スクラップコスト削減：製造効率を高める実証済み戦略

製造品のコスト構成要素の中で、材料コストはほぼあらゆる業界で最も高価なものの一つです。もちろん、原材料とコンポーネントがなければ生産は成り立ちません。しかし、オフスペックで多くの材料が不良となれば、企業の利益率に大きな打撃を与えます。工具だけでも高価です！

業界を問わず、不良材料は「スクラップ」と呼ばれます。高スクラップ率ほど経営陣の注目を集めるものはありません。この問題は極めて重要で、労働・設備活用と同様、スクラップ削減プログラムはほぼ常にメーカーの継続的改善イニシアチブの一部となっています。

メーカーは、最大アウトプット創出のみに注力せず、スクラップ率を考慮しなければ、利益が大きく損なわれます。

では、何が「スクラップ」材料に分類されるのか？ 管理者は如何にスクラップ発生量を積極的に削減できるのか？ スクラップの概念、スクラップ率の計算方法、オペレーションからスクラップと手直しを減らす戦略を探ります。

スクラップとは

製造スクラップとは、製造オペレーションから出る使用不能な材料で、廃棄されるものです。

スクラップは一般定義としてすべての不良材料を指しつつ、いくつかのカテゴリに細分できます。第一に、原材料形態で不良となるスクラップです。腐敗や、引張強度や破壊点などの性能特性が規格外であることが原因です。この材料には追加工程や部分加工は一切施されていません。

第二に、部分的に加工されたスクラップです。多くの製品は生産工程の段階を経て製造され、どのステップで失敗しても部品は不良となります。これは原材料スクラップより高コストです。部分完成品には付加価値労働が投入済みだからです。

第三に、仕様を満たさない完成品スクラップです。一部は労働を追加して調整・別製品化してリワーク可能です。リワーク不能なものは完全廃棄となります。

これはスクラップ部品の例です。この場合、工具破損（底部の折れたエンドミル）により部品がわずかに規格外になりました。このコンポーネントをリワークする方法がないため、部品と破損工具の両方をスクラップする必要があります。

製造業におけるスクラップ測定：スクラップ率

製造業におけるスクラップ率とは

スクラップ率は、生産品質とアウトプットを測る指標で、メーカーがプロセス効率を理解するのに役立ちます。低スクラップ率は高効率での製造を示唆し、高スクラップ率は品質管理問題と低い運用効率の兆候かもしれません。

製造スクラップの計算方法

最もシンプルに言えば、スクラップ率の式は、使用不能ユニット数を総生産ユニット数で割ったものです（理論上、これはファーストパスヨールド（良品率）の逆で、良品ユニット数を総生産ユニット数で割ったものです）。

スクラップ率 = 使用不能ユニット数 / 総生産ユニット数

これらのスクラップ部品に金額換算を適用すれば、メーカーは製造スクラップ分析を行い、ビジネスが負担しているスクラップの全コストを把握できます。

より複雑だが（しかしより正確な）スクラップ率測定法もあり、追加の廃棄タイプを考慮し、スクラップ全体像を把握します。Planning Masterは、以下の廃棄を見積もりに組み込み、より正確なスクラップ率を算出することを提唱しています。

• 材料
• リワーク時間
• エネルギー
• ハンドリング
• 廃棄コスト
• 品質保証コスト

製造業におけるスクラップの原因

スクラップは多様な要因で発生し、多くは不良プロセスの結果です。典型的には、メンテナンス、セットアップ、工具品質、トレーニングを阻害するプロセスが原因です。

すべてのスクラップはコストを増やし、追加労働を要するものはコストをさらに押し上げます。複雑な製造環境では、スクラップとリワークの原因は多岐にわたります。

• 不適切なセットアップ
• 不十分な設備メンテナンス
• 不十分な工具メンテナンス
• 工具品質不良
• オペレーターエラー
• トレーニング不足
• 手作業プロセス
• コミュニケーションエラー
• 非効率な手順
• 設計変更/仕様管理の不備

MachineMetricsの不良品パレート図は、なぜ部品が不良となったかを可視化します。これにより品質管理者と継続的改善リーダーは、最も一般的なスクラップ原因を軽減するようプロセスを調整できます。

スクラップとリワークを減らす6つの方法

リーンやシックスシグマなど多くの手法が、オペレーションからの廃棄排除とプロセス改善を支援するよう設計されています。これらの手法は、スクラップ削減の方法を特定するための構造とプロセスを企業にもたらします。スクラップ削減技術には、プロセス監査、根本原因分析、変革を推進するその他の正式手順が含まれます。

また、プロセスを監視し、より高い製品品質と廃棄削減を確保する多くのソフトウェアシステムも存在します。

機械監視ソリューションは、機械レベルで正確な生産データを取得し、発生スクラップ量を正確に測定するのに役立ちます。

スクラップ削減の鍵は、管理層と経営陣の賛同です。これは広範な継続的改善イニシアチブの一環として、または専用のスクラップ削減プログラム導入によって実現できます。ここから始められる6つの方法を紹介します。

1. プロセス監査を実施する

多くのメーカーのOEEは、彼らが想定するより大幅に低いです。実際のOEEが25〜30%台であるのに、管理層と経営陣は20〜30ポイント高いと信じていることは珍しくありません。これはプロセスが時間とともに逸脱し、それを考慮・調整する制御メカニズムが常に手作業だったためです。

プロセス監査の実施は、あらゆるスクラップ削減プロセスの第一歩です。現在のプロセスをその発生のまま理解せずに、スクラップポイントを特定することは不可能です。

ほとんどのスクラップは、6大ロスで特定される廃棄に関連します。

• 故障
• セグメントと調整
• 小停止
• 速度低下
• 起動時ロス
• 生産不良

各タイプのスクラップロスについて根本原因分析を実施し、プロセス変更を実装してスクラップを削減・排除できます。

2. コミュニケーションと変更管理を改善する

製造は高速、騒音、長時間のプロセスです。上流と下流プロセス間のコミュニケーションが存在しないこともあり、エラーが複合します。手書きメモとタグも同様で、筆跡の質、不明確さ、その他の欠点が次の生産段階に影響します。

複雑な部品表（BOM）も、生産現場のコミュニケーションチェーンの諸悪の根源です。部品に同梱必須の場合、ミスによるスクラップの機会があります。これは現場レベルでも真実で、オペレーターごとにBOM解釈のトレーニングが異なる場合があります。

設計やBOMの変更が伝達されていない、または手作業プロセスによりタイムラグがある場合も同様です。BOMへの変更を正確に伝達することは、すべての生産フェーズで明確なBOMを持つことと同等に重要です。

事例：BC Machiningは工具摩耗によるスクラップをほぼゼロにし、段取り替え時間を大幅削減、機械あたり年間7.2万ドルを節約。

3. 材料調達を見直す

メーカーの品質は、製品製造に用いる材料・コンポーネントの品質だけでなく、生産工具に用いる材料の品質にも依存します。前者の場合、引張強度、合金均一性、ベンダーの製造工程などの厳格な材料選定が、それら材料が生産投入される際の企業品質を左右します。

後者の場合、切削ダイス、ルーティングヘッド、その他の硬質工具は、謳われる材料を確実に切削できることが保証されなければなりません。工具の性能特性が劣っていれば、スクラップが発生します。

ベンダー管理、ベンダー品質監査、材料・工具の認証が、ショップフロア全体のスクラップ削減に役立ちます。BOMや設計変更通知のようなそれら材料の変更は、導入時に入念に監視すべきです。

4. トレーニングを見直し改善する

NC工作機械による精密部品加工などの伝統的製造業では、長年の徒弟制度とトレーニングでオペレーターを一人前に育ててきました。オペレーターの知識の多くは直感と「勘」に基づいていました。この方法の問題は、「勘」がスクラップ防止に常に十分なツールとは限らないことです。

一方、上記のステップなしに、未監査プロセス、不十分な変更管理、不良材料選定で新人オペレーターを教育すれば、負担がオペレーターの肩にかかり、スクラップの可能性が最初から焼き付けられ、ほぼ保証されます。

上記ステップに加え、オペレーターにはリアルタイムデータと機械健全性へのアクセスが必要で、それに基づき意思決定し行動できます。MachineMetricsの状態・生産監視のようなソフトウェア活用により、オペレーターは依然として設備操作と精密部品製造に必要な職人技で訓練されます。同時に、潜在的スクラップイベントをプロアクティブに監視・対応する訓練も受けられます。

5. 適切な事項を文書化する

多くのメーカーは手作業手順からの文書に溺れています。しかし、最も重要な文書化の側面では不足しています。アクティブ製品の設計イテレーションは、常に定義されトレーサブルなアクセスが可能でなければなりません。これにはCAD/CAM図面とその他のエンジニアリング仕様が含まれます。

BOM、品質文書（特にコンプライアンスと規制当局関連）、その他の重要項目は厳格に構造化すべきです。また、それらが適切に完了されているかを確認する監査プロセスの対象とすべきです。

6. メンテナンス戦略を評価する

「壊れてなければ直すな」から一歩進んだ予防保全戦略は、その役割を果たしてきました。しかし予防手法を用いてもスクラップは依然として望ましくないレベルで発生し、ほとんどのメーカーはまだそこから抜け出せていません。

これは手作業状態監視が、温度、摩耗、摩擦などの多くの労働、手作業チェック、測定を必要とするためです。工具摩耗と破損は手作業予防保全では検知できず、データはエラー、バイアス、トレーニング不足で漏れる可能性があります。従来のメンテナンスは、振動、オイル/潤滑油の状態、微粒子含有量など、微妙で深く埋もれたデータを予測できません。

MachineMetricsによるスクラップとリワーク削減

MachineMetricsは、生産オペレーションを監視・自動化し、スクラップとリワークを削減し、プロセスを大幅に改善できます。MachineMetricsのベストインクラス機械データプラットフォームには、生産監視、状態監視、予知保全、プロセス最適化が含まれます。

以下は、MachineMetricsが工作機械、射出成形、その他の離散製造メーカーのスクラップとリワークを削減する方法の一部です。

ワークフロー、通知、指示

世界中のすべての監査とプロセス改善文書も、手作業で作成・管理されていては役に立ちません。MachineMetricsでは、トリガーとアクション機能を用いてワークフローを構築・システムに追加し、多くの工場オペレーションをカスタマイズ・自動化できます。

オペレーターは実際のオペレーション/タスクを見て、必要時にサポートを要請できます。これらのアラートは機械から発せられ、問題に対処する適切なリソース（管理者、メンテナンス、品質）へ送られます。さらに作業指示書により、実施プロセスの実行と理解を支援します。

正確な文書化

MachineMetricsなら、手作業文書移動を過去のものにできます。スクラップ発生時、システムが「なぜ」を指定できるため、オペレーター、メンテナンス、品質管理者が何が起きたか理解できます。これにより根本原因へのドリルダウンが高速化し、将来のスクラップ防止につながります。

自動化された正確な文書化は、QAチームが「ファーストパスヨールド」などのKPIを理解し、ベンチマークを設定・調整するのにも役立ちます。データと分析がリアルタイムのため、管理者と技術者はプロセスを迅速に調整し、スクラップとリワークを防止できます。

状態監視

MachineMetricsの先進機械監視テクノロジーと分析ソフトウェアにより、企業は予防から予知保全戦略へ移行し、潜在的スクラップを特定し、発生前に対処できます。

自動状態監視では、機械診断を収集し、リアルタイムで機械健全性を監視します。これは機械取付けの機械的IIoTセンサーと、部品・工具故障を事前予測する高周波データ検知の両方で実現します。問題発生と同時にメンテナンスへ通知され、設備がスムーズに稼働し、不良品を出さないことを保証します。

工具監視

工具監視では、人間の検知を超えるレベルで設定を監視できます。これには、工具故障に先立つ振動、温度、その他の変数が含まれます。

これらのイベントデータは分析され、直感的なダッシュボードとHMIを通じて報告されるため、オペレーターやメンテナンス技術者は正確な機械状態を真に可視化できます。高周波データ分析と組み合わせれば、未検知の問題を発生前に発見できます。

これにより、不正確な部品、工具破損、その他の品質問題を防止し、メーカーは材料も工具も無駄にしなくて済みます。

MachineMetricsで始める

MachineMetrics機械データプラットフォームで製造オペレーションを自動化すれば、スクラップとリワーク削減を含む多くのメリットが得られます。プラットフォームが提供するインサイトにより、オペレーターと管理者は発生直後、さらには発生前から迅速なアクションを取れます。情報は文脈化され、アラート、通知、ダッシュボードを通じて必要なすべての人に最新かつ正確な形で即座に提供されます。

MachineMetricsなら、プロセスを最適化し、リアルタイムデータと高度分析を用いて問題がプロアクティブに対処されることを確信できます。文書はデジタル化され、最新かつ正確な形で必要な人が即座にアクセス可能になり、古い情報使用を防止します。

MachineMetricsによるスクラップ削減は、プラットフォームの幅広いメリットの一部です。企業は正確な機械・生産データに頼り、問題を分析、より速い根本原因分析を開発し、数年前では想像もできないレベルでスクラップとリワークを防止できます。

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