コボット艦隊: 労働力不足を解決する実証済みソリューション

Thyssenkrupp Bilsteinのオペレーション・マネージャー、Aldo Albieri氏は、同社オハイオ州ハミルトン工場におけるUniversal Robots製協働ロボット・アームの急速な展開を「革命」と呼ぶことを躊躇いません。同工場は自動車産業向けハイテク・サスペンション・ソリューションを製造しています。「適切なタイミングで適切な機会があり、その一部になれたと感じました。従来の6軸ロボットとは全く異なる使い方でコボットが活用されているのを目撃しました」と氏は語り、ロボティクス経験がほぼゼロの小規模家族経営機械工場で、複雑なタスクでさえコボットで自動化している様子を視察したことを説明します。「安全柵を使わず、コボットをキャスター付き台車に載せてタスク間で移動させていました。その時、ピンときたのです」とAlbieri氏。この発見以来、同氏はハミルトン拠点で約2年間、隔月ペースで新しいコボット導入を監督してきました。

「信じられない速さで進み、当初は試行錯誤でベンダーに機械統合を依頼していましたが、すぐに内製化こそが正解だと気づきました」とAlbieri氏。インダストリー4.0チームがコボット・アプリケーションを管理し、他の選択肢も検討しましたが、「単一タイプのコボットとパートナー関係を結ぶことに決めました。それがUniversal Robotsとの最初のコボット採用でした。URがより精密なピック・アンド・プレースに最も先進的なソリューションを持っていると判断したのです。コボットはメンテナンスとプログラミングが容易で、速度と再現性のバランスが最良です」

大統領ラインナップ

Bilstein社の社内インダストリー4.0グループは、現在UR10コボット（UR最大モデル、リーチ51インチ、可搬22ポンド）を9台導入済みです。10台目は将来のアプリケーション用テスト機として使用しています。「組織内で45〜50台のコボットに順次適用できる命名システムが必要でした。米国大統領の名前を付けることで、少し楽しもうと決めました」とAlbieri氏。コボット艦隊はジョージ・ワシントンからジョン・タイラーまで続いています。

エルゴノミクス・リスクの排除

ハミルトン工場で最も目を引くアプリケーションの一つが、James MonroeとJohn Quincy Adamsの2台のコボットがタンデムで作業し、Thyssenkruppのアクティブ・ダンピング・システム（ADS）ダンパーを組み立てているセルです。複数ステップのサイクルは、Monroeがインナーチューブをピックアップしてパンチ機に供給し、トランスファー・フィクスチャーに置くと、Adamsがそれをピックアップして「マリッジ・ステーション」に装填し、アウターチューブを掴んで接合し、出口シュートに置くというものです。担当機械と連携してコボットをプログラミングしようとした際、エンジニアたちは導入を容易にする新たな発見をしました：コボットを制御システムにハードワイヤリングする代わりに、担当機械のスタート・ボタンを押すようコボットに教示すればよいのです。

John Adamsコボットが部品をピック・アンド・プレースし、その後ゲージ検査を行います。「以前は1〜2時間ごとに2個ずつ検査して、まだ仕様内か確認していましたが、今は100%検査です」とThyssenkrupp Bilsteinの製造エンジニア、Doug McIe氏は語ります。

100%検査

品質検査の自動化も進んでいます。4台のコボットがゲージ検査と充填後クリンプ、最終組立のチェックを行います。「ゲージ検査をしていた頃は、1〜2時間ごとに2個チェックしてまだ大丈夫か確認していましたが、今は100%検査です」とMcIe氏。最終組立に配置されたコボットにはCognexカメラが搭載され、検査ポイント間を素早く移動し、すべてのコンポーネントが正しい位置にあり、ラベルが正しく貼られて読み取れることを確認します。「すべての部品がチェックされ、不合格ならロボットがその場でリジェクトします」とMcIe氏は説明します。

新たな成長の道とROI

Bilstein社がコボット自動化を内製化して以来、URコボットの投資収益率（ROI）は改善しています。「より長いROIのプロジェクトも、より短いプロジェクトもあります」とAlbieri氏。「しかし、投資を正当化するための私たちのコンフォート・ゾーンは、約10〜14ヶ月の回収期間です。コボットは間違いなく従来のロボットより早い投資回収が可能です」同氏は現在、Mobile Industrial Robots（MiR）製の自律移動ロボット2台もテストしており、ラインへの資材供給、異なる場所間の付加価値のない搬送作業を担わせています。

Thomas Jefferson（左）とAndrew Jacksonコボットがタンデムで作業し、溶接工程からパンチ工程へ新しく成形された鋼管を搬送します。

他のタスクに労働力を解放することは、迅速なROI実現に大きく寄与します。「URコボットにより、ビジネスを成長・拡大し、より多くの雇用を創出し、最も貴重なリソースである人的資源を、ノウハウが最も必要とされる新しいプロジェクトへシフトできました」とAlbieri氏は強調し、今日の労働市場においてコボットなしでビジネスを拡大するのは困難だと指摘します。「新規採用のみに頼っていたら、元の規模の3倍に拡大することは決してできませんでした。コボットは既存従業員を維持しながら、新たな成長の道を開いてくれました。ロボットによって誰も職を失うことはありません」

オペレーターを巻き込む

Bilstein社は高速サイクルの密閉空間では従来の自動化をまだ採用していますが、作業員が機会を定義するタスクをコボットに引き受けさせることに注力しています。同社インダストリー4.0グループのプロセス・エンジニア、Jordan Osterholt氏は、自動化に適した仕事を特定する際にオペレーターを巻き込むことが鍵だと説明します。「オペレーターはこの会社でのすべての構築の最前線にいます。『どこを手伝えばプロセスを改善できるか？』と尋ねることは、新しいアプリケーション開発時に非常に有用でした」

Bilstein社ハミルトン工場のアフターマーケット部門にある8台目のUR10、Martin Van Burenは、充填後クリンプを担当。カートからピックアップし、機械に装填し、サイクル終了時にクリンプ部品をカメラ検査用に保持します。

Albieri氏によれば、コボット導入は単なるテクノロジー・アドベンチャーではありません。「透明性とオープンなコミュニケーションを持つ新しい組織を実装することなのです」と氏。「従業員がある日出社したら、隣にロボットが働いていた、という状況は避けたい」最初のURコボットを導入前にショップフロア・チームの前でお披露目しました。「これらのコボットはビジネス拡大のため、人々にとって好ましくない反復的なエルゴノミクス問題と作業条件を取り除くためにここにいると説明しました。それがまさに現実となっています」と氏は説明し、コボットの協働的性質のインパクトを語ります。「今では人とテクノロジーの間に大きな壁はありません。コボットは従業員とワークスペースを共有し、直感的なティーチ・ペンダントを手に取って操作できます。インターフェースはロボット・コントローラーというよりiPadのようです」

コボットは、現在自動化されている作業を担当していたオペレーター、Quenna Quarles氏にも歓迎されました。「以前は常に物理的にパンチして、これを動かして、と多くの痛みと苦痛がありました」と彼女。「今は生産の面からはずっとスムーズに流れ、私の仕事はチューブを装填するだけで、あとはコボットがやってくれます。楽になりました」

アプリケーションのコピー&ペースト

コボット・アプリケーションを開発したエンジニア・チームには、ロボティクス経験がありませんでした。「シンプルなピック・アンド・プレースから始めてボールを転がしました」とMcIe氏。「次は機械とのインターフェースをどう作るかでした。少し難しかったですが、一度できると一気に広がり、工場中でほぼコピー&ペーストできるアプリケーションが見えてきました」

Osterholt氏は、URウェブサイトの無料UR Academyトレーニング・モジュールを受講したことが開発段階で極めて役立ったと説明します。「ロボットのプログラミング方法を学び、すぐテスト用ロボットに行って学んだことを適用しました」

新アプリケーションのテスト

デモ用ロボットはキャスター付きで、工作機械横まで転がしてタスクをテストできます。「通常の110Vコンセントに繋ぐだけで、すぐテスト開始できます」とMcIe氏。「従来の産業用ロボットなら、まず床に穴を開けてボルト固定しなければなりません。これで大幅な時間短縮になります」アプリケーション開発用のテスト・ロボット展開に加え、Bilstein社はUR+プラットフォームでプラグアンドプレイ認定されているRoboDKソフトウェアも活用しています。「ソフトウェア・シミュレーションで、サイクル・タイムがプロトタイピングに値するほど正確かどうかを事前に把握できます。画面上で検証し、現場に持ち込めばほぼ準備完了です」

インダストリー4.0チームは現在、UR+認定のVention製7軸リーチ・エクステンダーで2台のUR10コボットを倒立搭載するプロジェクトに取り組んでおり、隔月ペースでの新コボット導入を継続する予定です。「まだまだ機会はたくさんあります」とAlbieri氏。「限界は空のみです」

Universal Robots USA Inc. | 631-610-9664 | universal-robots.com

Thyssenkrupp Bilstein of America Inc. | 513-881-7600 | bilstein.com

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LINK :: short.gardnerweb.com/urcobot

著者について

Joe Campbell

Joe CampbellはUniversal Robotsのアプリケーション開発シニア・マネージャー。同社は、あらゆる規模の製造業者が世界中で労働力ニーズに対応し、生産性を向上させ、競争力を高めるために使用する柔軟な自動化ソリューションを提供しています。