されます。
4台のロボットにより、生産工程が異なる2種類の無線機でも生産設備を変えずに対応できるようになりました。

アイリスオーヤマ:生産ラインの無人化を実現

アイリスオーヤマの工場では、自動化による生産ラインの無人化を実現しています。主にLED照明を生産している工場で、製造から出荷までの工程が自動化されています。
工場は6階建ての大規模な工場ですが、実質の作業者は約50名程度で、1つのラインに1人の作業者がいれば問題なく稼働できるという状況に発展しました。近い将来、リモートでの制御も可能になることが予見されています。

ダイヘン:自動搬送機が重い荷物を搬送

大型自動搬送機を開発しているダイヘンでは、ロボットが自動で搬送しています。搬送用のロボットにはAIが導入され、工場内のデータを元に走行経路を特定することで、様々な地点に搬送できるようになっています。ロボットは360度の感知センサーが搭載されており、障害物に接触することなく搬送できるのです。
従来であれば、重い荷物の搬送にはクレーンやフォークリフトなどが必要で、使用するには特定の資格が必要でしたが、ダイヘンはこれらの問題を解決できるようになったのです。

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工場自動化に関する今後の課題

工場自動化は、従来の慣習を覆す画期的な技術ですが、その背景には無視できない課題も存在します。
例を挙げると、次の3つが該当します。

機器の操作者・管理者の育成
繊細な作業の実現
システム障害やエラー発生の懸念

機器の操作者・管理者の育成

工場自動化の機器は複雑である程度の知識がなければ正しく操作することができません。
また、生産ラインの大部分を自動化している場合は、機器のメンテナンスを含めた管理を徹底する必要があります。技能面の育成だけでなく、機器方面に関する育成も進めなければいけません。従来とは異なる人材確保が必要となるのです。

繊細な作業の実現

工場の自動化はAIやディープラーニングと異なり、どうしても作業者による介入が必要です。
例えば、機器のメンテナンスや管理、細かい作業の確認や修正など、機械での自動化は難しい領域があります。
これらの自動化はAIやディープラーニングの導入によって解決できるため、将来的にこれらの導入を検討している場合は、自動化導入前にベンダーに相談することをおすすめします。

システム障害やエラー発生の懸念

工場を自動化することでヒューマンエラーは削減できますが、その反面、システム障害やエラー発生の懸念があります。これらはベンダーによるサポートが保証されていますが、定期的にメンテナンスや機器交換などを意識して運用することが重要です。万が一、障害が発生すると、生産数の減少や業務の進捗に影響があるため、自動化したシステムを監視する専門の企業に運用面をサポートしてもらうことも選択肢の1つです。
また、自動化が実現することで、システムのバージョンアップやシステムメンテナンスを疎かにする傾向があります。

まとめ

今回は、工場自動化のメリットや今後の課題、実際の導入事例を解説しました。工場自動化は大きなメリットがある反面、課題も明確に存在します。今後のデジタル社会で生き残るためには、自動化を導入して終わりではなく、残りの課題の解決方法を模索することも大切です。

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