苦難を乗り越え、無人生産（ライツアウト）を成功させるまで

ダン・ホッジ氏は、無人加工（ライツアウト）導入の鍵を、たった一つの言葉で表現します。

「苦難（Misery）」です。

その苦難を最後まで見届けることだ、と氏は言います。移行期間がいつ終わるか分からない中で、前進し続ける決意がなければ、オペレータ依存のプロセスから、一貫性があり、大幅で、銀行融資の担保にもなる真の無人生産への転換は決して達成できません。

「覚悟しておいてください。イライラすることになりますよ」と氏は警告します。

70 人から 29 人へ

ホッジ氏（発音は「ホッグ」）は、サウスカロライナ州ハーツビルにある Hogge Precision Parts のプラントオペレーションマネージャーです。父ダン・ホッジ・シニア氏によって自動旋盤職人の店として創業された同社は、昔に CNC 化され、現在はバー材給付型マルチタスキング CNC 旋削センターでの量産を専門としています。最近の工作機械購入の多くは、CNC スイス型自動旋盤です。

無人生産への移行は、2007～2008 年の金融危機がきっかけだったと氏は言います。最大の顧客が大打撃を受けたため、同社も大きな影響を受けました。従業員 70 名が 29 名に削減され、残った 29 名も週 24 時間程度の勤務になることがよくありました。

2009 年に受注が回復し始めると、唯一残った昼勤のみの体制ではすぐにキャパシティがいっぱいになりました。その時、ある顧客から CNC スイス型部品の緊急受注がありました。同社はちょうど最初の CNC スイス型マシンを導入したばかりで、日中はフル稼働でしたが、夜間は遊休状態でした。

「夜間に誰もいないときに、そのまま部品を加工させてみたらどうか？」とホッジ氏は考えました。素材が真鍮だったため、何か問題が起きても大きな損害やリスクは少ないと判断しました。

結果、何も問題は起きませんでした。無人プロセスはスムーズに稼働し、翌朝スタッフが現場に来ると、その顧客の注文全量である 500 個の完成品がマシンにありました。

この成果はホッジ氏の目を引きました。当時、彼が最も悩んでいた「人員を増やさずに急増する需要にどう応えるか」という問いに、直接答えるものだったからです。従業員の半数以上を解雇したことは会社にも彼自身にも影響を与えました。受注は好調でしたが、その活況や経済自体が、再び人員を増やしてまた解雇する波を招くほど安定しているとは思えませんでした。無人生産は、有望な代替案に見えました。

しかし振り返れば、最初の無人加工の試みがうまくいきすぎたのが仇になった、と氏は言います。自分が何に足を踏み入れようとしているのか、分かっていなかったのです。他のマシンでも無人生産を実現することを決意した、そこから「苦難」が始まりました。

これまで見えなかった問題

氏によれば、効果的な無人加工を阻む本質的な障壁はこうです：工場は、自分たちがいかにオペレータに依存しているかを自覚していない。彼自身も自分の工場についてそうでした。

あらゆる加工プロセスにおいて、様々な頻度の低い予期せぬ不具合が生産を止める可能性があります。これらの多くは稀です。多くは容易に対処できます。実際、オペレータがいれば、不具合への対応があまりに簡単で、誰も問題が起きたことに気づかないほどです。しかし、オペレータがいなければ、その小さな問題が数時間の生産損失を招きます。顧客への納期を守るために当てにしていた時間です。したがって、無人生産へのコミットメントは、不具合を一つずつ排除していく旅の始まりでした。

つまり、オペレータがいなくなった瞬間に、それまで小さかった問題が大きくなり、見えなかった問題が可視化される旅でした。この道のりはしばしば苛立ちを伴うものだったとホッジ氏は言います。ある夜に生産を止めた問題を解決しても、別の夜に同じプロセスを止める別の問題が顔を出すからです。あらゆる CNC マシンのあらゆるプロセスには、8～10 個の頻度の低い生産停止要因があり得ます。それらすべてを発見し、解決するまで、そのプロセスを無人で任せることはできません。

これらは大きな問題ではありません。バー材供給装置が稀にスイッチを正しく作動させない。昼間なら、オペレータがマシンがサイクルしていないことに気づき、1～2 分でエラーをクリアして再開できます。チップが変な場所に挟まってサブスピンドルチャックに影響を与える、切削工具が摩耗ではなく折損する、といったことも似ています。これらは稀ですが、熟練オペレータなら容易に発見・対処できるため、工場はその発生頻度を過小評価しがちです。

しかし、稀な問題でも積み重なれば大きくなります。例えば、8 つの潜在的不具合がそれぞれ 20 回に 1 回の確率で特定プロセスを止めるなら、そのプロセスが無人で正常完走する確率は 3 分の 2 しかありません。

そこで同社は、現れた問題を一つずつ修正していきました。この期間が辛かったのは、先が読めないことでした。成功したと思えば、次の問題が現れる。ついに信頼できる無人生産を達成したときでさえ、従業員たちはそれを実感できませんでした。数週間、新たなトラブルが出ないことを確認して初めて、到達したと分かるからです。振り返れば、実効的なライツアウト加工の実現には、約 6 か月を要しました。

プロセスの変革

その間、同社の設備とプロセスは以下のように変わりました（一部抜粋）：

1. スイッチとセンサー はよくある痛みの種でした。バー材供給装置から旋削センターへの信頼性の低い受け渡しは、実在する繰り返し問題でした。これは設備のせいではなく、自分自身の責任だとホッジ氏は認めます。危機後、設備の不完全さが簡単に管理できると判断されたため、メンテナンスがおろそかになっていました。今では、一貫した運転が不可欠であるため、あらゆるマシン部品の性能低下をフラグ立てし、無人生産を妨げる前に修理するよう、メンテナンスの考え方を劇的に変えました。

2. クーラント品質 も一貫して維持しなければなりません。劣化すると工具寿命と部品品質が低下します。各マシンに CoolantGuy.com の個別クーラントセパレーターを導入しました。

3. 部品排出 は、部品をマシンに入れること以上に重要です。大量生産をオペレータなしで行うとき、ワークがワークの上に落下すれば破損します。無人化への旅で導入した、これを防ぐワークハンドリングデバイスが、ロイヤルプロダクツ社の「ロタラック」アンローディングカルーセルです（サイドバー参照）。

4. どのマシンがどの程度の 熱的安定性 を提供するか？ ホッジ氏によれば、答えは意外かもしれません。彼の工場で最も熱的に安定しているマシンは、最も古い機種のいくつかでした。無人シフト中に温度が大きく変化するため、どのマシンが位置を保持できるかを知ることはライツアウト運転に貴重です。この問題を研究した結果、同社はこれまで以上に自社工作機械の「熱的気質」を深く理解するようになりました。どのマシンが夜間を通じて最も厳しい公差の仕事をこなせるか、今では分かっています。

これらは、無人生産に向けて技術と思考を適応させた領域のほんの一部です。同社はまた、日勤終了時の新規ジョブの段取りを速めるため、頻繁に交換されるタレットポジションにサンドビック・コロマントのクイックチェンジ Capto ツーリングを導入しました。その他の変更には独自のノウハウも含まれます。スタッフが独創的な方法でいくつかの不具合を克服したため、競合他社がすぐに真似できないよう秘匿しています。Hogge Precision Parts の従業員の創造性が、無人生産への移行を可能にした要因の一つでした。

実際、これら従業員のコミットメントが不可欠でした。スタッフ自身も変わらなければなりませんでした。ベテラン社員の多くは、同社が自動旋盤職人の店だった頃から在籍しています。彼らの機械的経験が大いに役立ちました。CNC マシンを無人生産レベルに引き上げるために解決すべき不完全さは、概して機械的な問題だったからです。同時に、このスタッフが持つ生産マインドセットも、ライツアウトを受け入れる方向へシフトさせる必要がありました。今では、「このジョブを無人で回せるか？」ではなく、「このジョブを何時間無人で回せるか？」が問いになっています。

新たな最適人員体制

ホッジ氏は、工場中に設置したカメラで夜間生産を遠隔監視しています。「グリーンライト（正常稼働ランプ）を探しています」と氏。今では、ほぼ常にそれを見られます。

常にそうだったわけではありません。ライツアウト加工で成果を出し始めても、同社は週 65 時間の無人生産を目標にしていました。それだけでも達成でした。

今では、ほとんどのマシンで週 80 時間未満だと「残念」だと言います。摩耗工具管理などの制御機能を持つ新型マシンなら 100 時間まで伸びます。一方、フル稼働の日勤 1 交代でも週 45 時間が限度です。

無人生産導入後、人員増はさらに困難になりました。周辺の大手製造業が採用を増やし、賃金が高騰。このサウスカロライナ州の田舎地域が、今や高賃金地域になってしまったのです。

それでも同社は給与総額を増やし、夜間勤務の社員も増やしました。無人プロセスの中には、夜が明ける前にキャパシティ限界に達するものがあり、ちょうど良いタイミングで少し手を加えるだけで、さらに稼働を延ばせます。例えば、ロタラックカルーセルが 4 時間で満杯になるジョブでは、社員が立ち寄って空にするだけで、さらに 4 時間の生産が解放されます。

このような戦略的な労働活用は、スタッフ一人ひとりの努力の価値を高めます。これが、信頼できる自動化プロセスの実現に投資したことの、測定可能なリターンです。実際、現在 45 名の従業員で、危機前の売上高をすでに超える受注量を、ほぼ無人で回るプロセスをサービスすることで賄えている、とホッジ氏は言います。これが同社の新たな最適人員レベルかもしれません。

 

サイドバー：ワークハンドリングが米国内での仕事を守った

Hogge Precision Parts にとって、ワークハンドリング自動化は、中国へ流出しかけた仕事を救う鍵となりました。その自動化は、ワークの投入ではなく、マシンからの安全な取り出しのためのものでした。

その部品は重く、高価で、軟らかい金属でできていました。旋削センターの排出シュートからビンに落下する際、すでに入っている部品に当たり、傷つけることがよくありました。加工サイクルは正常に完了し、出荷準備が整った部品が、マシンから出た瞬間の出来事でスクラップになるのです。

「従業員がマシンに張り付いて手で取り出していましたが、そのやり方では採算が合いませんでした」とホッジ氏。人件費がプロセスに占めるウェイトが大きい限り、中国で加工する方がコストが低くなるからです。

偶然にも、ロイヤルプロダクツ社（ニューヨーク州ハウポージ）も同様の問題を抱えていました。同社は CNC 旋盤で製造した旋盤センターが落下して破損するのを防ぐため、完成品を優しく受け取り収集するカルーセルシステムを発明しました。この「ロタラック」を機械工具サプライヤーの Machinery Solutions 経由で知ったホッジ氏は導入し、オペレータなしでジョブを回せるようになりました。その結果、ジョブの価格を十分に下げられ、仕事を維持できました。

一般的に、工作機械自体はライツアウト生産達成の決定打ではない、と氏は言います。おそらく、十分な能力のマシンを使い、それを効果的に使いこなせているはずだからです。むしろ鍵は、ワークをマシンへ、そしてマシンから確実に搬送する適切なシステムを見つけ、実証することにあります。

 

サイドバー：メリットは人件費削減だけではない

Hogge Precision Parts がそれまで日勤 1 交代のみだったことを考えれば、ライツアウト生産の実現は、大量の低コストキャパシティを「発見」したのと同義でした。

このキャパシティの使い方は、少量生産と大量生産を区別することだとホッジ氏は言います。少量品はフル稼働の日勤で、大量品は無人の夜間時間に割り当てます。

効率的な労働活用以外にも、この運営形態から得られるメリットは多岐にわたります：

• 品質管理が容易。大量部品をバッチで、または複数マシンを経由する段階的プロセスで加工すると、多数の測定が必要です。異なる段取りとプロセスを個別に検証しなければなりません。対照的に、プロセスを再設計して各部品を 1 サイクルで完結させ（ライブツール旋盤で加工するなど）、かつ全生産数量を 1 晩で完結させれば、品質管理は劇的にシンプルになります。通常、最初と最後の部品だけ検査すれば済みます。

• 在庫削減。在庫管理もシンプルになります。段階的加工では、工場中に仕掛在庫が散らばります。部品が各工程で待機し、資本が未完成品に拘束されます。しかし、1 サイクル完結型に再設計すれば、在庫は原材料と完成品のみです。

• スピード。大量品を夜間に加工することで、以前なら 3 週間かかった注文を 2 日で納品できることがよくあります。緊急注文への対応力も飛躍的に向上しました。

• 予測可能性。段取りがあると納期予測が困難です。しかし無人運転なら段取り時間がプロセス全体のごく一部になるため、ホッジ氏はジョブ完了時期を精密に予測できます。「300 個の注文について、3 ヶ月先の納期遵守可否を今の時点で言えます」と氏。以前は不可能だった自信です。

• 先手を打てる余裕。無人生産可能時間が豊富なため、すべてをスケジュールする必要はありません。予期せぬ事態への余白を残せます。予期せぬ事態がなければ、そのまま先行生産し、しばしばスケジュールより前倒しで完了します。典型的な週で 80 時間の無人生産を計画しても、実際には 100 時間稼働することもあります。

• 人員の安定。同社の人員体制は、景気の浮き沈みに直接連動しなくなりました。次の不況でも、解雇は避けられると氏は見ます。キャパシティの大半が無人化されているため、まず無人稼働時間を削れば済むからです。