自動化の現場から——ロボット導入で成功した製造業者たちのリアルな声

自動化を導入した製造業者たちの物語：なぜ導入したか、結果はどうだったか——そして新たな「ドロイド」導入を検討している他社へのアドバイス

新しいピックアップトラックを買うとき、古くなったトローリングモーターの替えを探すとき、先月オープンしたタイ料理店が美味しいかどうか迷うとき——これらと無数の購買シチュエーションにおいて、最高のアドバイスはしばしば、それらの製品を購入した顧客や、その怪しげな料理を食べた客に話を聞くことです。彼らの経験はどうだったか？ 良いサービスを受けられ、製品が要件を満たしたか？ おそらく最も重要なのは、「彼らはまたそれを買うか？」です。

ロボットでも同じことが言えます。特にロボットでは。なぜなら、続く労働力不足と、米国などでのリショアリング（国内回帰）の希望的な復活を背景に、ロボット自動化は製造業の成長と効率向上の鍵だからです。これは、モンタナ州チャーロのMT Solar Co.のような中小企業において特に当てはまります。創業以来急成長を遂げた同社のオーナー兼社長、トラビス・ジョーダン氏は、協働ロボット（コボット）を解決策として導入しました。その結果、彼の決断はゲームチェンジャーとなりました。

「約12年前に一般的な製造と金属加工でスタートし、2014年後半に初の旗艦製品ラインを発売して太陽光発電業界にピボットしました」とジョーダン氏。「その直前にCNCプラズマテーブルに投資していたため、当時のワークフローは個々の部品を自動切断し、その後手作業で溶接するものでした。そのアプローチは、数年前に太陽光市場が本格的に立ち上がり、急速に生産拡大が必要になるまでうまく機能していました。しかし、今どきのショップの多くと同様、熟練労働者の確保に苦労しました。繰り返しの溶接作業のスループットを上げる方法としてロボティクスを検討することにしました。」

急成長と需要の急増にもかかわらず、ジョーダン氏は生産チームがリーン製造原則に注力しており、カスタマイズ可能なマウントシステムを小ロットでジャストインタイム生産していることを強調します。拡張性と柔軟性を両立するソリューションを探していた彼を、ミシガン州アナーバーのUniversal Robots USA Inc.（UR）へ導きました。そこでは、同社の少量多品種ニーズに応えられるシステムを見つけました。コロラド州ラブランドのURパートナー、Vectis AutomationのCobot Welding Toolは、UR10eコボット、統合ペンダント、「DIYプログラミング」ソフトウェアを備え、Rhino Cartの船上電源付きポータブルモジュラーフィクスチャテーブルに取り付けられています。

ジョーダン氏によると、探索中にいくつかの高品質システムを試しましたが、ほとんどはより大量生産向けで、MT Solarが時間単位で処理する必要がある1ダース以下の小ロットには向いていませんでした。ほとんどが安全柵を必要とし、可能であれば避けたいコストでした。「フィクスチャリングのニーズも、従来のロボットほど複雑ではありません」と氏。「部品が合わなくて手溶接が必要な場合、誰かがそのまま割って入って同じテーブルで作業し、その後コボットに戻らせられます。一般的な自動溶接セルのように、あらゆるガードや旋回テーブルを扱う必要がありません。」

彼の唯一の後悔は、2台買わなかったことかもしれません。「今年後半にもう1台コボットを導入し、1台をセットアップ・プログラミング専用、もう1台を生産専用にする予定です」とジョーダン氏。「これにより、リーン環境で必要とされる継続的フローが実現できます。」

狭い現場

スティーブ・ディロン氏も同様のコボット成功事例を持ちますが、理由は全く異なります。ミシガン州リボニアのCDP Diamond Productsのバイスプレジデントで、ディロン家3代目のツールメーカーである彼が、兄弟たちに8台のFANUCワイヤー放電加工機（WEDM）を24時間稼働させるためロボット投資を提案したとき、彼らは懐疑的でしたが試すことに同意しました。

社名が示す通り、CDP Diamond Productsは幅広いカスタムダイヤモンド切削工具を設計・製造しています。工程の一工程で、ろう付けされた工具をロータリーテーブルに載せ、各フルートの希望プロファイルをワイヤーカットします——通常3時間ほどかかる作業です。機械稼働率を最大化しスループットを増やすため、ディロン氏はほとんどのWEDMに2台ずつロータリーテーブルを装備しましたが、これでも無人加工は6時間しか得られませんでした。FANUC代理店のMethods Machine Tools Inc.（マサチューセッツ州サドバリー）に相談しました。

「最初はさらにロータリーテーブルを追加するよう提案されましたが、あれは狂気の沙汰なくらい高価で、ロボットならほぼ同価格で導入できるとわかっていました」とディロン氏。「問題は床面積でした。ワイヤーマシンの周りに温度管理ルームを建てて部品精度を最大化していたため、ガードやケージを置くスペースがありませんでした。幸い、ちょうどその頃FANUCが協働ロボットシリーズを発表したばかりでした。」

MT Solarの溶接ソリューションと同様に、MethodsはCDP Diamond Productsに、HSK63ツールホルダー2ダース分のポケットを備えた移動式スタンドを提供し、それにFANUC CRX協働ロボットを取り付けました。アームリーチが2台の機械をカバーできる長さです。工具ミックスに応じて、ディロン氏とチームは now 2シフト以上を完全無人で運転でき、オペレーターが一方の機械で作業する必要があっても、もう一方は継続稼働できます。

「人手が見つからなさすぎて、息子が高校生の頃は夜中に機械に部品を供給させるよう頼んでいました」とディロン氏。「つい先日、彼から大学で電話があり、仕事があるかと聞かれました。『悪いけど息子、君はロボットに置き換えられたんだ。さあ勉強しなさい』と伝えました。」

ケージマッチ

アラバマ州オックスフォードのAssociated MetalCast LLCオーナー兼社長、ロン・ダグラス氏はケージに抵抗ありません。同社は数年前、FANUCロボットをOkuma Genos L300 CNC旋盤1台に導入し、以来ダグラス氏は自動化の確固たる信奉者となりました。現在3つのセルを稼働し、夏までに2つ追加予定です。これらはいわゆる「産業用ロボット」で協働型ではないため、人間の安全のためケージが必要ですが、1セルはライトカーテンのみです。すべてのセルが部品の搬入・搬出、セル内洗浄ステーションでの洗浄、そして1ケースでは統合CMMによる100%検査を担っています。

Associated MetalCastは鋳造や鍛造は行いません。ダグラス氏は1998年に会社を設立し、全国の鋳造所との密接な関係からこの名を選びました。精密機械加工、塗装、熱処理、組立、その他の付加価値プロセスを、農業、重機、インフラなど多様な業界に提供しています。完成品の多くは鋳物や鍛造品から始まりますが、Associated MetalCastとその96人の従業員は大量のバー材とプレート材も加工し、顧客に「ワンストップ」製造ソリューションを提供しています。

なぜ自動化を始めたかと尋ねられ、ダグラス氏の答えは予想外ではありません。「アラバマ州での熟練労働者確保の課題を考えると、自動化は今後も私たちの未来の非常に大きな部分を占め続けます。効率、スループット、部品一貫性を向上させるだけでなく、従業員を機械監視より面白い作業に解放します。これらは今日の機械加工世界で極めて重要です。」

もう一つ重要なポイントを指摘します——自動化プロジェクトを始める際、チームメンバーを巻き込むことです。「驚くほど最初は難しかった」とダグラス氏。「エンジニアリングと生産の人々からの賛同を得るのに苦労しました。彼らにとって新しいことで、完全にスコープ外だったからです。しかし、結果を見て自動化が会社の正しい前進だと気づくと、彼らは後押ししてくれました。彼らのサポートとロボティクスインテグレーターのサポートの間で、導入は非常に成功しています。」

伝統との決別

ニューヨーク州トナワンダのManth Manufacturing Co.ジェネラルマネージャー、デュアン・マント氏はロボットと長い歴史があります。過去20年間、ショップの大量生産部品用に統合ガントリーローダー付きWasinoギャングスタイルCNC旋盤など、様々な形の自動化に投資してきました。それらのマシンは良い仕事をしてくれましたが、それらの2軸・3軸ガントリーより柔軟で、人間の作業員を含むセルラ構成で使えるロボットを求めていました。

「40年の歴史を通じて、常により競争力を高めようとしてきました、適切な場面では自動化がその役割を果たしてきました」とマント氏。「製造マネージャーのマイク・レックスと、手動生産セルのスループット向上について話し始めたとき、ちょうどAbsolute Machine Toolsのセールス担当が数日前に立ち寄り、OB7のチラシを置いていきました。誰かが私のデスクに置き、私はそれを読み続け、価格タグを見て、すぐに彼に電話して『これについてもっと教えて』と言いました。」

OB7は、カリフォルニア州カーピンテリアのProductive Robotics Inc.製協働ロボットで、映画業界向けロボットカメラシステムを構築するZBE Inc.のスピンオフです。マント氏は12年目の会社の成り立ちなど気にもせず——彼が気にしたのは、3人体制の機械加工セルの人件費削減だけでした。OB7を2台購入し、セルのCNC旋盤を担当させ、1人を円筒研削盤の操作とコボットの監視に残しました。

このソリューションは非常に効果的で、レックス氏はすぐに他のOB7用途を探し、ホーニングマシンとブローチ盤の操作に配置しました。「別のセルでは円筒研削盤にOB7を供給させ、オペレーター1人を他の作業に解放しました」とマント氏。「大成功です。」

彼とチームの効率向上への継続的な推進が、昨年後半に最大顧客であるDynabrade USA（ニューヨーク州クラレンス）によるManth Manufacturingの買収につながりました。「自動化が製造業の未来だと強く信じており、Manthの能力への投資を続けながら、自社の自動化提供にも取り組んでいきます」と同社社長マイク・バッファモンティ氏。「Dynabradeはロボット材料除去と表面処理に多くの機会を見ており、様々なコボットメーカーと協力して顧客向けPoCソリューションを提供し始めました。私たちの進化の次のステップに大いに期待しています。」

優先順位の設定

これらのことは、Honeywell International Inc.フェニックス施設の製造技術シニアディレクター、ダグラス・ビンガム氏にとって驚きではありません。5つの事業部門、世界で10万人以上の従業員、昨年340億ドルの売上を誇るノースカロライナ州シャーロット本社のこのフォーチュン100企業は、数百の製造拠点に自動化技術を導入してきました。イタリアのトリエステでの自動煙探知機ラインから、メキシコのメヒカリでのロボット溶接セルまで。

しかし欠けていたのは、包括的な全社戦略だとビンガム氏は言います。「各サイトが長年にわたり、合理的なROIが見込めると判断したものを個別に自動化してきました。多くの場合良い結果をもたらしましたが、もっと効率的かつコスト効果的にできたはずです。だからこそ、各ビジネスから専任の自動化リーダーを含むAutomation Center of Excellence（COE）チームを結成しました。」

新しい工場が立ち上がったり新製品が発売されるたびに車輪の再発明をする代わりに、ビンガム氏と同僚たちは同社の自動化ソリューションを標準化します。主要サイトの運用を評価、自動化すべき適切な製造技術やプロセスを特定、ベンチマークを定義しモジュラーソリューションを開発、それらを最大の利益をもたらす領域にスケール展開します。

この目的で、ビンガム氏は最近、約200社のインテグレーション企業の会議で講演しました。プロジェクトとグループの自動化優先事項——溶接、機械監視、バリ取り、検査など——を説明し、次のミッションステートメントを提示しました。「主要拠点のキープロセスにインテリジェントオートメーション技術を導入し、予測可能で強靭、効率的な運営を創造する。」

そして、このミッションを完遂するには外部の専門知識が必要だと示唆し、アイデアの共有を呼びかけました。「これらや他の専門家と最初から関わることが、正しいソリューションを最良の方法で作り、それらを中心に標準化する上で重要だとわかっていました」とビンガム氏。

この標準化は極めて重要だと同氏は付け加え、詳細な作業範囲書と提案ソリューションの正確なシミュレーションも同様に重要だと言います。「以前の自動化プロジェクトでは必ずしも求めていませんでした。今では必須です。発注前にセルがどう動くかを見たい。それに伴い、事前承認済みハードウェア——特定ブランドのPLCやロボットなど——のみを使用し、異なる施設にコピー&ペースト展開できる標準化モジュールを開発することが求められます。これにより、現在一部の工場で見られる寄せ集めの機器を排除し、自動化導入をより容易かつコスト効果的にします。このプロジェクトは昨年始まったばかりですが、これから多くの機会があると確信しています。」