射出成形自動化マスターガイド：生産性向上のステップバイステップアプローチ

あらゆる業界と同様、プラスチック業界も絶えず変化し成長しています。多くの場合、企業は生産性向上、生産能力増強、効率化のために自動化への投資を行います。まだ自社での自動化を検討していないなら、今が最適なタイミングです。行動を遅らせれば、競合他社が自動化を通じて利益、製品品質、顧客への総合的価値を最大化する上で、より大きな先行優位を得ることになります。

自社での自動化導入のベストプラクティスを議論する前に、まだ迷っている方のために、自動化が適しているかどうか判断するポイントを簡単に整理します。
 

自動化を検討すべきか？

自動化検討時に何を見るべきか。まず既存の労働力から始めましょう。熟練オペレーター、プロセスエンジニア、メンテナンス技術者の確保が難しいなら、自動化は全体的な効率と品質の向上にほぼ確実に貢献します。自動化は手作業より常に高速で、必要床面積も少なくて済みます。自動化システムは休憩を必要とせず、手作業では不可能な一貫性を提供します。サイクルタイムの一貫性向上は製品品質を高めるだけでなく、より正確な運用コストと生産量の把握にも役立ちます。自動化は、他の成形業者との競争で優位に立つための強力な手段となります。

繊細な成形品を慎重に扱う必要がある場合、ロボットは特に重要です。

製造製品の特性も考慮すべきです。デリケートな表面特徴を持つ部品、柔らかい材料で構成される部品、成形プロセス中に維持しなければならない重要な寸法がある場合、自動化は重要かつ必要なステップです。人間による無制御な接触は部品を損傷させたり品質を低下させたりします。医療用やハイエンド電子部品は、人間の接触による汚染に特に敏感なため、これらの分野では自動化が事実上必須となります。

成形後も、自動化は全体効率の向上と総コスト削減に貢献します。成形機直後のポスト成形オペレーションから最終包装まで、部品の管理を自動化で一貫して行えます。プロセスをプレス機直下で自動化できれば、部品を倉庫に出し入れしてさらなる加工を行う必要がありません。自動化はエラーと不良を減らし、変数を制限するため、企業はエラー対応ではなくタスク達成に集中できます。
 

自動化の導入

自動化を決断するのは簡単です。次の、より重要なステップは、自社のプロセスと射出成形セルで自動化を最適に導入する方法を決定することです。自動化が自社と会社にとって最適に機能するかを判断する際に、いくつか検討すべきポイントがあります。

•  従業員は、必要な自動化を実装するために必要なスキルを持っていますか？ 自動化レベルが自社の人的リソースセットに適合するか確認することが重要です。ロボットと自動化システム設置後、どのチームメンバーがそれらと協働するのに最適かを検討してください。ほとんどのロボットシステムには、電気機械デバイス、ロボット、PLC制御、空圧を理解するエンジニア、技術者、メンテナンス担当者が必要です。こうした経験と知識を持つ社員がいない場合、将来的なサポートとサービスのために請負業者や自動化OEMに頼ることになりがちです。問題発生時、社内人材で即座に対応できず、外部ヘルプの到着を待たざるを得なくなります。

効果的な自動化のために追加スタッフを雇う必要があるという印象を持たないでください（これは一つの解決策であり、長期的なメリットにつながる可能性が高いです）。代わりに、既存のオペレーターが仕事をこなせるはずです。ただ、適切なトレーニングとサポートが必要です。OEMサプライヤーは設置時点でこのトレーニングを提供するでしょう。これを活用し、オペレーターに自動化システムを隅々まで学ぶ機会を与えてください。

社内チームが典型的な自動化問題の多くを解決できれば、会社はその学習知識をすべて保持できます。つまり、ルーティン問題解決のために不必要に外部ヘルプを呼ぶ費用が不要になります。また、問題発生後、自動化をできるだけ早くオンラインに戻せるため、コストを最小限に抑え、稼働率向上による効率最大化が可能です。さらに、自社の運用を理解し、社内自動化に慣れた技術チームは、技術進歩に合わせて自動化システムを継続的に改善する能力を持つことになります。

•  自動化がワークスペースに適していますか？ 床面積が貴重なのは誰もが知っていますが、「靴ベラのように」自動化を狭すぎたり計画性のないスペースに押し込めると、成形セル全体の稼働率に直接悪影響を及ぼす可能性が高いです。可能な限り、自動化またはプロセス要件に基づいてワークスペースを計画し、装置によって実行される必要な動作とアクションに十分なエリアを確保してください。作業エリアを過小にすると、プロセスの最適化と自動化の効率が制限されます。

ロボットセル周囲に十分なスペースがあり、ガードを通じた適切なアクセスがあることを確認してください。

トラブル発生時のメンテナンスとトラブルシューティングのために装置へのアクセスが必要なことを忘れないでください。エアシリンダー、センサー、サーボモーターの交換に、合理的な時間で到達できない場所にある場合、他のセルコンポーネントの大規模な分解や自動化モジュール全体のセルからの撤去が必要になるかもしれません。これにより、数時間甚至はシフト単位のコストのかかるダウンタイムが発生する可能性があります。適切にメンテナンスされれば自動化は数十年稼働しますが、一度設置すればメンテナンス不要と考えるのは非現実的です。

すべての車の所有者は、車を長持ちさせるために定期メンテナンスが必要だと受け入れています。ロボット自動化セルも同じです。メンテナンスアクセスドアとガードパネルの配置を検討し、それらの数を削減しないでください。自動車メーカーがエンジンアクセス用のフードを提供しなかったと想像してください。スパークプラグ交換のために、車をリフトアップし、エンジンを降ろし、25ドルのスパークプラグを取り付け、エンジンを再搭載する必要があります。自動化成形機も同じです。機械のメンテナンスエリアに容易にアクセスできなければ、コストはほぼ確実に数日のサービス時間と生産損失になります。

•  自動化セルとの人間のインタラクションを制限する。 このヒントは明らかに見えるかもしれませんが、非常に重要です。ロボット自動化の主目的は人間の介入を減らすことです。あらゆる自動化セルを成功裏に運用する鍵は、自動モードで稼働させ、オペレーターがサイクルを中断する頻度を可能な限り少なくすることです。セルが自動生産で長く稼働すればするほど、自動化が提供する効率と最適化を通じてコストが削減されます。セルが自動運転中は、実際の運用コストを把握し、セルが毎時間、毎シフト、毎週どれだけの製品を生産できるかを決定するのがずっと容易です。自動化成形セルを計画する際、インサートのステージング、梱包用ボックスのキューイング、品質チェック用ビジョンシステム、セル内のオペレーター関与を減らすために必要なあらゆるソリューションについて、自動化プロバイダーと協力して検討することを忘れないでください。

•  金型交換のたびに時間をロスしない。 ロボットのプレス機および下流装置へのアライメントは、成功運用の鍵です。専用金型で長期間同じ部品を生産しない場合、システム設計時に生産変更を計画する必要があります。金型交換や予防メンテナンスのために金型を取り外した際、金型と関連装置の再配置時に適切なアライメントを確保する方法を組み込んでください。

金型が正しく位置決めされていないと、ロボットの位置ポイントを再ティーチングする必要があり、適切な動作のために調整が必要になるかもしれません。このプロセスは時間とコストがかかるため、最小限に抑えるのが賢明です。ロボットのサーボリストオプション（空気圧式リストの代わり）は、この取り組みに確実に役立ちます。実際、サーボ駆動リスト（5軸ロボットとも呼ばれる）を搭載したロボットは、その動作の柔軟性と調整能力から、あらゆるセルで検討すべきです。

著者について：Steve Williams氏はSepro America LLCのアプリケーションエンジニア。2014年からSeproに在籍し、射出成形業者向けの技術的自動化ソリューションを開発。連絡先：412-459-0450; swilliams@sepro-group.com; sepro-group.com.

Rich Lachance氏は1995年からSeproロボットのサービスを担当。現在は北米サービスセールスマネージャーとして、Seproロボットのトラブルシューティングと修理を統括し、可能な限りスムーズかつ効率的な稼働を確保。連絡先：rlachance@sepro-group.com.