気づいていないかもしれませんが、購入する製品の多くは、実際には購入価格よりもはるかに高い価格になっています。例えば、25,000ドルで車を購入したとしましょう。毎週どれくらいの距離を走行し、ガソリンは何ガロン使いますか？オイル交換、タイヤローテーション、その他のメンテナンスはどのくらいの頻度で行いますか？

5年間で、車の維持費は簡単に12,000ドル、つまり車両価格の約半分に達する可能性があります。オンラインでの検索、自動車レビューの閲覧、購入候補車両の閲覧に費やした時間も、車両の所有コストに加算されます。

同様の論理が資本設備の購入にも当てはまります。つまり、初期購入価格だけに注目すると、購入前と購入後の両方で、所有体験に予期しないコストが簡単に加わってしまうのです。

短期的には「安価な」ソリューションでも、長期的にはコストがかさむ可能性があります。この記事では、総所有コスト（TCO）がリニアモーションシステムにどのように適用されるかを探ります。

リニアモーションシステムは、リニアモジュールまたは電気機械アクチュエータとも呼ばれ、通常、精密ボールねじや歯付きベルトなどのリニアドライブ機構と、ハウジング内のリニアガイドシステム（多くの場合、ボールレールまたはカムローラーガイドアセンブリ）を組み合わせて、単一のリニア軸を作成します。

さまざまなサイズとスタイルが用意されており、幅広い用途向けにカスタム多軸ロボット システムに簡単に組み合わせることができます。

たとえば、極めて小型のシステムを組み合わせて、実験室自動化用の 3 軸ディスペンシング システムを作成したり、非常に大型のシステムを使用して、重い自動車部品のハンドリング システムを構築したりすることもできます。

より統合されたシステムには、モーター、ドライブ アンプ、コントローラーが必要です。仕様と注文を簡素化するために、一部のリニア モーション メーカーは、構成済みの完全な直交モーション システムを提供し始めています。

医療機器の製造およびパッケージング企業は、複数の軸の取り付けと調整、適切なモーターとドライブの組み合わせの選択、取り付けインターフェイスの設計にかかる時間と手間を省くために、これらの事前構成済みで組み立て済みのシステムを選択することが多く、デバイスの製造、ハイスループットスクリーニング、パッケージングなどの専門分野に集中できます。

直線運動に適用されたTCO
総所有コストの原則は、職場にパーソナルコンピュータを導入するコストを定量化するために 1980 年代に初めて定義されました。

それ以来、TCO理論は製造業を含むあらゆる主要産業において、主要資産の生涯コストを分析するために広く応用されてきました。例えば、適切に導入された直交ロボットやその他の多軸製造システムは、生産時間を短縮し、スループットを向上させるだけでなく、品質と利益の向上にもつながります。

しかし、実装が不十分だと、これらの利益は手戻り、再設計、あるいは予期せぬメンテナンス費用で消えてしまう可能性があります。先ほどの自動車の例では、車両の運用とメンテナンスにかかる継続的なコストを、初期購入価格に加えて重要な考慮事項として評価しました。しかし、リニアモーションシステムのコストを評価する際には、どのような要素を考慮すべきでしょうか？この場合、システム実装の3つの別々のフェーズで、計画外または頻繁に考慮されないコストが見つかることがよくあります。

設計や仕様などの購入前の活動。
購買には発注、納品、システムの組み立ておよび起動が含まれます。
システムの保守と再利用を含む購入後のフェーズ。

購入前段階：重要な出発点
購入前段階は、リニアモーションシステムの導入において最も重要な段階です。この段階でTCOに影響を与えるコスト要素は、適切なリニアモーションシステムの設計、仕様決定、そして購入に必要な時間によって決まります。購入前段階で適切な選択を行うことで、システムの設計と部品の調達にかかる時間を節約できます。また、早期に適切な選択を行うことで、スムーズな立ち上げとトラブルのない運用を実現できます。適切な計画を立てることで、後々のトラブルを招くことなく、ここでコストを削減することが可能です。

このフェーズを成功させる鍵は、システムに適したリニアモジュールのサイズ選定と選択です。サイズ選定と選択プロセスを容易にするために、評判の良いリニアモーションメーカーの多くは、Webベースのサイズ選定・選択ツールといった豊富なリソースを提供しています。

典型的な3軸直交座標系では、通常、システムのサイズを決定するだけで少なくとも17時間のエンジニアリング時間が必要です。これは、アプリケーション要件を満たす適切なモジュールを確実に選定し、サイズ不足や大きすぎを防ぐためです。例えば、ラボの自動化では、より小型のシステムが求められることがよくあります。もしシステムがアプリケーションの要件よりも大きければ、費用とスペースの両方が無駄になってしまいます。

優れたサイジングツールは、考慮すべき主要な要素をユーザーに案内し、この時間を3時間以下に短縮します。複雑なシステムであっても2Dおよび3Dモデルに即座にアクセスできる自動図面生成ツールと組み合わせることで、エンジニアリングコストだけで1,120ドル以上を節約できます。

適切な計画によるコスト削減は、エンジニアリング時間の短縮だけにとどまりません。不十分なエンジニアリングによるシステムへの影響を考えてみてください。アプリケーションに対応できるほど堅牢でないシステムを導入した場合、パフォーマンスの低下、生産性の低下、そして市場投入機会の喪失による収益の損失など、甚大な損失につながります。

さらに、非効率的なシステムの削除、アプリケーションのサイズ変更、再注文、再インストール、そして新しいシステムの立ち上げにかかる追加コストと手間も考慮する必要があります。無駄な時間と費用は簡単に数千ドルを超え、機械メーカーであれば顧客を失うことにもなりかねません。

リニアモーションシステムを選択し、アプリケーション設計に組み込まれると、購買活動が始まります。企業によっては、完全な多軸電気機械システムを単一の部品番号で提供できる場合があり、20～30の部品番号を1つに絞り込むだけで発注プロセスが簡素化されます。

結果として、ベンダー数、発注書数、明細項目数が削減され、承認、調達、受領プロセス全体にわたる時間節約につながります。発注書1件あたりの処理コストが100ドルの場合、システム1台あたり2,000ドル以上の節約につながる可能性があります（表1参照）。また、重複したシステムを発注する必要がある場合でも、重複コストの削減は既に組み込まれています。

リニアモーションシステムを受領した後、システムの組み立てと起動にかなりの時間を費やす可能性があります。製品ライフサイクルのこの段階でコストを削減するには、設置が容易で、複雑な起動手順を必要としないシステムを選択することが重要です。

組み立て済みのリニア モジュールとデカルト システムは、組み立て、統合、プログラミング作業の 80% が製造元によって行われるため、この点では複雑さが最も少なくなります。

多くのシステム統合企業は、こうしたコスト削減を認識し、事前構成されたデカルトシステムを使用してコストとリードタイムを削減し、競争上の優位性としてその削減分をエンドユーザーに還元しています。

組み立て済みのシステムと組み合わせることで、ユーザーフレンドリーなヒューマンマシンインターフェイス (HMI) とプログラミングプロトコルは、機械メーカーとエンドユーザーにシンプルなオープンベースのプログラミングオプションを提供することで、さらに多くの時間とコストを節約できます。

購入後の段階
または「lubed for life」とはどういう意味ですか?
システムの稼働開始後、メンテナンス作業により、システムの寿命期間中の所有コストが数千ドル増加する可能性があります。これは、機械設計者（および購買部門）がしばしば過小評価する重要なポイントです。一部のリニア製品は、「潤滑油一式で一生使える」と巧妙に宣伝されています。

ただし、寿命（走行距離または回転数）は、システムに負荷がかかっていない状態で定義されることが多いことに注意することが重要です。メーカーの「細則」をよく理解してください。わずか100ポンドの負荷がかかるだけで、「永久潤滑」と謳われている部品の寿命は、例えば25,000kmから5,000kmへと5分の1に短縮される可能性があります。

ストローク1メートルの機械を1日16時間、1メートル/秒の速度で移動すると、これは約1年間の寿命の損失に相当します。リニアモーションシステムの交換が3年ごととすると、寿命が1年失われるごとに交換頻度は33%増加します。

メンテナンスや交換コストを削減するには、可動部品内部の潤滑を維持し、異物混入を防ぐフルコンタクトシールを採用したリニアモーションシステムを選択してください。給油ポートへのアクセスが容易なシステムや自動給油システムを選択すれば、給油の時間と労力を削減できます。メンテナンス担当者は、このような設計を高く評価するでしょう。

潤滑と予防保守に加え、機械の性能向上のために修理やアップグレードが必要になる場合があり、多くの場合、直動システムの交換やアップグレードが必要になります。多くの場合、直動システム全体のアップグレードや交換は必要なく、1つか2つの部品を交換するだけで済みます。

一部のリニア製品メーカーは、プロファイルレールやランナーブロックといった交換可能な部品を提供することで、システムの一部のみの交換を容易にしています。これにより、必要な部品のコストだけでなく、機械の変更にかかる時間も削減されます。交換可能な部品を使用することで、例えばプロファイルレールではなくランナーブロックのみを交換する場合、リニアモーションシステムの交換またはアップグレードにかかるコストを75%削減できます。

TCOは低価格を重視
今日の製造業は、可能な限り無駄を削減するリーン生産方式の導入がますます進んでいます。しかし、リーン生産方式の考え方は、製造プロセスの再編成にのみ用いられる場合が多いのです。

これまで見てきたように、無駄を省きTCOを最適化することは、設備投資プロジェクトのあらゆる段階で行うことができます。初期の調査・設計から、調達・立ち上げコスト、そしてシステムの運用・保守に至るまで、すべてが総所有コスト（TCO）に影響を及ぼします。

ベンダーの見積価格だけでなく、システムの仕様策定、設計、購入、そして保守に関連するコストも考慮する必要があります。初期購入価格が最も安い製品を購入するだけで得られる短期的な節約は、これらの他の領域で発生する予期せぬコストによってすぐに帳消しになってしまいます。

製造技術の指定と購入時に TCO を考慮すると、製造の卓越性の達成、無駄の排除、従業員の満足度の向上、収益と利益の増大、品質の向上などがすべて実現できます。