CNC オートメーション:製造効率を最適化するための重要な洞察

今日のペースの速い製造環境では、自動化が CNC 加工の重要な側面となっています。 CNC オートメーションをうまく活用すると、工場の運営に革命をもたらし、効率を最適化できます。

ただし、CNC 加工に自動化を組み込むことは、複雑で困難なプロセスになる可能性があります。確実に成功するには、多くの場合、慎重な計画と実装が必要です。

CNC 工作機械の自動化に関しては、さまざまな要素を考慮し、よく考えられた戦略を立てることが不可欠です。大きな問題は、自動化するかどうかではなく、何をどのように効果的に自動化するかということです。

CNC オートメーションとは何ですか?

CNC オートメーションは、生産プロセスにおける CNC 工作機械の使用方法を変革します。人間の介入を減らすことで、製造現場の生産性が向上し、コストが削減され、作業環境が改善され、製品の全体的な品質が強化されます。

CNC オートメーションの最初の側面は、製造プロセスにおけるワークピースまたはパレットの搬送です。これには、工作機械をある工作機械から別の工作機械に移動したり、洗浄ステーションや測定セルなどの補助装置に移動したりすることが含まれます。そうすることで、製造プロセスを合理化してよりスムーズかつ効率的にすると同時に、今日のダウンタイムを利用して生産量を増やすことができます。

CNC 自動化のもう 1 つの重要な側面は、情報とデータの管理です。これには、生産実行計画の更新、リソース使用率の最適化、生産オーダーの優先順位付けが含まれます。そうすることでエラーが減り、全体的な品質が向上します。

CNC 加工で自動化するもの

CNC 加工プロセスで何を自動化すべきか考えていますか?通常、CNC 自動化は、アイテムの物理的な移動と、生産計画と管理の合理化という 2 つの主要なコンポーネントに分類されます。

#1 身体動作の自動化

まず、製造現場での物理的な移動と操作を支援するために自動化されたハードウェアを導入する方法を検討します。これらのアクティビティには次のようなものがあります。

• パレットまたはワーク保持装置に取り付けられた部品を機械のワークテーブルに、またはワークテーブルから移動する
• ロボットまたは機械アームを使用して、治具への部品の自動積み下ろし
• ワークピースを機械テーブルまたはチャックに直接搬送
• 自動ツールの調整または変更
• ロボットのグリッパーとツールの変更
• 工具マガジンへの工具の移動
• バリ取り、洗浄、熱処理、マーキング、研磨、測定などのプロセスへのワークの移動
• 原材料の管理と移動
• 半製品の管理と転送
• 測定システムへの簡単な移行

これらの退屈で骨の折れるタスクを自動化することの最も重要な利点は、機械オペレーターにとってより良い作業環境を作り出すことにあります。自動化はスタッフの福利厚生を超えて、エラーの削減、速度と効率の向上、部品の品質の強化、生産能力の向上に役立ちます。

#2 自動生産計画

次に、自動化を導入して生産計画プロセスを合理化する方法を検討します。ここで考慮すべき点がいくつかあります。

a) 情報の流れ

さまざまなデータ システム、機械、セルの間で情報がどのように流れるかを自動化します。これにより、システムの同期が維持され、効率が向上しながらエラーの可能性が減ります。

b) 動的な生産計画

自動化により、製造オーダーとその優先順位に基づいて生産計画をプロアクティブに更新できます。注文は ERP システムから自動的に取得できるため、手動入力が削減されます。これにより、生産は常にスムーズに実行され、注文は時間通りに処理されます。

c) 機械オペレーターのガイダンスの改善

オペレーターに適切なレベルのガイダンスを提供できます。これにより、適切なタイミングで適切なアクションを実行できるようになり、人的エラーが最小限に抑えられ、オペレーターにとって生産プロセスが容易になります。

d) 一貫した生産処理

自動化により、ワークの製造指示を一貫して処理できます。各生産工程を一定に保ち、品質を維持できます。

e) プロアクティブなリソース管理

リソース管理の改善は、自動化のもう 1 つの重要な側面です。これらには、治具、パレット、グリッパー、原材料から、NC プログラム、切削工具、工具データ、オフセットまで、あらゆるものが含まれます。加工リソースを監視し、不足しているリソースに関するレポートを提供することで、生産がリソース不足による影響を受けることはありません。

f) マシンと生産 KPI を監視する

自動化により、稼働率、総合設備効率 (OEE)、可用性など、マシンと生産の KPI のレポートと分析をより適切に管理できるようになります。このシステムは注文の進行状況ビューも提供するため、生産がスムーズに行われるようにしながら、各注文の進行状況を簡単に追跡できるようになります。また、在庫や進行中のジョブの可視性も向上します。

g) 生成履歴のトレース

最後に、適切な自動化システムは、生産履歴とトレーサビリティを記録するのに役立ちます。これにより、各本番稼働中に何が起こったかを明確に把握できるようになり、問題の特定と解決が容易になります。

CNC 加工操作を自動化する場合

貴社のような製造会社が CNC 機械の操作を自動化する時期を判断するための重要な考慮事項を以下に示します。

最も高いワークロード

CNC マシンの作業負荷が増大し、手動操作が過度に時間がかかるか非効率になる場合には、自動化が解決策になる可能性があります。

#2 人件費の上昇

賃金や福利厚生などの人件費が高すぎる場合は、自動化を利用してコストを削減することを検討する必要があります。

#3 品質管理の向上

自動化により、CNC 加工作業における人的エラーの可能性が排除され、一貫した品質が確保されます。

#4 生産能力の向上

生産能力とスループットの向上を目指していますか?自動化は、ダウンタイムを削減し、機械の稼働率を高め、サイクルタイムを短縮することにより、生産効率を向上させるのに役立ちます。現在のダウンタイムを運用目的に活用すると、大きなメリットが得られます。

#5 機器のメンテナンスの改善

自動化は、CNC マシンに関連する修理とメンテナンスのコストを削減し、寿命とパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。 (CNC マシンのメンテナンスを改善するためのチェックリストをここからダウンロードしてください。)

#6 競争力の強化

競合他社に先んじて市場にいち早く参入するには、適切な CNC 自動化テクノロジーに投資する必要があります。これにより、製造部門における自動化に向けた最新のトレンドを常に把握することができます。

CNC 機械の操作を自動化すると、効率の向上、コストの削減、品質管理の向上、競争上の優位性の向上など、製造会社に多くのメリットがもたらされます。 

上記の要素を慎重に考慮することで、CNC マシンの操作を自動化する時期を判断できます。

CNC 自動化のメリット

CNC 加工プロセスの自動化に時間と資金を投資する必要がありますか?これらの利点を考慮してください。

#1 部品精度の向上

自動化された部品処理により、一貫した精度が得られます。各 CNC マシンに適切な測定システムがあれば、各部品の基準点を正確に見つけて、それに応じて CNC プログラムを調整できます。

#2 リードタイムの短縮

常に無人運転で生産を継続することで、リードタイムの短縮を実現します。オンデマンドで部品を製造できる柔軟性により、緊急の注文に対して迅速な対応が可能になります。

#3 セットアップ時間の短縮

個々の機械の操作に必要な人員が少なくなるため、生産ラインを中断することなく、指定されたロード/アンロード ステーションで部品の取り扱いとセットアップが行われます。

#4 サイクル タイムの短縮

重複した実行で操作を同期できるため、2 つ以上の異なるマシンが同時に操作を実行できます。

#5 部品あたりのコストが低い

24 時間年中無休の運用への移行により大幅なコスト削減が得られるほか、ダウンタイムの削減と積み込み/積み下ろしプロセスの短縮も実現します。

#6 スペースの節約

機械加工作業を自動化ソリューションで統合すると、使用される床面積が削減されます。

#7 無人運用

1 つのシステムを 1 人のオペレーターが管理できるため、人件費を削減できます。

#8 マシン監視の改善

マシンの効率に関するレポートを受信し、夜間であってもシステムをリモートで監視できます。

#9 簡素化されたフィクスチャ

複雑な治具を排除することで、生産コストを節約できます。

#10 ツールの効率的な使用方法

自動化により、ツールの冗長性が排除され、ツールのコストを節約できます。

#11 作業者の安全性を高める

作業環境は、特に重いワークピースの移動においてより安全になります。

CNC 自動化の課題と解決策

CNC 加工ジョブを自動化する際の主な課題は何ですか?また、それらをどのように解決できますか?

ここでは、CNC 自動化の課題と解決策を見てみましょう。

課題 1:生産能力を増強する必要がある

どの企業も生産能力、事業量、利益を増やしたいと考えています。製造オーダーは小規模なバッチオーダーであることが多く、機械やオペレーションに柔軟性が必要です。 

これに対処するために、企業は賢い計画を組み込み、休憩や夜間作業などの非生産的な時間を利用して、機械や人的資源をより効率的に利用できます。これにより、生産サイクルが短縮され、よりコスト効率の高い運用が可能になります。 

さらに、多品種少量生産などの制作テクニックを使用すると効果的です。

課題 2:工場のスペースと天井の高さの制限

都市部では土地が少ないため、高層ビルに機械加工施設が設置されることが増えています。このような工場は、利用可能な床面積と天井の高さの両方によるスペースの制限に直面しています。 

機械や設備を地上から 2 階や 3 階、さらにはそれ以上の階に持ち上げる必要があるため、これはさらに複雑になります。残念ながら、これには費用がかかり、多くの場合 2 台のクレーンが必要になります。工場へのアクセスを妨げる壁によって通行が妨げられる場合もあります。これらの壁を壊して工場にアクセスするには、承認とその後の再建が必要です。

これらの課題に対処するには、複数の小さなワークピースを備えた統合型 CNC マシンのセットアップが実行可能なソリューションとなります。

課題 3:電力と空気の供給が限られている

工場にマシニング センターが増えると、より多くの空気が必要になるため、より容量の大きい高価なエアコンプレッサーを購入して機械の近くに設置する必要があります。さらに、新型コロナウイルス感染症以降、エネルギーコストが大幅に増加しました。電力と空気の供給に制限がある場合、既存の工場の電力供給レベルを高めるのは非常にコストがかかる可能性があります。

ただし、工場で使用する機械の数が減れば、投資と諸経費を削減できます。これらの課題に対処するには、限られたエネルギー消費でより多くの加工時間に対応できる CNC 加工セットアップを検討してください。

課題 4:人員の制約

人材不足は世界的な現象であり、アジアやシンガポールの企業にも影響を及ぼしています。採用の制約や特定の職種の経験不足などのさまざまな理由により、現地の人材が十分に確保できていません。この不足により企業のコストが上昇しています。

この課題に対処するには、人員の必要性を削減できる柔軟な CNC 自動化システムの導入を検討してください。

ソリューション:自動化システムを備えた柔軟なユニバーサル CNC マシン

製造の生産性を向上させ、人的労力を削減する最善の方法は、効果的でコスト効率の高い自動化システムを備えた柔軟で汎用的な CNC マシンに投資することです。 

このような汎用 CNC マシンの例としては、華川 5 軸マシニング センター D2-5AX があります。複数の個別のワークセットアップステーションを可能にする、AWC 20 (自動ワークピースチェンジャー) を備えたより大きな D3-5AX を検討することもできます。 

同じ種類の部品でも、異なる部品の組み合わせでもよい複数の部品のワークピース容量により、CNC 自動化システムを「組み合わせて」使用して、現場の固有のニーズに合わせることができます。このようなシステムは、8、20、さらには 40 ステーションの容量で利用できます。選択したワークマガジンのサイズは、推定される部品サイクル タイムに基づいて選択する必要があることに注意してください。 

システムにロードされる部品の数と各部品のサイクル タイムによって、CNC マシンが人間の支援なしで動作する能力が決まります。通常、AWC マガジンにロードされたすべてのパーツを完了するには、4 ～ 8 時間の取材が推奨されます。

華川 5 軸マシニング センター D2-5AX または D3-5AX を AWC 8、20、または 40 と統合することで、製造サイクル タイムが改善され、納期が短縮され、より多くの注文を受け入れることができ、業務量と利益が増加します。

自動化を組み合わせた他の CNC マシンには、AWC (自動ワークピース チェンジャー) を備えた VESTA-660 / 1000+、VESTA 1300、M3-5AX、MPS (マルチ パレット システム) を備えた SIRIUS UM+ / SIRIUS-UL+、ガントリー システム GR5 または GR10 を備えた CUTEX 180 シリーズおよび Hi-TECH 230 シリーズなどがあります。

製造と物流の精度を向上させるもう 1 つの解決策は、ロボットの使用です。ロボットは、フライス盤や旋盤/ターニングセンターなど、あらゆるタイプの CNC マシンに追加できます。ただし、ロボットが適しているかどうかは、生産する部品の形状、大きさ、重量、必要な部品数などによって異なります。ロボットは通常、「多品種少量生産」の生産には適していないことに注意してください。

CNC 機械の自動化は、製造会社に多くのメリットをもたらします。作業を自動化することで、工場は部品の精度の向上、リードタイムの​​短縮、段取り時間の短縮、サイクルタイムの短縮、部品あたりのコストの削減、フロアスペースと生産時間のより効率的な使用を実現できます。 

さらに、無人運転と優れた監視システムにより、工場は人件費を最小限に抑え、機械の稼働率を向上させることができ、生産性と収益性の向上につながります。 CNC マシンを自動化すると、重いワークピースを手作業で扱う必要がなくなるため、職場の安全性がさらに高まります。 

まず、何をどのように効果的に自動化するかという大きな質問を自分自身に問いかけることから始めましょう。  可能性について話し合ったり、質問に答えたい場合は、お問い合わせください。