インダストリアルオートメーションとは？

インダストリアルオートメーションとは何か、そしてなぜそれが今日の競争力のある製造環境で成功するために重要なのか。この記事では、産業用ロボットの利点と、インダストリアルオートメーションの一種である協働ロボットの実用例についてご紹介します。

インダストリアル・オートメーションとは何か？

広義には、「インダストリアルオートメーション」とは、産業環境における人間の労働力を代替または補完するために使用されるハードウェアおよびソフトウェアツール、ならびに関連する制御システムのことを指します。製造業で一般的に見られる自動化の例としては、従来の産業用ロボット、協働型産業用ロボット、モバイルロボットプラットフォームなどがあります。

機械は特定の仕事を自動化するために使用することができますが、ロボットと同じレベルの汎用性と柔軟性を提供するものではありません。簡単に言えば、ロボットは機械よりも柔軟性が高いのです。一般的にロボットは「多種多様な作業を行うためにプログラミングや再プログラミングが可能な汎用マニピュレーター」と定義され、品質検査や組み立て、機械の手入れやパレタイジングなどの作業に使用されます。

しかし、産業用ロボットはどれも同じというわけではありません。従来のロボットは高価で、比較的固定されており、設置面積が大きく、フェンスなどの大規模な安全対策が必要で、ロボットのプログラミングには通常、専門のロボットエンジニアが必要です。

協働ロボットは、ちょうど10年前にユニバーサルロボットのUR5協働ロボットが発売されたときに登場した、異なるパラダイムを提供します。また、協働ロボットは機動性に優れており、生産スケジュールの変更に合わせて、移動式プラットフォームに取り付けたり、台車で持ち上げたりして、設備の別の場所に移動させることも簡単にできます。

ここでは、インダストリアルオートメーション・エンジニアリングテクノロジーの利点について詳しく見ていきましょう。

協働ロボット活用のメリット

協働ロボットの主な利点は、安全性、柔軟性、均一性、生産性、手頃な価格の5つです。これらはすべて、世界中の企業が協働ロボットの力を活用した自動製造にますます信頼を寄せている重要な理由なのです。

協働ロボットの最も革新的な特徴の1つであり、従来の産業用ロボットと協働ロボットの主な差別化要因は、安全性評価後に協働ロボットを作業者のすぐそばに配置でき、特別な安全柵を必要としない点です。これにより、自動化導入の総コストを削減すると同時に、組み立て、梱包、研磨、ネジ打ちなどの同じ作業の繰り返しによる作業者の怪我を減らすことができます。協働ロボットを導入することで、作業者はより人間工学に基づいた（より価値の高い）作業に従事することができ、同時に従来のインダストリアルオートメーションに関連する安全リスクを取り除くことができます。

ほとんどの工場では、時間の経過とともにプロセスを変革し、更新する必要があります。生産ニーズの増加、製品の製造方法の変化、または製造される製品の種類の変化など、これらの変化はほぼ避けられません。

ユニバーサルロボットの協働ロボットは、組立、調剤、包装、研磨、ピック＆プレース、溶接、ねじ締め、品質検査など、さまざまな作業を実行するために簡単に適応させることができます。ユニバーサルロボットの協働ロボットは、簡単なオンラインコースを修了すれば、ほとんどの製造業の従業員が簡単にプログラミングできるように設計されており、協働ロボットを利用した自動化ソリューションの柔軟性をさらに高めています。

人間が反復作業を行う場合、作業者の注意力が散漫になったり疲労したりするため、エラーは避けられません。また、人間がシフト中、全く同じ方法で同じ物理的タスクを何度も行うことは非常に困難（かつ人間工学に反している）です。残念ながら、ほんのわずかなミスでも、製品の品質に大きな影響を与える可能性があります。

協働ロボットは、同じ工程を何度も何度も寸分の狂いもなく繰り返すことができるため、この問題を解決することができます。製品の品質を向上させるためには、常に仕様通りのものを作ることほど簡単な方法はありません。従来の産業用ロボットも信頼性と一貫性を提供しますが、協働ロボットに比べて導入にかかる費用と時間がはるかに多くなります。

従来のロボットと同様に、協働ロボットは24時間365日利用可能で、多忙なメーカーは生産量を増やし、必要に応じて労働力不足を克服することができます。

例えば、年間1万台以上のキッチンシンクを製造するスイスのキッチンメーカーFrankeは、接着剤の塗布という反復的で負担の少ない生産作業を支援するためにUR5ロボットを導入しました。この導入により、Frankeは作業員を激しい反復作業から解放し、生産ラインの運用効率を向上させ、材料の無駄を削減することができました。

ユニバーサルロボットの協働ロボットは、従来の産業用ロボットの数分の一のコストで、製造業者は自動化のメリットを享受しながら、通常12ヶ月以内にROIを迅速に達成することができます。

例えば、食品用フラッグ、バニング、バルーンなどの特注プロモーション製品を製造する英国の中小企業、B-Loony Ltdは、英国の施設で縫製や製品の組み立てなどのさまざまな作業に6台のUR3ロボットを導入しました。この協働ロボットにより、B-Loony社は食品用フラッグの生産量を年間25万本から1500万本まで増加させることができました。生産性の向上により、B-Loonyはわずか9カ月でコボットへの投資に対するROIを達成することができました。

インダストリアルオートメーションの種類

産業用自動化技術には、大きく分けて3つの種類があり、それぞれ機能と用途が異なります。固定式自動化とは、高度に専門化された機械を指します。ベルトコンベアなどのこの種の装置は、繰り返し行われる作業を機械化することを目的としています。通常、移動や再利用は不可能ではないにしろ、非常に困難です。

従来の産業用ロボットのようなプログラマブル・オートメーションは、より適応性が高く、企業は特定のタスクを実行するためにロボットをカスタマイズすることができます。これらの機械は再プログラムが可能ですが、ロボット工学の専門家の管理のもと、稼働させるまでにそれぞれ数週間かかることもあります。

最後に、本当に柔軟なオートメーションがあります。ユニバーサルロボットの協働ロボットは、従来の産業用ロボットほど高速でも強力でもないかもしれませんが、非常に汎用性が高く、マシンテンディング、計測、パレタイジング、組み立てなどの幅広いアプリケーションに簡単に展開することができ、再展開することも可能です。軽量で機動性に優れた当社の協働ロボットは、専門的なロボットプログラマーを必要とせず、高価なダウンタイムを最小限に抑えながら柔軟性を提供します。

インダストリアルオートメーションは実際どのように機能するのでしょうか？

インダストリアルオートメーションの利点は、オートメーションの採用事例を見ることで最もよく理解することができます。いくつかの事例を見てみましょう。

生産活動において、組み立ては非常に重要なステップです。組立ラインで働く従業員は、精神的・肉体的な負担に悩まされることがあります。また、手作業が繰り返されることで、人身事故やヒューマンエラーが発生し、生産品質に悪影響を及ぼす可能性もあります。

SHAD社では、人間工学的に不自然な姿勢で繰り返しの多い作業を行うことで、このような問題に取り組んでいました。そこで、SHAD社はUR5ロボットを導入し、二輪車用プラスチック製カーゴボックスの組み立てなどの反復作業から作業者を解放しました。

ユニバーサルロボットのもう一つの顧客であるMTソーラーは、ソーラーパネルを屋根に取り付けるための架台を設計しています。この仕事では、小さな部品を連続的に溶接する必要があり、精度が非常に重要です。熟練した溶接工の確保に苦労しており、すでに雇用している機械工にもっと良い機会を与えたいと考えていました。

MTソーラー社は、当社の協働ロボット「UR10e」を使うことで300％の需要増に対応できただけでなく、人手不足にも悩まされなくなった。溶接という肉体労働を協働ロボットが代行するようになったのです。一方、熟練工は社内で昇進し、大型プロジェクトに取り組んでいます。

thyssenkrupp Bilsteinは、オハイオ州にある自動車産業向けのハイテクサスペンションソリューションのメーカーである。人手不足に直面する同社は、機械加工や品質検査など、重要な生産業務の人員確保が困難な状況にありました。さらに、thyssenkruppは、ダウンタイムを最小限に抑え、異なるタスクに頻繁に再展開できる柔軟な自動産業システムを求めていました。

現在、thyssenkruppのオハイオ工場では、9台のUR10ロボットが活躍しています。UR10は、アクティブダンピングシステム（ADS）ダンパーの組み立て、機械の手入れ、品質検査作業などに携わっています。この導入により、thyssenkruppは、失業率の低い地域で、追加雇用に頼らずに事業を拡大することができました。また、最終部品組立の100％検査を達成しました。

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