CNC工作機械で利益を最大化：多品種少量生産とバッチ生産の実証済み戦略

CNC工作機械からより多くの収益を得たいとお考えですか？ 今日のオンデマンド製造ニーズ、すなわち多品種少量生産（HMLV）とバッチオーダー生産への対応として、いかに導入できるかをご検討ください。

大量生産の産業製造時代から現在に至るまで、CNC工作機械メーカーは製造トレンドの進化に対応するため、継続的な適応と革新を迫られてきました。

業界では、生産部品の需要に劇的な変化と発展がありました。ワンオフの単品、特定数量の部品、大量生産、そして再びバッチ生産へと、その範囲は多岐にわたります。

近年、生産需要は「受注生産」と「オンデマンド」製造、すなわち多品種少量生産（HMLV）およびバッチオーダー製造へとシフトしています。

HMLV製造では、1個から最大50個程度の低在庫が求められ、バッチオーダーでは1〜10個から500〜1,000個の繰り返し生産オーダーが対象となります。

多品種少量生産（HMLV）：CNC加工で考慮すべきポイント

受注生産とも呼ばれる多品種少量生産（HMLV）は、多品種の製品を少量ロットで製造するプロセスです。多くの場合、特定の品質要件を持つユニークで複雑な製品を必要とする業界で用いられます。

HMLV需要を牽引する要因

半導体製品メーカーやその他の急速に変化する分野でますます人気を集めているHMLV生産は、変動する需要に対応しながら、在庫を削減またはゼロ在庫化するのに役立ちます。

これによりリソース管理が改善されます。在庫は眠っている資金だからです。ただし、現在のパンデミックが示したように、手元に在庫がないことも災いとなり得ます。物流サプライチェーンが断絶すれば、ジャストインタイム（JIT）製造は機能しなくなる可能性があります。少量オンデマンド生産であるHMLVは、こうした状況に最適です。

HMLV生産は、近年の製品ライフサイクルの短縮化にも有効です。

例えばエレクトロニクス市場を見てみましょう。かつては部品が10年以上保管されることもありました。現在、電子部品の最大保存期間は良くて3〜5年です。この間に製品設計と使用技術は劇的に変化します。12ヶ月前のスマートフォンが「古い」と見なされる時代です！

これら両要因（低在庫・ゼロ在庫、高速な製品サイクル）が製造を根本的に変え、部品サプライヤーにとってHMLV生産技術の導入を実現可能かつ実用的なものにしました。

中小規模部品メーカーのためのHMLV

今日、中小規模製造企業がより小さなバッチオーダーを受けるのは一般的です。これらのオーダーは時間の経過とともに繰り返される場合もあれば、形状・仕様・材質が異なる多くの部品オーダーを受ける場合もあります。

中小部品メーカーにとって、HMLV生産のような柔軟な生産体制が好まれます。工作機械と自動化システムを組み込んだこうした体制は、全く異なる一連の部品を同時に処理するように設計されています。

これらの部品オーダーは一桁から数十個、あるいはオーダーあたり最大500個程度です。これらを同量または異数量で、時期をずつして繰り返し生産できるようプログラミングする必要があります。

HMLV導入事例：航空宇宙・半導体部品メーカー

CEO/マネージングディレクター
航空宇宙・半導体部品製造、シンガポール

課題：スペースと人手不足

A社は主にスタンドアローンのCNCマシニングセンタと少数のCNC旋盤で、非常に成功した部品製造会社を運営していました。生産は2交代制で、各10時間稼働です。

しかし時間の経過とともに、スペースと熟練労働力の両面で大きな制約に直面しました。シンガポールでは、訓練されたCNCオペレーターの採用と定着が困難です。半導体加工部品の需要が顧客から急増している中、CEO/マネージングディレクターにとってこれは特にフラストレーションのたまる状況でした。

解決策：ワキノ D2-5AX + 自動ワークピースチェンジャー AWC 20

課題解決のため、A社はワキノの5軸マシニングセンタ D2-5AX と自動ワークピースチェンジャー AWC 20 への投資を決定。このセットアップは、HMLV生産をはじめとする柔軟な製造ニーズに最適です。

この新体制で、A社は同一設計の20個、または全く異なる20個の部品を1セットアップで加工できます。さらに、CNC工作機械を実質的に24時間稼働させられ、生産性と収益性が大幅に向上しました。

それだけではありません。機械オペレーターは、ワキノ D2-5AX が自動的に必要部品を加工している間、他の機械で並行作業が可能です。これにより1日残り4時間のギャップを埋めるだけでなく、オペレーター不足によるダウンタイムを完全に排除しました。

この新体制のおかげで、同社の生産性と利益は向上しました。今では、顧客から緊急部品の依頼があっても、その部品を自動化システムで優先的にフィルタリングし、緊急オーダーへの対応時間を劇的に短縮できます。5軸ポジショニング機能のおかげで、過去なら断っていた案件も受注可能になりました。

成果に満足したA社は、次により大型の5軸マシニングセンタ、D3-5AX（自動パレットシステム APC 7/14 または 21ステーション、ワキノ製）を検討しています。

バッチオーダー生産：CNC加工で考慮すべきポイント

バッチオーダーとは、特定数量の部品に対する繰り返し生産オーダーのことです。1〜10個から、単一オーダーで1,000個まで幅広く対応します。

バッチ生産では、同一形状部品の急速生産がしばしば行われ、各部品が製造工程の各段階を別々に通過します。このようなシナリオでは、前のバッチがその工程に残っている間、次のバッチを新しい段階で開始することはできません。

かつては、部品メーカーが1台または複数の工作機械（CNC旋盤やフライス盤）を、専用設計の治具を用いて複数の異なるセットアップで準備する必要がありました。各セットアップは1人のオペレーターが1台の機械で担当していました。

今日では、こうしたバッチオーダーを単一セットアップで実行できます。例えば、4+1軸マシニングセンタ（D2-5AX/D3-5AX）を用いれば可能です。

自動ワークピースチェンジャー（AWC）の助けにより、オペレーターは機械とシステムをセットアップし、独立稼働させられます。オペレーターは工程を時々監視し、必要に応じて新しい工具に交換し、完成品を取り出し、自動化システムに新しい原材料を供給するだけで済みます。

その間、オペレーターは2台目、あるいは3台目の機械/システムを担当できます。

同一形状の複数部品、あるいは全く異なる複数部品を生産するには、CNC加工システムが生産工程中に適切な切削工具へ切り替えられるかが鍵です。ここで自動工具交換装置（ATC）が活躍し、より複雑な部品の製造を可能にします。

自動工具交換装置（ATC）に必要なステーション数は？

ほとんどのお客様の要件とアプリケーションは、60ステーションのツールマガジンで対応可能です。例えば、単一の5軸マシニングセンタ D2-5AX/D3-5AX に ATC 60 または AWC 8/20 を組み合わせた構成などです。

より複雑な部品製造の必要がある場合、90、120、さらには320ステーションの大型ATCが検討されます。しかし、エンドユーザーには予算制約があるため、こうした大型・高柔軟性ATCはしばしば規模や台数を縮小されます。また、長期間ツールホルダーを保管すると、テーパーに埃や汚れが沈着し、ランアウト精度に悪影響を及ぼすため、現実的ではありません。120本のツールホルダーと切削工具でマガジンを満たすには、多額の投資も必要です。

単に大型ATCを導入するのではなく、お客様と相談し、最も一般的な部品や、新規異種部品オーダーの時期を確認することが重要です。それにより、標準工具がそれらの部品間で共有可能か、何本の工具が必要か（共通・非標準問わず）を判断できます。

ここが朗報です。5軸マシニングセンタ（4+1軸または5軸）なら、セットアップ内の標準工具をフル活用できます。機械が部品を適切な切削位置に容易にポジショニングできるからです。

このような柔軟性は、立形マシニングセンタ（VMC）や横形マシニングセンタ（HMC）では見られません。どちらの場合も、特注工具や専用治具が必要になります。

注：CNC機械が購入・納入済みの場合でも、搭載ATCをより大型に変更することは技術的に可能です。ただし、より高いコストと技術的に複雑なプロセスを覚悟する必要があります。したがって、ATC等のアドオンは発注前に選定することをお勧めします。

バッチ生産導入事例：半導体部品メーカー

チーフプロダクションマネージャー
半導体部品製造、シンガポール

課題：標準製造プロセスでは対応不能

半導体部品メーカーのチーフプロダクションマネージャーであるB氏は、半導体・電子業界からの複数製造オーダーの履行に苦慮していました。

標準的な立形マシニングセンタ（VMC）では、設計がシンプルでカスタム治具が少数なら対応可能でした。そうしたジョブでは、各工程に必要な工具数は、標準的なATCサイズ（最大30ステーション）で賄えました。

しかし、オーダー数の増加と部品複雑性の高まりにより、B氏には現在の運用モードが持続不可能であることが明らかになりました。標準的な製造方法では顧客ニーズに対応できず、過剰な機械台数やオペレーターが必要でした。

解決策：ワキノ D2-5AX + ATC 60 + AWC 8

B氏の課題解決のため、バッチオーダー生産向けに設計されたセットアップ、ワキノの5軸マシニングセンタ D2-5AX に ATC 60 と AWC 8 を提案しました。

このセットアップで、B氏は生産の柔軟性、生産性、コスト効率を向上させ、機械追加や人員増なしで収益性を高めることに成功しました。

ワキノの5軸マシニングセンタとシステムで達成されたブレークスルーに勇気づけられたB氏は、次回の機械購入でも同様のセットアップを選ぶと表明しています。

結論

今日の不安定で不確実な製造環境において、CNC加工における柔軟性と適応力は鍵となります。

多軸機械、自動ワークピースチェンジャー（AWC）、自動工具交換装置（ATC）を組み合わせた適切なセットアップにより、部品メーカーはより複雑な部品を短納期で求める顧客ニーズに対応し、市場を拡大できます。こうしたセットアップは、多品種少量生産（HMLV）とバッチオーダー生産の両方に最適です。

D2-5AXのような多軸マシニングセンタをラインアップするワキノ工作機械は、部品メーカーに実用的でコスト効率の良いソリューションを提供できます。お問い合わせフォームから、私たちのソリューションをご活用ください！