高度なデータ収集・管理でスイス型製造を変革

デジタルデータ管理は現代の製造企業において、製造戦略、オペレーション、資産配分をますます推進しています。しかし、新しい技術とレガシー設備が混在するショップでは、統一された方法で加工データを収集し比較することは課題となります。ダン・ビルメア氏はC&Mマシン・プロダクツのオーナー兼社長です。祖父と父がニューハンプシャー州ハドソンでブラウン・アンド・シャープ・ネジ切り旋盤ショップとして40年前に創業したビジネスは、約100台のマシン、うち73台以上のCNCスイス型自動旋盤と19台の大型CNCターニングセンターを擁するまでに成長しました。C&Mは、航空宇宙・防衛から銅消耗品、流体制御、医療、ロボティクス、光学まで幅広い業界にサービスを提供し、精密機械加工製品の生産ランは100万個以上に及びます。

ビルメア氏は、詳細な製造データ管理と分析が、より効率的なスケジューリングと製造リソースの活用を通じて、新市場への成長を促進すると認識しました。「私たちが一貫して目指していることの一つは、データで意思決定を推進することです」と氏。しかし、ショップのマシンが年齢と操作の面で大きく異なるため、正確で一貫性があり、比較可能なデータを収集することは困難でした。「マシンが実際に何をしているかをよりよく理解したかった。一部のマシンはダッシュボード形式で情報を提供する能力があることはわかっていましたが、統一された方法ではありませんでした。」

C&MはDNC（分散数値制御）システムでCNCプログラムをマシンに送信していますが、伝統的にマシン出力を手書きのタイムカードで記録していました。オペレーターが手動で作業時間と生産個数を記録し、カードを提出してショップのERPシステムに入力していました。そのプロセスは複数のエラー機会を抱え、うまく機能しませんでした。

C&MはワイヤーフリーCNC（マックダック・エンジニアリングの一事業部）からDNCシステムを調達しました。マックダックは、マスターカム、カティア、多様なネットワーク機器を含む製造ソフトウェアとハードウェア製品を提供しています。ソフトウェアプロバイダーは、C&MにエクセラントMDC（製造データ収集）の導入を提案しました。エクセラントは、マシンを接続し、生成されるCNCデータを取得するユニバーサル・デコーダーです。この製品により、メーカーはすべてのCNC工作機械とコントローラー（ブランドに関わらず）を接続し、各マシンのデータをリアルタイムで監視・管理し、そのデータを会社のERPシステムに送信できます。

DNCの利点

エクセラントMDCは、MTConnect、FANUC FOCAS、OPC-UA、ハースMNET Qコード、その他のマシン制御接続プロトコルをベースに構築され、レガシーCNCマシンとも通信可能です。パッケージはソフトウェアライセンスと、各マシンコントローラーに設置されるグラフィック表示タブレットを含むハードウェアで構成されます。システムは部品が作成されるたびにカウントします。各シフト終了時に、オペレーターが完成した良品数を確定し、合計が自動的にERPシステムに入力されます。

正確なデータにより、ショップは真の歩留まりをよりよく理解できるようになりました。「以前はそれらのことを見るための良い数字がありませんでした」とビルメア氏。「このシステムのおかげでそれが可能になりました。非常に役立ちます。手書きタイムカードに頼らなくなり、オペレーターにC&Mの歩留まりとスループット計算を任せなくなりました。」

C&Mの継続的改善リーダー、ショーン・ベルジェロン氏は「ERPシステムに入ってくる情報の精度が、以前より指数関数的に向上しました。スケジューリングの観点から、多くのことが改善されています。」と語ります。

過去に一般的だった不正確な出力数は、ベルジェロン氏が強調するように、マシンオペレーターの欺瞞によるものではありません。「彼らは単に知らなかったのです」と氏。「部品が行方不明になるケースがありました。例えば1,000個走らせたのに、オペレーターの手元には700個しかなく、700個作ったと思っていました。実際には、残り300個がマシン内で適切にキャッチされず、チップビンに落ちていたのです。」

こうした事象は収益性に影響しました。「部品がマシン内で失われると歩留まりに影響します。サイクルタイムを費やし、材料と労働力を消費して、顧客に転売できないものを作ってしまいました。マシン内にあろうとなかろうとスクラップであり、そのように会計処理する必要があります。今では、信頼できるデータ収集と根本原因分析を通じて、修正すべき問題がわかっています」とベルジェロン氏。

エクセラントパッケージ導入の最も目に見えるメリットは、タイムカードの廃止でした。C&Mはまた、複数シフトを通じた日次部品カウントを追跡するカウントシートなど、追加のドキュメント削減も試験的に進めています。システムがこれを自動で行い、オペレーターにジョブの目標生産数に対する現在位置を把握させ、オーバーランを防ぎます。情報はまた、手元の材料量が要求生産量を完了するのに十分かどうかを確認することもできます。「自動ドキュメンテーションにより、オペレーターが15〜20分節約でき、次のシフトのためにマシンを清掃・準備する時間に充てられます」とビルメア氏。

目標は、データ収集を可能な限り自動化することです。その後、経営陣がデータを分析し、歩留まり問題への対処法を見つけられます。「システムの利用は、コストの精度向上と顧客への価値増大を可能にするため、顧客満足の観点からも価値を加えます」とベルジェロン氏。

文化の変革

自動データ収集の全面導入は、40年続くビジネスにとって重要な文化的変革を意味します。ビルメア氏は、新鮮なリソースとアイデアで自分を囲むことで、C&Mを古いやり方から脱却させています。ベルジェロン氏は説明します。「最近、これまでとは異なるスキルセットを持つオペレーションマネージャーと品質マネージャーを採用しました。財務マネージャーも採用しました。ダンは、事実とデータに基づいて、30年前の『こうやってきた』という感情と態度ではなく、この組織をあるべき姿に導くコアチームを囲もうとしています。そのやり方を続ければ、30年後には行く場所がなくなってしまいます。」同社は今後3〜4年で55名の採用を計画しています。

より良い賛同

従業員、特にオペレーターは、ベルジェロン氏が予想していたよりもオープンにエクセラントシステムの導入を受け入れました。「情報をより良く追跡していることに気づいたオペレーターがいました」と氏。「価値を認識しています。これは人を叱責するツールではありません。それは私たちが最も避けたいことです。根本原因分析と将来への是正・予防措置のためのツールとして使いたい。将来のメリットは莫大です。」

ペーパーレス環境

自動データ管理導入の目的の一つは、特にショップフロアでペーパーレス環境へ移行することです。その重要な要素は、各工作機械に取り付けられたグラフィック表示タブレットです。タブレットには、明確で論理的な機能向けに設計されたシンプルなユーザーインターフェースが表示され、工作機械がグラフィックアイコンで表現されます。

マシンは通常、オペレーターがサインインするときアイドル状態です。オペレーターが従業員番号を入力すると、マシンのアイコンが赤に変わり、セットアップモードであることを示します。セットアップ完了後、アイコンが赤からオレンジに変わります。オペレーターが初品の公称寸法提出を含むセットアップを完了すると、システムが部品カウントを確立します。初品が良品と確認されると、オペレーターがそれを生産に合格させ、生産ランを開始します。ラン中、オペレーターはログインしてマシン出力を生産スケジュールと要求総数と比較確認できます。ラン終了時、オペレーターがシステムに良品完成数を伝えます。グラフィックタブレット表示は、ショップオフィスのデスクトップコンピューターやモバイルデバイスでも利用可能です。

ペーパーワーク削減は規制コンプライアンスにも貢献します。例えば、ベルジェロン氏によると、エクセラントシステムの利用はNIST（米国国立標準技術研究所）基準、特にサイバーセキュリティ標準SP800-171へのコンプライアンスを促進します。データ漏洩の場合、多額の罰金が科される可能性があります。「顧客の知的財産である仕様や図面を非常に慎重に扱う必要があります」と氏。「多くの場合、顧客との契約上の義務として、それらの情報を管理し、間違った手に渡らないことを保証することが求められます。」マシン上のタブレットに情報を保存することで、ショップフロアに存在する顧客図面と仕様の数を制限できます。「場合によっては、サイバーセキュリティ標準が他のショップにとって市場参入の障壁になっています」とベルジェロン氏は続けます。「特に防衛分野の多くの顧客が、私たちがいつコンプライアンス達成するかを尋ねてきます。」

多様な工作機械ミックス

C&Mは、スター、シチズン、ツガミ製を含む73台以上のスイス型CNC旋盤を稼働させています。大型CNCターニングセンターには、ミヤノ、ユーロテック、ハーディング製が含まれます。マシン制御はFANUCと三菱です。ベルジェロン氏によると、C&Mショップのマシンの数と多様性が、データの収集と標準化における課題を生んでいました。「それぞれがわずかに異なり、古いマシンも多いです。新しいマシンではエクセラント導入はかなり迅速で簡単で、ほぼプラグアンドプレイです。古いマシンではシステムセットアップにより多くのやり取りが必要でした。しかし今ではほぼすべてのマシンに導入され、さらに6台の新しいシチズンCNCスイス型旋盤にも追加中です。」

ショップは、スイス型自動旋盤で直径0.03125インチ（約0.8mm）から1.5インチ（約38mm）、大型ターニングセンターで最大4インチ（約101mm）径までの部品を製造しています。「そのため、私たちができる仕事のサイズにかなり大きな差があり、マシン能力も異なります。異なるマシンが何を行えるかを見て、それに応じてスケジューリングできます」とベルジェロン氏。同社は各ジョブに最適なマシンプラットフォームを決定するために多くの作業を行ってきましたが、エクセラントシステムがそれらの選択をより良く理解するのを助けています。

ベルジェロン氏によると、システム利用に関するインプットは主にショップフロアから来ます。「私や経営陣からではなく、毎日システムを使っている従業員から来ます。そしてそこが成功の鍵です。従業員がそれを採用し、システムのメリットを認識することにあります。」彼らの一部は根本原因分析のために深く掘り下げられます。他の人にとっては、一度稼働すればみんなが指示に従う限りそのまま機能します。「従業員がシステムを信頼することが不可欠です。必要なのは微調整と細部への注意だけです。私たちのマシニストは極めて細部志向で、極めて微細な公差で非常に小さな部品を製造します。彼らならこれができると知っています。」

重要な機能

ベルジェロン氏は、システムの重要な機能の一つを「イーグル・アイ・ビュー」と指摘します。これは、顧客情報、部品番号、図面番号、リビジョン、ジョブステータス、受注日、納期、更新された注文数量など、完全なジョブ詳細を提供します。

「オペレーション・ノート」も貴重な機能で、オフィスとフロア間の双方向コミュニケーションを可能にします。オペレーターまたはオフィス担当者がメッセージを入力すると、マシンのタブレットと裏側のダッシュボードの両方に表示されます。「前夜のジョブがどう走ったか、問題があったかなど、次のシフトへの情報共有のようにシンプルなこともあります」とベルジェロン氏。ショップは第1シフトと修正第2シフトを運営しており、夜から朝へのシフト引き継ぎに3〜4時間のギャップがある場合があります。「マックダックと共に、オペレーション・ノートを部品番号と共に保存し、次回ジョブがスケジュールされたとき、オペレーターや他の従業員がノートを照会して前回のジョブの走り具合を知れる機能を開発中です。」

アクセス可能なデータの価値

信頼性が高くアクセス可能なデータは、問題を浮き彫りにし、最前線に持ち出します。「目の前になく、注意を払わず、何かしようとしなければ、決して良くなりません」とベルジェロン氏。「今や良いデータが入ってくるので、歩留まりデータをクエリし、トレンドやパターンを分析したり、常に問題のある特定のマシンがあるかどうかを見たりできます。正確なデータがあれば、施設をより良く運営するために理解し活用できる多くの異なる要素があります。大きな転換は今、ミドルマネジメントチームがシステムを活用して意思決定を始めることです。」

データにより、ジョブを正しいプラットフォームでスケジューリングできます。C&Mでは過去、利用できないマシンにジョブがスケジュールされるインシデントがありました。エクセラントシステムは各ジョブがどこへ行くかを示し、その瞬間に何が起きているかの洞察を与えます。トラフィックを誘導し、意思決定に使用できます。

自動データ管理技術の採用

自動データ管理技術の採用を検討しているショップは、プロセスを全般的に可能な限り一貫性のあるものにすることが役立ちます。例として、部品カウントの基準は可能であれば標準化すべきです。C&Mの部品と工作機械の性質を考慮すると、一般的に部品カウントはカットオフ操作に基づいています。バー供給材から部品が旋削されるとき、カットオフは部品完了を意味します。この場合、実際には部品カウントではなく操作カウントです。「何が部品カウントを与えるかは、必ずしも明確ではありません」とベルジェロン氏。「加工プログラムに特定のコードや変数があることを確認し、コードを理解する誰か（この場合プログラマー）がチームにいる必要があります。可能な限り標準化することで、トラブルシューティングも容易になります。」

自動データ収集への変更準備において、プロジェクトリーダーやチャンピオンを指名することは、取り組みが軌道に乗り、遅延やその他の発生事項について明確なコミュニケーション窓口があることを保証する上で不可欠です。データ管理システムのサプライヤーとの良好な関係も必須です。

ベルジェロン氏は、データ管理契約締結前から多職種チームを編成することの必要性を強調します。「チームはオペレーション、IT、ショップフロアからのチャンピオンで構成されるべきですが、実際にはショップのあらゆる分野から多くの人々が関わります」と氏。「重要なのは、システムがどう機能するかのイメージを事前に持つことです。それらの議論を始め、種を蒔いておけば、システム導入時にすべてが全く新しいものではありません。組織の全員がある程度参加することが必要です。」

自動データ収集の未来

ベルジェロン氏は「エクセラントは製造プロセスのあらゆる操作で使用できますが、現在はまだフルキャパシティで適用していません。マシンツールのセットアップと生産で使用しており、最終検査、出荷、その他のプロセス面にはまだ適用していません。将来的にはさらにテクノロジーを活用し、最大限の利点を得るつもりです。要点はデータを収集し、従業員が使えるようシステムにフィードバックすることです。彼らほど現場で何が起きているかを知っている人はいません。」

C&Mの「4つのC」

自動データ収集・管理技術の導入と並行して、C&Mは組織のアイデンティティと目的を明確化する方法を模索しました。ダン・ビルメア氏は「過去2年半の大部分をC&Mの価値定義に費やしました。『C&Mの4つのC』、すなわち顧客志向、継続的改善、協働、コミュニティに到達しました。」と語ります。

「顧客志向は明らかに私たちの主要目的です。顧客を満足させ、彼らが必要とすることを確実にやり遂げること」とビルメア氏。「協働と継続的改善は手を携えて進みます。チームワークは前進に不可欠です。継続的改善は使い古された言葉ですが、私たちは常により良くなるよう努めます。エクセラントシステムにより、改善を測定するために必要なデータを収集できるようになりました。以前は、データがなかったため、改善しているかどうかわかりませんでした。」

4つ目の「C」であるコミュニティについて、「二重の意味があります」とビルメア氏。「社内コミュニティでは、従業員が人生で個人的な問題や出来事に直面したとき、サポートするためにそこにいます。それを非常に真剣に受け止めています。私たちは家族だと考えています。従業員のためにあり、バックアップします。」

会社外のローカルコミュニティについて、ビルメア氏は付け加えます。「フードドライブを実施し、クリスマスに家族を支援し、ボーイズ・アンド・ガールズ・クラブのスポンサーになり、その他多くの非営利団体を支援しています。2019年の目標は、従業員全員が年間8時間（有給1日）のオフサイト・コミュニティサービスを行うことです。その姿勢を、従業員と顧客への公共ポリシーの一部としてより多く取り入れています。人々が知らない多くのことをやっています。還元することを重要視しています。」

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