ロボットの塹壕で

自動化を導入したメーカーの話: なぜ導入したのか、その結果はどうなったのか、そして新しいドロイドを検討している人へのアドバイス

新しいピックアップ トラックを購入しますか? 疲れたトローリングモーターの交換や、先月オープンしたタイ料理レストランが美味しいかどうか迷ってみてはいかがでしょうか? このような購入状況やその他の無数の購入状況では、多くの場合、それらの製品を購入したり、その疑わしい料理を食べた顧客と話をすることが最善のアドバイスとなります。 彼らの経験は何でしたか？ 彼らは良いサービスを受けましたか?製品は彼らの要件を満たしていましたか? おそらく最も重要なことは、彼らが再びそれを購入するかどうかということです。

ロボットについても同様です。 特にロボット。 なぜなら、労働力不足が続いており、米国などでのリショアリング活動の復活が期待されていることから、ロボットによる自動化が製造業の成長と効率向上の鍵となるからだ。 これが最も当てはまるのは、オーナー兼社長のトラビス・ジョーダン氏が創業以来、急成長を遂げてきたモント州チャーロのMTソーラー社のような中小企業である。 ジョーダン氏は最近、解決策として協働ロボット (コボット) に注目しました。 結局のところ、彼の決断はゲームチェンジャーでした。

「当社は約12年前に一般的な製造と製造を開始し、2014年後半に最初の主力製品ラインを立ち上げて太陽光発電産業に軸足を移しました」とジョーダン氏は述べた。 「私たちはその少し前に CNC プラズマテーブルに投資していたので、当時のワークフローでは個々の部品を自動で切断し、手作業で溶接することが必要でした。このアプローチは、太陽光発電市場が本格的に始まる数年前まではうまく機能していました。 」

急速な成長と需要の急増にも関わらず、ジョーダン氏は、彼の生産チームが無駄のない製造原則に重点を置いているため、カスタマイズ可能な取り付けシステムをジャストインタイムで小さなバッチサイズで製造していることをすぐに指摘しました。 スケーラブルかつ柔軟なソリューションを求めて、最終的にミシガン州アナーバーに拠点を置く Universal Robots USA Inc. (UR) にたどり着き、そこで同社の少量多品種のニーズを満たすシステムを見つけました。 コロラド州ラブランドにある UR パートナーである Vectis Automation のコボット溶接ツールには、UR10e コボット、統合ペンダント、および「DIY プログラミング」ソフトウェアが装備されており、Rhino Cart からのオンボード電源を備えたポータブル モジュラー固定テーブルに取り付けられます。

ジョーダン氏は、調査中に多くの高品質システムを試したが、そのほとんどは、MTソーラーが処理する必要があった数十個やより小さなロットサイズ（多くの場合、時間単位）ではなく、より大量の生産量を対象としたものであったと述べた。 ほとんどの場合は安全ケージも必要だったが、ジョーダンはできればその出費を避けたいと考えていた。 「私たちの治具のニーズも、従来のロボットを使用する場合よりもはるかに簡単です」と彼は言いました。 「部品が合わず手溶接が必要な場合は、誰かがそこに飛び込んで同じテーブルで作業をすれば、協働ロボットが作業に戻ることができます。あらゆる種類の警備や作業を行っている場合、それは不可能です。ほとんどの自動溶接セルで見られるような回転ターンテーブルです。」

おそらく彼の唯一の後悔は、2 つ買わなかったことだろう。 「今年後半に、もう 1 台の協働ロボットを導入して、1 台をセットアップとプログラミングに専念し、2 台目を生産に充てることを計画しています」とジョーダン氏は述べました。 「これにより、リーン環境で必要な継続的なフローを実現できるようになります。」

Steve Dillon も同様の協働ロボットの成功事例を紹介していますが、その理論的根拠はまったく異なります。 ミシガン州リボニアの CDP Diamond Products の副社長である彼は、Dillon 家の工具メーカーの 3 代目にあたります。 しかし、彼が兄弟たちに、8 台のファナック ワイヤ放電加工機 (WEDM) を 24 時間稼働させるためにロボットに投資することを提案したとき、兄弟たちは懐疑的でしたが、試してみることに同意しました。

その名前が示すように、CDP Diamond Products は幅広いカスタム ダイヤモンド切削工具を設計および製造しています。 プロセスの 1 つのステップには、ろう付けツールを回転テーブルにロードし、各フルートで目的のプロファイルをワイヤー切断することが含まれます。この作業には通常約 3 時間を要します。 機械の稼働時間を最大化し、スループットを向上させるために、ディロン氏はほとんどの WEDM に 1 対の回転テーブルを装備しましたが、無人で加工できる時間はわずか 6 時間でした。 彼は、マサチューセッツ州サドベリーにあるファナックの代理店である Methods Machine Tools Inc. にアドバイスを求めました。

「最初、彼らはもっと回転テーブルを提案してくれましたが、それらは非常に高価で、おそらく同じくらいの価格でロボットが手に入るだろうと思っていました」とディロン氏は語った。 「問題は床面積でした。部品の精度を最大化するためにワイヤーマシンの周囲に温度管理された部屋を構築していましたが、つまり、ガードやケージなどを置くスペースがありませんでした。幸いなことに、ファナックは協働ロボットシリーズを導入したばかりでした。同じ頃ね。」

MT Solar の溶接ソリューションと同様に、Methods は、24 個の HSK 63 ツールホルダー用のポケットを備えた可動スタンドを CDP Diamond Products に提供しました。 これに、2 台の機械を保守するのに十分なアーム範囲を持つ FANUC CRX 協働ロボットを取り付けました。 ツールの組み合わせに応じて、ディロン氏と彼のチームは 2 つ以上のシフトを完全に無人で実行できるようになり、オペレーターが介入して 1 台のマシンで作業する必要がある場合でも、もう 1 台のマシンはそのまま続行できます。

「人を見つけるのが非常に難しいので、息子が高校生だったときは、機械に餌をやるために夜に来るように頼んでいました」とディロンさんは語った。 「つい先日、彼が大学から電話してきて、何か仕事はないかと尋ねました。私は彼にこう言わざるを得ませんでした。『ごめんなさい、息子よ。あなたはロボットに取って代わられました。さあ、勉強しなさい』と。」

アラバマ州オックスフォードにあるAssociated MetalCast LLCのオーナー兼社長であるロン・ダグラス氏は、ケージに何の問題も感じていません。 彼の会社は数年前に Okuma Genos L300 CNC 旋盤の 1 台にファナックのロボットを導入し、それ以来、ダグラス氏は自動化を強く信じるようになりました。 同社は現在、そのようなセルを 3 つ保有しており、夏の間にさらに 2 つを導入する予定です。 これらはいわゆる「産業用ロボット」であり、協調的ではないため、人間の安全を守るためにケージが必要ですが、1 つのセルではライト カーテンのみが使用されます。 いずれにせよ、全員が部品の積み下ろし、セルの洗浄ステーションでの洗浄、そして統合された CMM での全数検査を実行するという任務を負っています。

関連する MetalCast は部品を鋳造または鍛造しません。 ダグラスは 1998 年に会社を設立し、全国の鋳物工場との密接な関係からその名前を選びました。 農業、重機、インフラなどのさまざまな業界に、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提供しています。 また、完成部品の多くは鋳造または鍛造として始まりますが、Associated MetalCast とその 96 人の従業員は大量の棒材やプレートも機械加工し、顧客に「ワンソース」の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のか尋ねたとき、ダグラス氏の答えは驚くべきものではありませんでした。 「ここアラバマ州では熟練労働者を見つけるという課題を考えると、自動化は今後も私たちの将来にとって非常に大きな部分を占めるでしょう。自動化により、効率、スループット、部品の一貫性が向上するだけでなく、従業員がより興味深いタスクに従事できるようになります。機械の手入れよりも、これらすべてが今日の機械加工の世界では非常に重要です。」

同氏は、自動化プロジェクトを開始するときにチームメンバーを参加させることがもう 1 つの重要なポイントであると指摘しました。 「驚いたことに、最初はかなり大変でした」とダグラス氏は語った。 「エンジニアリングや生産の担当者から同意を得るのに苦労しました。なぜなら、それは彼らにとって新しいことであり、完全に彼らの範囲外だったからです。しかし、彼らが結果を目にし始めて、自動化が会社にとって正しい前進であると認識すると、彼らは後れを取るようになりました」彼らのサポートと当社のロボット インテグレーターのサポートにより、展開は非常に成功しました。」

ニューヨーク州トナワンダにあるマンス・マニュファクチャリング社のゼネラルマネージャーであるデュアン・マンス氏は、ロボットと長い歴史を持っています。 過去 20 年にわたり、彼はさまざまな形式の自動化に投資してきました。その中には、工場の大量コンポーネントの一部に使用したガントリー ローダーを統合した Wasino ギャング スタイルの CNC 旋盤も含まれます。 これらの機械は彼にとって良い仕事をしてくれましたが、彼は 2 軸や 3 軸のガントリーよりも柔軟で、人間の作業者を含むセル構成で使用できるロボットを望んでいました。

「当社の40年の歴史を通じて、当社は常に競争力の向上に努めてきました。必要に応じて、自動化がその役割を果たしてきました」とマンス氏は語った。 「そこで、製造マネージャーのマイク・レックスと私が手動生産セルの 1 つでスループットを向上させることについて話し始めたとき、たまたま、Absolute Machine Tools の営業担当者が数日前に立ち寄って、OB7 のチラシを落としてきました。誰かがそれを私の机の上に置き、私はそれを読み続け、値札を見続けましたが、すぐに彼に電話して、『これについて詳しく教えてください』と言いました。」

OB7 は、カリフォルニア州カーピンテリアに本拠を置き、映画業界向けのロボット カメラ システムを構築する ZBE Inc. のスピンオフである Productive Robotics Inc. の協働ロボットです。 マンス氏は、この 12 歳の会社がどのようにしてスタートしたのかなど気にしていませんでした。彼が気にしていたのは、3 人で働く機械加工工場の人件費を削減することだけでした。 彼は 2 台の OB7 を購入してセルの CNC 旋盤の手入れに使用し、円筒研削盤の操作と協働ロボットの監視を担当する 1 人を残しました。

このソリューションは非常に効果的だったので、Rex はすぐに他の OB7 アプリケーションを探し、最終的にはホーニング盤やブローチ盤の操作に応用することになりました。 「別のセルにある円筒グラインダーに供給するOB7もあり、これによりオペレーターの1人が他の作業に専念できるようになりました」とマンス氏は語った。 「彼らは大成功を収めました。」

彼と彼のチームの効率向上への継続的な取り組みが、マンス・マニュファクチャリング社の昨年末、ニューヨーク州クラレンスの最大顧客であるダイナブレイドUSAによる買収につながった。 Manth の機能を活用しながら、同時に当社独自の自動化製品にも取り組んでいます」と同社社長の Mike Buffamonti 氏は述べています。 「Dynabrade は、ロボットによる材料除去と表面調整に多くの機会があると考えており、顧客に概念実証ソリューションを提供するために、さまざまな協働ロボット メーカーと協力し始めています。私たちは、この進化の次のステップに非常に興奮しています。」

ハネウェル・インターナショナル社フェニックス施設の製造技術担当シニアディレクター、ダグラス・ビンガム氏にとって、これらのことは何も驚くべきことではない。 ノースカロライナ州シャーロットに拠点を置くこのメーカーは、世界中に 5 つの部門を持ち、従業員数 10 万人以上、昨年の売上高 340 億ドルを誇り、オートメーションに関して豊富な経験を持っています。 イタリアのトリエステにある自動煙感知器ラインであれ、メキシコのメヒカリにあるロボット溶接セルであれ、このフォーチュン 100 企業は何百もの製造現場に自動化テクノロジーを導入してきました。欠けているのは包括的な全社戦略だとビンガム氏は言います。 「各サイトは長年にわたり、妥当な投資収益率が得られると考えたものはすべて自動化することに取り組んできました。そして、それはほとんどの場合に良い結果をもたらしましたが、より効率的で費用対効果の高いものになる可能性もあります。それが私たちの理由です。各ビジネスの専任オートメーション リーダーを含むオートメーション センター オブ エクセレンス (COE) チームを結成しました。

新しい工場が建設されたり、製品が発売されるたびに車輪を再発明するのではなく、ビンガム氏と彼の同僚は、会社の自動化ソリューションの標準化に取り組む予定です。 主要なサイトの運用を評価し、どの製造技術やプロセスが自動化に適しているかを特定し、ベンチマークを定義してモジュール型ソリューションを開発し、それらのソリューションを最大のメリットが得られる領域に拡張します。

この目的のために、ビンガム氏は最近、約 200 社の統合企業が集まる会議で講演しました。 彼は、プロジェクトと彼のグループの自動化の優先事項 (溶接、機械の手入れ、バリ取り、検査など) について説明し、次のミッション ステートメントを提示しました。「当社の中核となる主要プロセスにインテリジェント オートメーション テクノロジを導入して、予測可能で回復力のある効率的な運用を実現する」 。」

次に同氏は、ハネウェルがこの使命を達成するには外部の専門知識が必要になるだろうと示唆し、アイデアがあれば共有するよう求めた。 「私たちは、これらの専門家や他の専門家と事前に連携して、可能な限り最良の方法で適切なソリューションを作成し、それらを中心に標準化することが重要であると認識していました」とビンガム氏は述べています。

この標準化は、詳細な作業記述書や提案されたソリューションの正確なシミュレーションと同様に非常に重要である、と同氏は付け加えた。 「これまでの自動化プロジェクトでは、これは常に要求されることではありませんでした。今では必須です。実際にセルを発注する前に、セルがどのように機能するかを確認したいと考えています。それに伴い、事前に承認されたハードウェアのみを使用するという要件が発生します。 —特定のブランドの PLC やロボットなど—と、さまざまな施設間でコピーして貼り付けることができる標準化されたモジュールの開発。これにより、現在一部の工場で見られる設備の寄せ集めを排除すると同時に、自動化も実現できます。 「導入がより簡単で、よりコスト効率が高くなります。私たちはこのプロジェクトを昨年始めたばかりですが、私たちの前には多くの機会があると言わざるを得ません。」

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