工場のロボット自動化とは、溶接、マテリアルハンドリング、組立などの製造におけるルーチン作業を産業用機械を使用して実行し、人間の労働力をより複雑な要求に充てるプロセスです。自動化には、固定式、プログラマブル式、フレキシブル式という異なるタイプがあります。ロボティクスはフレキシブル自動化の基盤であり、短時間でさまざまな部品タイプやユニットバッチを生産できるため、製造をサポートする際に「柔軟性」を発揮します。固定式およびプログラマブル式自動化は、いずれも異なるタイプの製品を生産する際に手動入力が必要です。この記事では、ロボティクスが製造における自動化をどのように推進しているか、そしてこれが貴社の生産ラインの効率と品質の向上にどのように役立つかを見ていきます。
製造で使用されるロボットのタイプ
製造プロセスを変革しているいくつかの異なるタイプの産業用ロボットがあります。以下にいくつかの例を示します。
- 協働ロボット工場で人と一緒に作業するよう特別に設計されています。主な機能は、人間の監視が必要な作業を実行することであり、通常の製造ロボットでは危険または非実用的な場合に活用されます。例えば、機械アームを使って保管場所から作業場へ個を移動する用途などがあります。協働ロボットは人と非常に近い距離で作業するため、人が近くにいることを検知して緊急停止を作動させるセンサーなど、独自の安全機能を備えています。
- 自律移動ロボット(ARM)ARMは、人間の入力なしで作業環境内を移動できる工場ロボットです。人工知能を活用して周囲を「認識」し、障害物や作業員の動きを回避します。主にアイテムの移動に使用され、通常は複数の作業員や重機が必要な重い荷物を運ぶようプログラムされることが多いです。
- 産業用ロボットアームロボットアームは、組立ラインでボルト締め、溶接、塗装など複数の作業をプログラムで実行できるため、最も一般的なフレキシブル自動化の一つです。車両など大型製品を製造する工場でよく使用されます。また、工場間で重いアイテムを移動したり、検査のために製品を保持したりする用途にも活用されます。圧縮空気を生成してアクチュエータまたはモータに送り、アームの動きを制御するシステムを使用します。
- ロボット鍛造ロボット鍛造は、従来の機械加工や3Dプリンティングなどの他の生産方法の代替となり得る新しい自動化形態です。特殊なツール、ロボットアーム、センサーを用いて金属やその他の材料を成形します。センサーはロボットが形状を検出するのに役立ち、レーザーは部品全体の再成形に使用されます。ロボット鍛造の主な利点は、より持続可能でリソース効率が高い点です。
- マシンビジョン搭載ロボットマシンビジョン技術により、他のタイプのロボットがルーチン検査を実行できるようになります。品質管理は製造プロセスで最も煩雑なステップの一つですが、マシンビジョンを搭載した品質管理ロボットがこのタスクの自動化に貢献します。品質管理ロボットは人工知能を活用して問題を検出し、部品を検査することで、人間の労働力をより複雑な課題に充てることができます。
産業用ロボットの利点と欠点
貴社が製造プロセスに産業用ロボットを導入することを検討されている場合、利点と欠点を把握することが重要です。このセクションでは、工場自動化およびロボティクスのメリットとデメリットについてご紹介します。
産業用ロボットの利点
産業用ロボットのデメリット
- コスト。産業用ロボットの導入は非常に高額になる可能性がありますが、優れたROIを実現します。投資前には十分な検討が重要です。初期費用と達成を期待するROIについて考える必要があります。
- トレーニングと専門知識。セットアップには高額な資本コストがかかるだけでなく、導入を成功させるために適切なスキルセットを持つ人材も必要です。優れた自動化企業は専門知識のサポートパッケージを実現しますが、エンジニアにロボットのプログラミングを可能にするトレーニングを実施することもできます。
- 制約。産業用ロボットには、実行できるタスクに関してまだ制約があります。購入または導入前に自動化企業と連携して、利用可能なオプションを評価する価値があります。
未来の工場におけるロボティクスと自動化の役割
工場用ロボットと自動化は常に進化しており、このセクションでは、将来の製造能力がこれらの新技術を中心に展開される理由を見ていきます。
- ロボット価格の下落。ロボット生産が増加するにつれて、コストは下がっています。過去30年間で、ロボットのコストは半分に下がり、人件費と比較するとさらに下がっています。このトレンドは鈍化する兆しがなく、これによりロボティクスと自動化が製造メーカにとってよりアクセスしやすくなっています。
- 専門家の増加。工場用ロボットと自動化が製造業の未来にとって不可欠になるにつれて、教育とトレーニングが改善されました。これにより、この種の機械を操作および導入するための適切なスキルセットを持つ人材が企業にとってよりアクセスしやすくなりました。ロボティクスの進歩により、プログラミングが容易になり、エンジニアリング時間とリスクも削減されました。
- 統合の容易さ。ソフトウェアとコンピューティングパワーの進歩により、工場用ロボットの組み立て、設置、保守が以前よりもはるかに速く、安価になりました。
- 向上した能力。進歩はまた、ロボットがよりスマートになり、その能力が向上することを意味します。かつてロボットは盲目的に同じ経路をたどっていましたが、最新世代は複数のセンサーからの情報を統合し、リアルタイムで動きを変更できます。
- 向上したコラボレーション。ロボットは現在、人間のカウンターパートと並んで作業する能力がはるかに高くなっており、企業は自動化するタスクと手動で実行するタスクを決定する際により多くの自由を得ています。たとえば、多くのロボットには、オペレーターとの衝突リスクを示すセンサーが搭載されています。この信号は自動的にアクティビティを停止するか、事故を回避するための措置を講じます。
- アジャイル生産。自動化ロボットはますますインテリジェントになっています。出力を最大化するか、単位あたりのコストを最小化するために、その動作を適応させます。生産ライン全体の速度は、特定のバッチにとって重要な制約が何であるかに応じて、増減できます。
- 複雑なタスク。技術が向上するにつれて、工場用ロボットはますます複雑なタスクを実行できるようになります。汎用ロボットは、0.10mm以内に動きを制御でき、一部の構成では0.02mmの反復精度を持っています。これらの数値はさらに正確になるだけであり、ロボット能力の複雑さを拡大しています。
ここに示した例は、製造メーカが今後数年間にロボティクスと自動化で期待できる改善のほんの一部であり、その価値が増加するだけであることを示しています。
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