協働ロボット：製造業の人手不足を解決する実践的ソリューション

コボットは製造業の熟練労働者不足への答えとなるか？

どこの機械加工工場や板金加工工場のオーナーに、会社の成長における最大の障害を尋ねても、おそらく同じ答えが返ってくるでしょう。それは運転資金の不足でも、先端技術の不足でもなく、もっと基本的なこと、つまり「グリーンボタンを押す人」や「箱詰めをする人」がいないということです。「十分な人材が見つからない」と嘆く声が聞かれます。

さらに追い打ちをかけるように、地元の職業訓練校との提携や社内の人材育成プログラムによってなんとか労働力問題を克服した企業でさえ、依然として同様に困難な課題に直面しています。それは、人件費の安い国の製造業者からの激しい競争です。競合他社の人件費が自社のわずかな一部で済むとき、どうやって生き残れるというのでしょうか。

労働力を拡張するツール

解決策は明確です：自動化することです。自動車工場の通路を歩けば、長い組立ラインを黄色、オレンジ、白のロボットの群れが担当している光景を目にするでしょう。大手製造企業でも同様で、産業用ロボットが工作機械セルから部品を出し入れし、通過するワークに塗装を施し、自動溶接セルで部品を接合しています。労働力問題は解決したように見えます。

しかし、生産量が少ないために自動化が割に合わないと思われているその他大勢の製造現場ではどうでしょうか。産業用ロボットが高価であることは誰もが知っています。プログラミングには熟練技術者が必要で、人間の作業員の怪我を防ぐために精巧な安全柵やライトカーテンが必要です。段取り替えには貴重な時間がかかり、専用のエンドエフェクタ、ロボットの可動範囲内外に材料を搬送するコンベア、そして工場設備としてまた一つ増える機械の定期メンテナンスも必要です。

汎用的なソリューション

「協働（collaborative）」や「コボット（cobot）」という用語の発祥については激しい議論がありますが、一つだけ明確なことがあります。約10〜15年前、いくつかのロボティクス企業が、自動化の煩わしさを解消する新たなアプローチを試みたのです。例えば、ユニバーサルロボッツ（デンマーク・オーデンセ）のUR5「協働」ロボットは、安全柵を不要にすると約束しました。設置は1時間以内で完了するとされ、タッチスクリーンインターフェースは誰でも使えるほどシンプルで、ロボットは必要な場所へ持ち運べるほど軽量でした。同サイズの産業用ロボットよりはるかに安価な価格設定で、コボットは大小問わずあらゆる工場に普及すると同社は予測しました。

その予測は的中しました。他のロボティクス企業もすぐに追随し、今日では事実上すべての産業用ロボットサプライヤーが、UR5への独自の回答を製造中か、積極的に開発中です。コボットの人気は非常に高く、ロボット工業会（RIA、ミシガン州アナーバー）の最近のブログによれば、現在3%の市場シェアを占める協働ロボットが、2025年までに10倍に拡大する見込みです。

印象的な数字ですが、これは従来型の、人間に優しくないロボットにとって何を意味するのでしょうか？ 彼らはベルト駆動機械や炭素鋼工具ビットのように姿を消す運命にあるのでしょうか？ そして、その莫大な成長ポテンシャルを脇に置いても、コボットは本当に謳い文句通りの性能なのか、それともまたしてもマーケティングの誇大広告が現実を追い越しただけなのか？

少ないことが豊かさを生む

ユニバーサルロボッツアメリカ（ミシガン州アナーバー）の地域営業ディレクター、スチュアート・シェパード氏はそうは思いません。誇大広告には十分な理由があると彼は言います。それは、より少ないガード、より少ない床面積、より少ないオペレーター教育の必要性です。

「コボットは、これまで自動化が導入されていなかった企業やアプリケーションにも自動化をもたらす機会を代表するものです」とシェパード氏は語ります。「PLC（プログラマブルロジックコントローラ）の発明、そしてロボットそのものの発明以来、自動化業界で最も重要な変化になる可能性があります。」

あらゆる規模の製造業者が、コボットのもたらすメリットを享受しています。使いやすさと低い総所有コストは、特に中小企業にとって魅力的だとシェパード氏は指摘します。これが、市場平均を上回る成長速度の一因になっているとのことですが、コボットの導入が産業用ロボットより容易なため、その用途は製造業を超えて、食品加工、倉庫作業、実験室・科学用途へと広がっていると付け加えます。

自動化の再考

幅広い用途があるとはいえ、コボットが最も頻繁に対処しているのは、従来の製造現場における深刻で蔓延した問題、つまり工場床で働く資格のある人材が不足しているという、冒頭で述べた問題です。これはコボットメーカーのリシンクロボティクス（ボストン）の最高執行責任者、ジム・ロートン氏の弁です。

「これまで人間にしかできなかったタスクを完遂できる能力により、コボットはこの痛みを緩和する重要な役割を果たします」と同氏。「さらに、人間の作業員が進んで引き受けたくない仕事、つまり単調で、過酷で、完全に危険な仕事を担うことで、従業員により望ましい役割へ移行する機会を与えます。」

産業用ロボットは数十年にわたり、汚い仕事を快く引き受けてきました。では、何がコボットを特別なものにしているのでしょうか。ロートン氏はいくつかの論拠を提示します：

• 内蔵の力覚センサーにより、コボットは電子部品組立などの繊細な作業に最適です。
• 通常ガードが不要なため、梱包、製品テスト・検査、そして人間が存在するあらゆる環境での作業に最適です。
• 迅速かつ容易に導入できるため、短納期生産や頻繁な段取り替え（製造業の大きなトレンド）に理想的です。
• より大型の産業用ロボットと並んで作業し、その作業を補完できます。
• ほとんどのコボットは、アームを動かして目的のタスクを実演するだけでティーチング可能です。大規模なソフトウェアスイートは不要です。
• 季節変動のあるメーカーや、顧客需要の変動が大きい企業にとって、コボットは繁忙期に信頼性が高く適応力のあるリソースとなります。

「コボットは、過去のどの時期よりも多くの工程を自動化する能力を製造業者にもたらし、業界を問わず競争力と革新性を維持できるようにします」とロートン氏。「シンプルに言えば、信頼性が高く、効果的で、適応力があり、企業の成功を支援します。」

従業員の反発を招かないために

自社工場でその成功を手に入れたいとお考えなら、コボット導入の前にいくつか留意点があります。まず、生産管理者や工場オーナーは、ロボット革命の到来と受け取った従業員が反発する事態を望んでいません。この新技術を工場床に導入する際、コボットは彼らの仕事を奪うのではなく、手助けするためにあることを、血肉の作業員たちに理解させることが重要です。

成功するコボット統合の鍵は、適切なタスクの選定から始まります。ロートン氏が指摘するように、コボットが活用されず、評価されないのは、ほぼ常に間違ったタスクに配置されたためです。「コボットはあらゆる自動化ニーズを満たすものではなく、向き・不向きがあります」と同氏。「だからこそ、メーカーがコボットプロバイダーやディストリビューターと初日から直接協力し、適切なアプリケーションを特定し、コボットを最善の方法で活用できるようにすることが極めて重要になります。そこから先、既存プロセスとの導入・統合はスムーズかつシームレスに進みます。」

グリーンボタンを押す

ファナックアメリカ（ミシガン州ロチェスターヒルズ）の汎用産業・自動車セグメントエンジニアリングディレクター、リック・マクスウェル氏も同意見で、アプリケーションのニーズを評価し、適切なロボットソリューションを提供することが重要だと述べます。「本当に協働的な性質の作業なのか、それとも従来型産業用ロボットの方が適しているのか？」と同氏。「どちらが顧客のニーズに適しているかは、主に作業のスループット要件、そしてハンドリングする物体や部品の重量と複雑さによって決まります。」

ここに落とし穴があります。従来型自動化の支持者たちが指摘するとおり、ほとんどのコボットは決して高速ではありません。マクスウェル氏が指摘するように、コボットはシンプルで単純なピックアンドプレース用途に最適で、ゆっくりと着実なペースで作業します。コボット技術の向上につれてこれは変わるでしょうが、現時点では産業用ロボットのような超高速動作は期待できません。

しかし、それでよいのです。製造業のワークセルで、人々が機械と安全に相互作用する必要性は非常に現実的です。コボットはワークゾーン内の物体との予期せぬ接触を検知できるため、人間とワークステーションを共有する制約がなくなります。「これは大きな安全性とコストのメリットです。高価な産業用安全柵なしで、ロボットが過酷な作業と反復動作を実行できるからです」とマクスウェル氏。

誰が購入しているのか？

他のメーカーと同様、ファナックにも協働ロボットソリューションを求める問い合わせが増えています。少し皮肉なことに、そのかなりの割合が意外な出所、つまり産業用ロボットの豊富な経験を持つ大手メーカーから来ています。「協働ロボットのアプリケーション機会は、大小すべての企業に存在します」とマクスウェル氏。

ABBロボティクス（ミシガン州オーバーンヒルズ）の組立・テストビジネスラインマネージャー、ニコラス・デ・カイザー氏も同様の傾向を感じています。「コボットは一般的に使いやすく、導入コストが低いため、中小企業にとって非常に魅力的です。自動化がより身近になるからです。そのためか、従来型ロボットと比べて、あらゆる規模の企業で、製造業全体にわたってコボットがより均等に使われているようです。」

ピックアンドプレース以外に、コボットは何に使われているのでしょうか。総需要のうち、デ・カイザー氏とマクスウェル氏は、今後の成長の大半はマテリアルハンドリング分野、つまり部品の梱包、箱のパレタイズ、コンベアへの積み込みなどから来ると同意見です。ただしデ・カイザー氏は、一部のコボットは小型・繊細な部品を含む複雑な組立作業に特に適していると付け加えます。また、工作機械の世話（マシンテンディング）、CNC旋盤やマシニングセンタへのワークの出し入れ、プラスチック射出金型から完成品を取り出す作業などでも人気です。

それほど速くはない

アプリケーションや企業規模に関わらず、産業用ロボットの性能に慣れ親しんだ人々はいくつかの点に注意する必要があると、デンソーロボティクス（オハイオ州ウェストチェスター）のアメリカ地域ロボット営業マネージャー、デビッド・M・ロバーズ氏は指摘します。「コボットは、本来関わるべきでないアプリケーションに売り込まれることがよくあります」と同氏。「基本的なピックアンドプレースや、比較的長いサイクルタイムのアプリケーションなら問題ありませんが、ほとんどは従来型産業用ロボットの速度と精度には敵いません。」

協働性も過大評価されがちです。「コボットの先端にナイフを取り付ければ、それはもはや協働的ではありません。指を挟む可能性のあるグリッパーを使えば、協働的とは見なされません。自社製品であれ他社製品であれ、そのソリューションが本当に安全か評価し、必要なら適切なガードを追加しなければなりません。」

「もしも」の事態も考える必要があります。産業用ロボットなら、部品を落とした時にリカバリしたり、電源トラブル時にワーク内深くから退避したりできますが、新しいコボットでは人間の助けなしに困難な状況を解決できないかもしれません。

「サイクルタイムに余裕があり、極限の繰り返し精度を必要とせず、人がワークエリアの内外で作業する必要があるなら、それらはコボットに適したアプリケーションです」とロバーズ氏。「そうでなければ、産業用ロボットの方が優れたソリューションだと主張します。また、ロボット購入前に必ず行うべき安全性評価の結果次第では、導入コストが安く済み、より高い性能が得られる可能性があります。コボットを取り巻く誇大広告は多く、人々は期待し、その理論は筋が通っていますが、ここは買い手がしっかり宿題をすべきケースの一つです。」