ロボティクス革命を牽引する業界

ロボットは多くの業界に不可欠な存在です。本記事では、ロボットを最も活用している業界と新たなユースケースを発見できます。

産業用ロボットは職場をより生産的かつ安全にします。多くの職場で仕事をより楽しいものにしています。ロボットは自動車製造から農業、倉庫から医薬品まで多様な業界に影響を与えています。一部業界は長年ロボティクスを活用してきましたが、他は始まったばかりです。本記事では産業用ロボットの最も重要なユーザー業界を概観します。ロボットがどう、なぜ使われているかを議論し、新たなユースケースも紹介します。

本記事の内容：

• 自動車
• 電気・電子
• 金属・機械
• プラスチック・化学
• 建設
• 農業
• 倉庫・物流
• 食品包装・食料品
• 医薬品
• 業界に適したロボットソリューションの見つけ方

自動車

自動車工場ではロボットが一般的なツールとなっています。国際ロボット連盟（IFR）によると、自動車業界は2020年、世界最大のロボットユーザーでした。IFRによれば、全ロボット導入の28%が自動車セクターで行われています。

標準的な用途

自動車製造には多様な材料が使用されるため、多くのロボットタイプが採用されています。数千の部品が車に使われ、各部品に固有の製造プロセスがあります。

多関節ロボットアーム

大型・重量級の多関節ロボットアームが自動車工場で頻繁に見られます。重量物をリフトでき、柔軟性によりあらゆる方向に動けます。こうしたロボットアームが使用される作業：

• 溶接
• フロントガラス取り付け
• 大型部品組立 - ドア、バンパー等取り付け
• 材料除去 - 穴あけ、タッピング、バリ取り、研磨
• マシンテンディング - CNC工作機械への部品投入・取り出し
• 仕上げ - 研磨、塗装、ポリッシング

デルタロボット

部品が小さく軽量な場合、高速デルタロボットが使用できます。自動車メーカーはデルタロボットを以下で活用：

• 電子部品組立
• ポンプ・モーター等小型アセンブリ組立
• ピックアンドプレース - コンベアベルト間の部品移送

SCARAロボット

選択的コンプライアンス組立ロボットアーム（SCARA）は電子部品組立に特に適しています。この組立は平らなプリント基板への部品挿入を含みます。垂直挿入はSCARAロボットの幾何学とよく合致します。部品が小さな穴に嵌合するため精度が必要です。自動車メーカーがSCARAを使用するその他の用途：

• 車内装生地の裁断
• マシン投入・排出
• パレタイズ・デパレタイズ

直交ロボット

直交ロボットはX、Y、Zの3軸すべてで剛直で、これらの方向は直角に交わります。剛直な構造により比較的高荷重を扱え、3方向すべてで高精度です。自動車メーカーは直交ロボットで以下を実行：

• ピックアンドプレース
• 部品のビン積み
• スターターモーター、ワイパーモーター、燃料噴射システム、メータークラスタの組立
• 接着剤ディスペンシング

自動車における新たなユースケース - コボット

自動車製造における比較的新しいニーズは協働ロボット（コボット）です。購入者のカスタマイズ要求が増え、メーカーのロットサイズが小さくなっています。これにより製造プロセスの迅速な段取り替え能力がより重要になっています。そのため、自動車企業でコボットの使用が増えています。

コボットはコードを書けない人でも「教示」によりタスク実行を教えられます。この人・機械協働により柔軟な運用が可能です。同じロボットが、前日とは異なるタスクを今日実行できます。人がやり方を教えたからです。

作業員はこのトレンドを歓迎しています。タスクの単調で疲れる側面をロボットに任せ、人間が得意とする適応力と革新性が依然として高く評価されます。人とロボットがこうした形で協働することは自動車工場のトレンドです。

電気・電子

電気・電子業界でのロボット使用は急増しています。ロボット台数は間もなく自動車を超え、電子業界が最多になる可能性があります。これには自動車セクターと類似の理由があります。すなわち、大量生産と部品標準化の組み合わせです。電気・電子製造には大量の反復作業があります。

しかし、電子と自動車のロボットには大きな違いがあります。それは重量物搬送能力です。電子部品は自動車用の重い金属部品よりはるかに小さいです。そのため、電子用ロボットはより小型・軽量・高速です。もちろん、現代の自動車にも大量の電子機器が搭載されています。その重複を除けば、一般的にこの区別は成り立ちます。

標準的な用途

組立と挿入

電気・電子業界ではロボットを多様な作業に使用します。組立、挿入、検査、電子部品移送等です。その他にネジ締め、半田付けも含まれます。

SCARAとデルタロボット

電子業界ではSCARAとデルタロボットが多く、自動車工場で蔓延る重量級ロボットアームは少ないです。小型軽量ロボットは人と並んで安全に働かせやすいです。電子製造で使用されるロボットの多くはコボットで、安全柵なしで人と並んで作業します。

電気・電子メーカーはロボット活用で生産性と品質を向上できます。退屈で反復的な仕事を削減・排除し、職場環境を改善し、従業員定着率を高めます。

電気・電子業界の新たなユースケース - コボット

コンピュータビジョンが向上し、コボット価格が下落しています。結果、ロボット使用企業が増加しています。このトレンドは中小企業にも広がっています。手作業組立を続ける中小企業もコボットを活用できます。巨額投資は不要で、単一コボットから始め、経験を積んでROIを確認し、更なる購入を正当化できます。

コボットは大手企業にも合理的です。企業は多様なタスクをこなせるロボットを求めています。特にコードを知らない人が教示できるロボットなら尚更です。

金属・機械

産業用ロボットの第3位ユーザーは金属・機械セクターです。それには多くの理由があります。金属加工は高温を扱い、ワークピースは大型・重量であることが多いです。多くの金属加工工具は高速回転します。グラインダー、バリ取り機、ドリルはすべて使用が危険です。多くの金属加工作業で切粉や金属粒子が飛散し、これら浮遊粒子は人間に危険です。

標準的な用途

マシンテンディング

数値制御（CNC）は長年、機械加工プロセス自動化に使用されてきました。CNC工作機械は手作業に比べ大幅な改善をもたらします。数値制御により高速化と高精度化、職場安全性向上を実現します。それでもCNC機械には、慎重にセットアップし稼働中に世話をする人が必要です。人々はブランクワークピースを機械に投入し、プロセス完了時に取り出す必要があります。多くの場合、コンベアや箱へ移送する必要があります。

ロボットアームがマシンテンディングに使用されます。CNC機械に部品を投入し、適切なタイミングで完成品を取り出し、次の機械加工ステップへ移送します。マシンテンディングは単調な作業で、作業員はすぐに気を散らしたり飽きたりします。これにより誤操作リスクが高まります。人的ミスは高価な機器や部品を破損させ、人身事故も引き起こします。ロボットでマシンテンディングを行えばこうしたリスクを低減できます。もちろんロボットは疲れず、24時間稼働可能です。

CNC工作機械を置き換えるロボット

一部ケースでは、ロボットアームがCNC工作機械を置き換えられます。ロボットが直接工具を保持し、金属加工を実行します。例：穴あけ、研磨、バリ取り、仕上げ。ロボットアームは従来CNC工作機械より複雑な動きが可能なことが多々あります。これにより機械加工ステップ数を削減でき、完了時間短縮、生産性向上、顧客満足度向上、収益性改善につながります。より複雑な部品を、より短時間で製造可能になります。

金属・機械の新たなユースケース - コボット

コボットは柔軟な使用が可能なため魅力的です。産業作業員がコボットアームを動かすだけでタスクを教示できます。コボットは人間と並んで安全に操作できるよう設計されています。センサー搭載でより安全で、速度と力が制限され、接触を検知します。多くのコボットはコンピュータビジョンを備え、障害物を認識します。コンピュータビジョンにより品質管理用途にも使用可能です。高解像度ビジョンは多くの用途で必須です。

プラスチック・化学

ロボットはプラスチック・化学業界で多様に活用されています。ロボット使用の最良理由の一つは従業員の安全確保です。この点でロボットは世界を変える違いを生み出せます。

標準的な用途

タンク洗浄

化学工場では大型タンクの洗浄が必要になることが多々あります。この洗浄には従業員が個人防護具（PPE）を着用する必要があります。PPEは腐食性化学物質と有害ガスから人を守ります。化学企業は今、遠隔操作ロボットをタンク内に投入できます。人はタンク外部に留まりロボットを誘導します。オペレーターはロボット搭載カメラで視認できます。ロボットは強力な噴射装置で洗浄を行います。

梱包・出荷

梱包・出荷は化学業界でロボットが使用されるタスクです。こうした組立ラインプロセスは高度に反復的で、ロボティクスに理想的に適しています。

ピペッティング

実験室技術者は定期的に試験管へ精密な液量を分注する必要があります。各種測定・分析に必要です。ピペッティングロボットがこの目的で使用されます。こうしたロボットは人々をより要求の高い報酬あるタスクに解放し、ピペッティング作業のスループットも向上させます。

射出成形

プラスチック射出成形には複数のマシンテンディング作業が必要です。投入・排出、スタッキング・リフティング、パレタイズ等です。ロボットは射出成形機内部に到達し、完成品を破損せずに取り出せます。ロボットはこれを正確かつ疲れずに実行できます。生産性向上、サイクルタイム短縮、ロボットは休憩もミスもしません。

プラスチック・化学の新たなユースケース - 空撮ドローンとコボット

化学プラントでは煙突、ボイラー、配管が非常に高い位置にあることが多々あります。こうした設備は定期的な検査が必要です。従来、検査にはプラント停止が必要でした。安全のため設備冷却を待つ必要があったからです。

空撮ドローンでこれらの検査が可能です。ドローンは高解像度カメラと空気質センサー、熱画像装置を搭載可能です。必要な高度まで飛行できます。人は地上で安全を確保できます。プラント稼働継続中にドローンが検査を実行できます。

プラスチック・化学業界でのコボット使用も増加しています。コボットは射出成形で作られたプラスチック部品から余分な材料をトリミングし、その後コンベアベルトへ搬送できます。部品が変われば、作業員がコボットに新しい動きを教示できます。作業員はコードを知る必要がありません。

建設

建設ロボットは比較的新しい現象です。しかし、業界はイノベーションに成熟しており、ロボットは多くの利点を提供します。建設は依然として労働集約的業界ですが、ロボットが急速に浸透しつつあります。

建設における新たなユースケース

鉄筋結束

道路・橋梁建設での鉄筋結束は高度に手作業依存のプロセスです。通常、作業員は屈んだ姿勢で作業し、厚手の手袋と防護具を着用します。作業員はワイヤーを鉄筋に巻き付けて鉄筋同士を固定します。ワイヤーは鉄筋交差部に巻かれます。道路・橋梁建設では数万、長い道路では数百万の結束が必要です。

ロボット装置で鉄筋結束を自動化できます。装置は路床幅の大型トラスで、多数のロボット鉄筋結束アームを備えます。トラスが路床に沿って移動すると、ロボットアームが多数箇所で同時にワイヤーをねじります。こうしたロボットは人々をこの過酷で単調な労働から解放し、工期短縮と作業品質の一貫性向上を実現します。

セメントブロックのリフティング支援

職人は重いセメントブロックを持ち上げる必要があります。平均的な職人は1日3,000個以上のブロックをリフトします。作業は疲弊させ、反復運動障害が一般的です。多くの職人は早期に肩手術を必要とします。職人のガイドによりロボットアームが重量リフティングを担います。ロボットは人々を不要な労力と反復運動障害から守ります。作業が速くなり、疲労が減り、より多くのプロジェクトを短期間で完了できます。

自動レンガ積み

レンガ積みプロセスを自動化するロボットアームがあります。ロボットは正確な量のモルタルを吐出し、優れた精度でレンガを配置、適切な力で押し付けます。再び、自動化は高生産性と低コストを意味します。

塗装

塗装ロボットは、人間がかける時間の一部で部屋を塗装できます。塗装ロボットは有毒ガスに悩まされません。

レイアウト作成

建設業界は自律移動ロボット（AMR）をレイアウト作成に使用します。AMRが床に線を印刷し、作業員に壁やその他設備の位置を示します。

自動運転車両

一部建設会社は自動運転掘削ロボットを使用しています。使用はまだ初期段階です。一部メーカーは手動掘削機をロボット化するキットを提供しています。

トレンチングは現在の用途の一つです。他も追加されています。トラック積み込み、資材輸送、杭打ち、整地などが含まれます。

空撮ドローン

空撮ドローンは建設現場でプロジェクト進捗の概観取得に使用されます。ドローンは他の方法より精密な測定が可能です。観測データ活用で建設現場の安全性も向上します。

農業

労働コストは上昇し続け、多くの業界で世界的な労働力不足があります。これは自動化を推進する要因の一つです。労働コスト上昇ももう一つの要因です。農業も例外ではありません。

農業でのロボット利用はまだ初期段階です。数十のエキサイティングな潜在ユースケースがあります。多くのスタートアップ企業が参入しています。調査会社MarketsandMarketsは2020年市場を約70億米ドルと推計、今後4年で128億米ドルに達すると予測しています。

農業における新たなユースケース

自動運転トラクターと車両

先進国の穀物農家はすでに高度に機械化された農業を行っています。GPSと各種地上センサーが多くの新型トラクターとハーベスターに内蔵されています。農機メーカーがこれらの農業車両に自動運転機能を追加しています。農機大手がこの技術に多額投資しています。

除草ロボット

除草ロボットは様々な開発段階にあります。ますます多くの植物が広域スペクトラム農薬に耐性を持つようになっています。そのため、雑草駆除の代替アプローチを見つけることが不可欠です。

高度なコンピュータビジョンで雑草を認識します。ロボットは何かが雑草か判断するだけでなく、雑草の特定種類まで特定できます。そして、その雑草専用に選ばれた薬剤を、その1株のみに散布します。薬剤種類はトラクターや牽引ロボット機器搭載のオンボードAIが選択します。別アプローチではレーザーで雑草を焼却し、化学薬品を完全に排除します。刃物で切断、熱パルスで枯らす代替技術もあります。

収穫ロボット

果物・野菜収穫は多額投資が集まる領域です。コンピュータビジョンで熟度判定が可能です。レタス収穫ロボット、リンゴ収穫ロボット、イチゴ収穫ロボットが様々な商業化段階にあります。

空撮ドローン

空撮ドローンは農業で増加しています。ドローンは圃場のカラーマップ作成データを収集できます。マップは雑草位置、土壌水分、作物健康状態を表示します。農家はこの情報で、以前気づかなかった問題解決のための介入を計画できます。

倉庫・物流

2020年推計では、世界の倉庫約80%がロボティクスを使用していません。これは急速に変化しています。この業界には高い自動化成長率が予測されています。倉庫ロボットは運用生産性を向上させ、労働コストを削減します。人々を反復的で単調なタスクから解放します。

研究では、倉庫作業員の多くが時間の大半を移動に費やしていることが示されています。カートを押したり、フォークリフトやその他産業機器を運転したりしています。自律移動ロボット（AMR）がこれらの活動を自動化できます。

標準的な用途

マテリアルハンドリング

倉庫内での商品輸送に多様なAMRが利用可能です。パレットや重量物移動向けに設計されたもの、より軽量向けに最適化されたものがあります。通常のフォークリフトトラックに見えるAMRもあり、人が実際に運転可能です。しかし自律走行モードも備えています。他の自動フォークリフトはロープロファイルカートで、完全自律動作のみです。

オーダーピッキング

オーダーピッキングプロセスの労働負荷軽減がより重要になっています。これはEコマースの影響です。Eコマースは製品点数増大、注文あたりアイテム数減少を意味します。この組み合わせでEコマース向けオーダーピッキングがより労働集約的になっています。

ほとんどのソリューションはAMRによる商品輸送支援を含みます。商品移動はピッキングプロセスの低付加価値部分です。

ほとんどのオーダーピッキング自動化では、人が棚から製品を選択・取り出し続けます。作業員が製品バーコードをスキャンし、AMR上のビンに入れます。バーコードスキャナーはAMRに内蔵されていることが多いです。AMRが倉庫内移動を担います。このタイプのソリューションで生産性が2倍以上向上することもあります。

一部ユースケースでは、ロボット自らピッキングするタイプも利用可能です。こうしたロボットには高度なビジョンシステムとグリッパーが必要です。

パレタイズロボット

パレタイズロボットは箱をパレットへ積み上げるプロセスを自動化します。ロボットは箱数を最大化するようスタッキングを最適化します。パレットは出荷用にシュリンク包装されます。

箱作り、ラベリング、仕分け

倉庫ロボットはカスタムサイズ箱を作成し、コンテナにラベルを貼り、郵便番号等基準でパッケージを仕分けます。これらと異なる機能を実行するロボットはすべて商業的に利用可能です。

倉庫の新たなユースケース：空撮ドローンと配送ロボット

倉庫は空撮ドローンを在庫管理に使用し始めています。

手作業では、人が梯子に登り、箱の中を覗いて個数を数えます。時間がかかり、遅く、単調です。

多くの倉庫は年2回の棚卸しを目標としますが、多くは達成できていません。

ドローンは通路を飛行し、バーコード読み取りと個数カウントを行います。バッテリー低下時はネストエリアへ戻り充電します。こうした空中ロボットで棚卸しを2週間ごとに実施可能になり、膨大な時間とコストを節約できます。

配送ロボットは実装初期段階です。ファストフード・食料品配送のパイロットプロジェクトがあります。Amazon等Eコマース企業は空撮ドローンでの配送を目指しています。潜在的に数百万種類のアイテムがこの方法で配送可能です。技術は準備できているように見えますが、規制ハードルを克服する必要があります。

食品包装・食料品

果物・野菜のロボット包装能力は商業段階に達しています。ロボットソリューションで青果のピックアンドプレース、出荷用梱包が可能です。

青果を保持するのに十分な力があり、かつ傷つけない優しさを持つロボットグリッパーが必要です。グリッピング技術はAI支援コンピュータビジョンと組み合わされます。大量青果包装は商業的に利用可能で、かなりコスト効率が良いです。

オンライン食料品購入希望者が増えています。一部顧客は店舗受取を好み、他は配送を希望します。これは食料品店に莫大な負担をかけています。店舗は顧客注文ピッキングに人員を割かなければならず、注文を袋や箱に梱包し、受取用に並べたり、誰かが顧客宅まで配送したりする必要があります。

食品包装・食料品の新たなユースケース

ロボティクスベンダーは食料品店のこれらすべてのタスクを支援するシステムを開発しました。自動保管・搬送システム（AS/RS）を食料品店バックヤードに設置できます。AS/RSが製品をロボットピッキングステーションに提示し、製品を袋や箱に詰め込みます。

顧客への配送には自動運転車両が開発されています。様々なテスト段階にあり、一部地域でパイロットプロジェクト実施中です。

医薬品

ロボットは医薬品業界で確立されています。このセクターでのロボット活用例：

標準的な用途

ブリスター包装

デルタまたはSCARAロボットが錠剤をブリスター包装に充填します。これらのロボットは軽量アイテムハンドリングで高速・高精度です。錠剤瓶や液体薬ボトルのラベリングもロボットでよく行われます。

ピペッティング

医薬品企業は試験管へ精密な液量を分注する必要があります。試験管は液体クロマトグラフ等試験装置に投入されます。これはロボティクスに適した用途です。ピペッティングロボットは医薬品業界で一般的に使用されています。

ピックアンドプレース

医薬品への人為的接触は汚染リスクを生みます。製薬企業は自然とこのリスクを最小化したいと考えます。ロボットはこの理由だけで有用です。例：医療用シリンジ包装。シリンジをコンベアラインからピックアップしコンテナへ配置する必要があります。人が行うと汚染リスクと怪我リスクがあります。シリンジが透明なためコンピュータビジョンシステムにとって困難でしたが、この課題は克服されました。高品質と一貫性を保証するロボットプロセスが実現しました。

医薬品の新たなユースケース - 薬剤師支援

薬剤師支援はロボットの比較的新しいユースケースです。錠剤カウント等の雑務に最適です。処方箋が薬局コンピュータシステムに入力され、ソフトウェアが必要な容器サイズを決定、適切な薬剤を特定し、ロボットアームが容器へ錠剤を分注します。ロボットは適切なラベルも貼付し、ラベル付き容器をコンベアベルトへ配置します。

業界に適したロボットソリューションの見つけ方

HowToRobotは企業の自動化成功を支援するグローバルプラットフォームです。15,000社以上のロボティクス企業の世界ディレクトリを活用できます。貴社業界と用途に理想的に適したロボットソリューションを見つけられます。

必要なソリューションタイプがすでに決まっているかもしれません。ロボティクスベンダーから更多情報を得たいなら、HowToRobotで見積もりと製品情報を取得できます。複数ベンダーが回答し、貴重な時間を節約できます。

どのロボットソリューションが必要か不明な場合もHowToRobotが支援します。用途と主要業績評価指標（KPI）を説明し、自動化で達成したい目標を伝えてください。情報提供依頼を送信できます。ベンダーからソリューション情報の回答が届きます。

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