あなたが毎日使用する製品の多くは、より小さなコンポーネントで構成されています。これらの製品を機能させるには組み立てが必要です。従来、このプロセスには人間の労働が必要でした。ロボット技術の進歩により、生産ラインの最適化を目指すメーカーにとって組立ロボットが選択肢になりました。

自動化に不慣れなメーカーにとっての課題は、いつ自動化するのが合理的かを理解することです。さらに、メーカーは多くの場合、ロボット工学への投資から莫大な利益を得ることができます。この記事では、組み立てプロセスを自動化するのが適切な場合、返品が可能な場所、および開始方法について学びます。

この記事では:

• 組立ロボットを使用しているのはどの業界ですか?
• 組み立てプロセスを自動化する場合
• どの組立ロボットを使用するかを決める方法
• コストに関する考慮事項

組立ロボットを使用しているのはどの業界ですか?

組み立てられた製品は幅広い業界に存在します。このため、組立ロボットはさまざまな業界で活用されています。これらのロボットは、小さな PCB コンポーネントや重い車両のフレームの組み立てを処理できます。現在、組立ロボットを使用している業界の例をいくつか紹介します。

• 自動車
• 医学
• エレクトロニクス
• 金属カンパニー
• プラスチックカンパニー
• 食品飲料会社

これらはほんの一例です。コンポーネントを組み立てるメーカーであれば、この技術を使用できる可能性があります。しかし、自動組み立てから何が得られるのでしょうか?

組立工程を自動化するメリット

多くの場合、企業はいくつかの理由から組み立てプロセスの自動化を選択します。

• スループットの向上
• 安全性と人間工学
• 再現性の向上

組み立てプロセスを自動化する場合

自動化プロセスに初めて取り組む企業にとって、いつ行うかという問題は課題となる可能性があります。資本プロジェクトには常にリスクが伴います。いつ自動化するのが適切かを理解することで、より安心してロボット プロジェクトに取り組むことができます。企業は次のようなシナリオで組み立ての自動化に取り組む傾向があります。

• スループットの向上が必要です
• その作業は危険であるか、怪我につながる可能性があります
• 諸経費を削減する必要がある
• 一貫性のない生産品質を経験している

スループット

ロボットは多くの場合、人間の労働力を簡単に上回ります。組み立て作業もこのルールの例外ではありません。製品を組み立てるメーカーは、多くの場合、達成すべき高いノルマを課されています。組立ロボットは、より高い生産量を達成するための 1 つの方法です。メーカーは通常、ボトルネックの問題に遭遇します。これは、プロセスの特定の部分がプロセス全体の全体的な生産性を低下させる状況です。この例は瓶詰め工場に見られるかもしれません。特定のラインでは、ボトルに充填し、蓋をし、ラベルを付ける必要があります。キャッピング プロセスが手動であり、現在 45 パーツ/分 (PPM) しか出力できないとします。ただし、ラインの残りの部分は 120 PPM で動作する可能性があります。キャッピングプロセスを自動化すると、ラインのさらなる可能性を引き出すことができます。これは施設の収益増加につながります。

安全性

企業が自動化する理由の 1 つは、組み立て作業が怪我につながる可能性があるためです。これは、コンポーネントが非常に大きいか小さい場合に特に当てはまります。重いコンポーネントは明らかな安全上のリスクを引き起こします。オペレーターは、大きな部品を動かすことで怪我をする可能性があります。小さな部品も気になるところです。 PCB アセンブリは、小さな部品の安全性リスクの良い例です。一般的な人間工学的損傷には次のようなものがあります。

• 目の疲れ
• 筋肉の緊張
• ヒュームの吸入
• 衝突

組立ロボットは、これらの作業によるオペレーターの怪我のリスクを排除します。作業現場での怪我に伴うダウンタイム、医療費、罰金を回避することで、費用を節約できます。

コスト削減

組立ラインには多くの関連コストがかかります。主なコストは人件費です。これは、お住まいの国によって変動する可能性がありますが、常に商品コストの主要な要素です。原材料費や隠れたコストもかかります。これらの隠れた要因には、トレーニング コスト、休暇中のタスクによる生産量の減少、場合によっては医療費などが含まれます。完全に自動化された組立ラインでは、ロボットに給与や福利厚生が必要ないため、労働力と隠れたコストが削減されます。これにより、よりスリムで効率的な生産ラインが実現します。多くの製造業者は、この人的資本を、人々の生産性を高めることができる自動化が難しいタスクに再利用しています。

ロボットには高額な初期費用がかかり、その生涯を通じてある程度のメンテナンス費用がかかります。しかし、理想的なシナリオでは、ロボット プロジェクトは 12 ～ 18 か月で純 ROI を達成できます。これは、実証済みのロボット ソリューションを備えた標準化された自動化プロジェクトに特に当てはまります。実験的な自動化プロジェクトや困難な自動化プロジェクトでは、これらの ROI 目標を達成できないリスクがあります。リスクを理解するには、これらの懸念事項についてインテグレーターと話し合うことが重要です。

一貫した生産品質

自動化システムは、人間よりも動作の再現性が高くなります。彼らがこれほど高いレベルでパフォーマンスを発揮できるのは、そのプログラミングのおかげです。ロボットは一連の指示に従うように設計されています。タスクが予測可能で、反復的なロボットが優れた能力を発揮できる場合。この特性により、より一貫した製品を製造できるようになります。これは、故障が減少し、品質管理チェックに合格しない製品が減少することを意味します。

どの組立ロボットを使用するかを決める方法

組み立て作業が異なれば、ニーズも異なります。多くの場合、これらの要件によって、どのロボットが選択されるかが決まります。ありがたいことに、どのタイプのロボットでも組み立てが可能です。ただし、すべての組み立て作業を各ロボットで実行できるわけではありません。どのロボットを使用するかを決定する主な要素は次のとおりです。

• 組み立ての複雑さ
• ペイロードとリーチ
• スピード

柔軟性が必要な複雑なアセンブリは、6 軸ロボットに最適です。これは、並外れた可動範囲と、難しい角度に到達する能力によるものです。協働ロボットは、人の近くに配置できる 6 軸ロボットの一例です。

高ペイロードおよび/またはリーチ範囲の広いアプリケーションは、多くの場合、ほとんどのタイプのロボットにとって困難です。デルタやスカラなどのバリエーションは、多くの場合、小型で非力なタイプのロボットです。これらは、小規模なアプリケーションに導入する方が適切です。タスクを完了するために必要なペイロードとリーチを理解することが重要です。ここでの間違いは高くつくことになります。

タスクを完了するために必要な速度も大きな要素です。すべてのロボットは高速化する能力を持っています。ロボットの種類によっては、速度のカテゴリーの上位に位置するものもあります。デルタ ロボットはその好例です。その構造により、最高速度を達成できます。方向転換にも非常に敏感です。これらは、ペイロードが低く、高速なアプリケーションに最適です。非常に高速なアプリケーションには協働ロボットは適切な選択ではありません。通常、安全上の理由から速度が制限されています。

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コストに関する考慮事項

最後に、価格が適正かどうかを判断する必要があります。組立ロボット システムのコストは、10,000 米ドルの範囲から 100,000 米ドルをはるかに超えるものまで幅広くあります。主な要因は次のとおりです。

• プロジェクトの複雑さ
• ロボットの種類、ブランド、サイズ
• 安全要件

より複雑なプロジェクトは常にコストが高くなります。複数のロボット、ビジョン システム、または既存の機器との統合が必要になる場合があります。これは、システムを統合するためのハードウェアと労力が増えることを意味します。コストの範囲はブランドごとに異なります。コストはロボットの種類によってさらに異なります。さらに、ロボットのサイズが大きくなるにつれてコストも増加します。大規模な組み立て作業には、より大型で高価な設備が必要です。追加の安全装置はコストを見積もる際に忘れられがちです。ロボットは人間にとって危険な場合があります。オペレーターをこれらの危険から保護するには、安全装置を使用する必要があります。安全コストには次のようなものが含まれます。

• 安全ケージ
• ライトカーテン
• セーフティスキャナ
• 安全リレーとインターロック
• 安全専用PLC