2022年ロボティクストレンド：製造業者のための革新的自動化戦略

2021年が終わりに近づく中、急速に変化する技術、消費者要求、競争圧力が、創造的な運用戦略の実装を引き続き刺激しています。その結果、より手頃で高度に柔軟なロボットが生産現場に導入され、サプライチェーン課題、熟練労働力不足、前例のないパンデミック、一般的な市場変動に効果的に対処しています。これを踏まえ、2022年以降の成功に向けた計画において、賢明な製造業者が検討すべきトレンドと革新をいくつか紹介します。

小規模工場での採用拡大

最小限のコストで高品質製品を生産する能力は、今日の産業界で競争力を維持するために不可欠です。オートメーションコストの低下と使いやすさの向上に伴い、中小規模製造業者がロボットをショップフロアに統合するケースが着実に増えています。ロボットの可用性は、オンタイムデリバリーと製品品質への期待が満たせることを潜在顧客に保証するものとして見なされるようになりました。

精密ハンドガイディングティーチングによる迅速な導入またはオンデマンド再導入が可能な使いやすい協働ロボット（コボット）は、多品種少量生産の空白を埋めるのに非常に魅力的です。アーク溶接、プラズマ切断、マシンテンディング、軽組立、パレタイジングに最適で、人間と一緒に、または近接して作業できるコボットは、作業員の可用性、従業員安全、運用効率、製品品質といった複数の懸念に対処しています。

6軸HC10XP協働ロボットのようなロボットは、組み込みの安全規格対応出力・力制限（PFL）を備え、手動溶接を容易に補完したり、工場内の大型重量ワークピースに転がして行ったりできます。これは小規模操業に必要な溶接能力を提供するだけでなく、狭い環境での床面積も最大化します。また、20kgペイロードのHC20XPのようなより高ペイロードコボットも貴重な床面積の節約に貢献します。適切なサイズのライザーを用いれば、このIP67定格コボットは、エレベータなしで40×48インチパレット（最大80インチ高）の積み下ろしが可能で、より良いROIのためにより多くの汎用性を提供します。

「ArcWorld® 50およびLCシリーズのようなコンパクトワークセルも、ジョブショップ環境での中小型部品溶接の生産拡大に使用されています」と、ヤスカワ電機のシニア製品マネージャー、ジョシュ・レアス氏は述べています。「シングルまたはデュアルワークステーションで利用可能な、このような省スペース溶接ソリューションは、非常に迅速な投資回収を維持しながら、迅速かつ簡単な設置または移設を可能にします。」

オフラインロボットプログラミング

労働力人口統計と市場ドライバーは、製造業者がロボット統合とプログラミングにアプローチする方法を変え続けており、使いやすさの革命を引き起こしています。オフラインプログラミング（OLP）を含む直感的なプログラミングオプションは、ティーチペンダントでポイントごとにロボットプログラムを書いている間に生産を中断できない操業では、高い稼働率を実現するために必須です。

ロボットワークセルの3D表現を使用し、プログラムされた経路に沿ってロボットが動く様子を視覚的に示すOLPは、経験豊富なプログラマーと初心者の両方に、PCベースの仮想環境からロボットプログラムやジョブの設計、テスト、調整の機能を提供します。衝突検出、3D PDF、コンベアトラッキング、カムパスなどの便利な機能を提供するヤスカワのMotoSim®は、プログラミングとリーチスタディに理想的なユーザーフレンドリーでコスト効率の良いソフトウェアです。サードパーティ製オプションは堅牢な機能性を提供し、タスクエキスパートがロボットを迅速かつ容易にプログラミングできるようにします。Robotmaster®、OCTOPUZ®、Delfoiは、ロボット溶接システムの複雑なプログラミングを含む多様なアプリケーション向けの包括的なソフトウェアソリューションを提供します。後者については、Delfoiはティーチペンダントプログラミング比でプログラミング時間を90%削減でき、複数アームワークセルのような複雑な構成でもプログラムを極めて高速かつ正確に送り出せます。

革新的なプログラミング手法

ロボットプログラミングの状況は、非伝統的なプログラミングアイデアで溢れています。その多くは、ロボットシステムの極めて高速かつ簡単な実装を促進しています。

精密ハンドガイディングティーチング
今後6年間で40%成長が予測される¹使いやすい協働ロボットが、新しく高度に関連性の高いアプリケーションを実現するのを助けています。精密ハンドガイディングティーチングはこのトレンドの重要な側面であり、高度に汎用性がありユーザーフレンドリーなロボットシステムを統合したい企業にとって理想的なソリューションです。

あるいは、Wandelbotsのような企業は、オペレータの動きをモデル化できるインテリジェントセンサ技術を使用し、アームを掴む代わりにスタイラスでロボットパスを教示できるようにしています。この非常に簡単でローコード、コスト効率の良いアプローチは、選択されたアプリケーションで従来型プログラミングの平均20倍の速さです。

直感的なペンダントアプリケーション
スマートフォンのような直感的なティーチペンダントが今日では一般的になりつつあります。これに伴い、ユーザーフレンドリーながら強力なアプリケーション機能を提供するペンダント拡張アプリケーションの活用も増えています。

ヤスカワの直感的なスマートペンダント（ロボットのプログラミング方法を根本的に変えるもの）は、特定パターンで部品を扱うジョブを迅速に生成する強力な機能を提供するようになりました。スマートパターンと呼ばれるこのスマートペンダント拡張は、マシンロード/アンロード、スタック/アンスタック、ケースパッキングなどの一般的なタスクをサポートするグラフィカルインターフェースを提供します。

コボット溶接と従来型ロボット溶接の両方で、ヤスカワのユニバーサルウェルドコムインターフェース（UWI）のような直感的なティーチペンダントアプリケーションが、歴史的なプログラミング障壁を突破しています。溶接設定の保存場所における地域差、シールドガス使用の違い、高度な電源技術の存在、新しい溶接手法の成長に伴い、UWIはあらゆる溶接プロセスやパラメータ（電圧、電流、ワイヤ送り速度など）を簡単に制御したい製造業者にとって極めて有用です。

ローコード・ノーコードプログラミング
UWIのようなツールは、ローコード・ノーコードプログラミングのための最近のソフトウェア革新も補完します。ユーザーは、柔軟な開発プラットフォームとアプリケーションモジュールを使用して、コードを1行も書かずにアプリやロボットシステムをプログラミングできるようになりました。

Path Roboticsのような他社は、最先端の人工知能（AI）、機械学習、コンピュータビジョンシステムを開発し、産業用ロボットをよりインテリジェントにしています。溶接アプリケーションに最初に焦点を当て、Pathは独自のビジョンと知覚システムで部品の空間上の位置を認識し、リアルタイムでロボットパスと溶接パラメータを変動に合わせて調整することで、プログラミングの必要性を完全に排除します。センサと処理の改善が続けば、インテリジェントなロボット設置の性能と採用もさらに発展するでしょう。

クロスプラットフォーム ロボティックオートメーション
READY Roboticsは、クロスプラットフォーム ロボティックオートメーションのためのエンタープライズグレード オペレーティングシステムを作成し、ユーザーフレンドリーなオートメーションの新しいパラダイムを切り開きました。これは、ほぼ誰でも事実上あらゆるロボット（ヤスカワロボットを含む）をプログラミングできるだけでなく、特定のコーディング専門知識を必要としないグラフィカルアイコンベースのプログラミングにより、オートメーションをこれまで以上にアクセスしやすくします。

ロボットオペレーティングシステム（ROS）
新年に注目すべきプログラミング手法を締めくくるのは、Robot Operating System（ROS）の進化です。Linux、Java、Microsoft Windows® IoT Enterpriseのようなオペレーティングシステムで動作するミドルウェアの成長するコレクションであるROSは、Open Robotics（ros.org）によってサポートされる、最先端のアルゴリズム、ソフトウェア、関数、ドライバなどの無料オープンソースリポジトリです。

ROSを一歩進めたROS-Industrial®（ROS-I）は、産業用ロボットに特化したROSの先端機能に焦点を当てています。一部からは先端技術をまとめる「接着剤」と見なされるこの機能豊富なツールの編集は、ロボットメーカー、コンポーネントサプライヤー、システムインテグレータ、エンドユーザーが、2D/3D画像処理や、事前プログラムされたパスではなくリアルタイムでロボットパスを駆動する力制御のような、無数の複雑なアプリケーションを改善するのを助けています。

従来型産業用ロボットアプリケーションに、高品種少量タスク向けの適応機能修正をより容易に行う必要性を見て、ヤスカワはROS-Industrial Consortium（RIC）アメリカズと提携し、堅牢な通信ドライバを開発しました。これにより、製造業者と研究者はアドオンの作成と知覚センサの統合のオプションを得られます。ロボットを多様な非構造化環境アプリケーションと互換性を持たせるための、タイムリーかつコスト効率の良い方法として非常に有利です。ヤスカワは、ヤスカワロボットのすべての最近の世代がROS対応であり、より高度なタスクのために機能拡張可能であるとして、このテクノロジーを使用する機能を提供しています。

最適化されたマシンビジョン

前述の通り、コスト効率の良いビジョン改善により、より幅広いアプリケーションが可能になっています。Veo RoboticsのFreeMove®のようなビジョンベースシステムは、機械を人間に対してより反応的にすることで、製品製造の方法を再発明し、最小限の安全ガードでダイナミックな安全システムを実現しています。FreeMoveシステムは、環境内のオブジェクトの将来のすべての可能な位置を投影し、動的に保護分離距離を計算してから、作業員の安全のために必要に応じてロボットに減速または停止を指示します。

このようなシステムは、人間の作業員を生産方程式に組み込むオプションを提供するだけでなく、このテクノロジーを持つロボットシステムは、製造業者が大量カスタマイゼーション、短い生産ラン、厳格化する品質要求により良く適応できるようにし、長期的によりコスト効率を高めます。ビジョンは部品の検出や検査を超えて、ロボティクスを用いた積層造形や溶接パスプランニングのようなプロセスの完成を助けるために活用されています。

「ロボットビジョンは、増加する検査タスクにも適用されています」と、ヤスカワ電機の製品マネージャー、クリス・コールドウェル氏は言います。「一般的に人間より高速で信頼性が高く、ロボット検査は製品品質と製品スループットの改善を目指す製造業者にとって極めて重要になっています。」スクラップ削減、良品最大化、全体設備効率の最適化のために、協働ロボットを含む柔軟なロボットモデルがワークセルに統合され、表面品質、溶接品質、部品形状を確保しています。ロボットと、先進ビジョンシステム、堅牢な電源、直感的なサウンド分析、溶接検査システムなどのインテリジェントな周辺機器の組み合わせ使用は、情報に基づいた生産決定のための豊富なデータを提供できます。

統合アセット管理

接続デバイスによって提供される膨大な量のデータは、ヤスカワCockpit™のようなエッジサーバソリューションで最適に取得できます。これらは主要なOPC-UAやその他のデータ収集インターフェースを使用します。このようなアセット管理システムは、競争優位性を得ようとする製造業者に包括的な洞察を提供できます。溶接品質を例に取ると、自社部品で使用する場合でも、サプライチェーンの別の部分から持ち込まれる部品の品質をチェックするために導入する場合でも、ロボットとこのタイプの複数データソース接続の併用は、ポジティブな影響をもたらします。

これは、製造業者にとって最前線にあり続ける継続的なサプライチェーン懸念を提起します。作業員安全の促進と、接続ファクトリーデバイスのリモート監視・管理能力の提供により、アセット管理ソリューションは注目を集めています。統合的、インテリジェント、革新的なデータ分析アプローチを可能にするこのようなツールは、意思決定者が現在および過去の生産量、および接続デバイス（ロボットを含む）の運用ステータスをリアルタイムで確認できるようにします。これは、設備パフォーマンスの維持について情報に基づいた決定を行うのを助けるだけでなく、事実上どこからでも運用目標を効率的に実行する能力を与えます。

テクノロジー駆動型産業の未来

2022年に向けて前進する中、技術進歩は市場要求とその後のロボティックイノベーションを引き続き燃料とし、コンポーネントと消費者向け包装製品の要求は許容差が縮小し続けるでしょう。誤差のマージンがナノスケールに入るように見える中、ロボットの反復精度は、特にエレクトロニクス、電気自動車、医療機器などに関わる領域で、さらなるオートメーションをもたらすでしょう。全体として、ロボティックオートメーションを含む新技術を取り入れた運用戦略を実行する製造業者が、継続的な市場圧力に対して迅速に適応し、継続的な成功を収める可能性が最も高いでしょう。

¹ 協働ロボット市場規模、シェア、COVID-19影響分析、Fortune Business Insights、2020