ファクトリーオートメーション：工場のデジタル化に向けたステップバイステップガイド

人間の視点から見ると、工場の現場はますます孤独な場所になりつつある。

かつては、労働者で溢れかえっている工場ほど生産性が高かったものですが、今日では多くの工場でロボットやその他の機械が主流となっています。こうした自動化された工場の「労働力」は、監督やトラブル発生時の対応を担うごく少数の人間を除けば、多くの場合、ほぼ自律的に稼働しています。

この記事では、現代の工場における自動化のさまざまなレベル、自動化のメリット、そして最も効果的な成果を得るためにどのようなアプローチを取るべきかについて解説します。

ファクトリーオートメーションとは、製造施設内における技術に基づくプロセスが、手作業による人間中心のプロセスに取って代わる、デジタルトランスフォーメーションの一分野である。

プロセスが自動化された状況では、企業は人的リソースを削減するか、あるいは他の付加価値の高い活動に注力できるよう再配分している。

ファクトリーオートメーションは、生産ライン上の単一の手作業プロセスの効率化から、人の関与をほぼ完全に排除した本格的な「ライトアウト」への転換に至るまで、幅広い範囲を網羅しています。オートメーションの段階は以下の通りです：

1. プロセスの部分的な自動化

人間の作業員が担当する工場の工程に、自動化の要素が組み込まれています。単純で反復的な作業は自動化されていますが、作業ステーションから出荷される製品の品質保証基準の遵守など、最終的な結果に対する責任は、依然として人間の作業員が負っています。

2. 単体の自動機

特定の反復作業を遂行するように設計された機械は、自動化プロセスをさらなる段階へと引き上げます。こうした作業には、切断、溶接、梱包といったロボットによる動作や、コンピュータビジョンを用いた欠陥検出などが含まれます。

3. 自動化生産ライン

それぞれが特定の作業を行い、通常はコンベアシステムで連結された自動化機械を組み合わせることで、工場現場における人的関与の必要性がさらに低減されます。自動化された生産ラインが導入されると、作業員の役割は、実際の生産工程を行うことではなく、設備の監督、監視、および保守に重点を置くものへと変化します。

4. 完全自動化／エンドツーエンドの自動化

自動化のスペクトルの最先端にあるのが、「ライトアウト」あるいはダーク・マニュファクチャリング環境であり、ここでは完全に自動化された体制により、人間の介入や監視を一切必要とせずに、24時間365日生産を継続することができます。

ファクトリーオートメーションには、さまざまなメリットがあります。組織は、その目標に応じて、オートメーションの導入に際して優先順位や期待する成果が異なります。しかし、一般的に、オートメーションのメリットには次のようなものがあります：

生産性の向上

部分的なプロセスの変更からエンドツーエンドの変革に至るまで、あらゆる自動化における重要な目標の一つは、多くの場合、生産プロセスに人間がもたらす制約を軽減することで生産性を向上させることです。人間とは異なり、機械は継続的に稼働できるため、企業は生産能力を大幅に拡大することができます。

品質と一貫性の向上

生産性の向上に加え、自動化されたプロセスは再現性が高いため、多くの場合、人的労働によって生産されるものよりも高品質で一貫性のある完成品を生み出すことができます。

廃棄物の削減

再現性が向上すれば、計画立案の改善も可能となり、ひいては廃棄物の削減につながる機会が生まれます。

コスト削減

自動化には必然的に初期投資が必要ですが、上記のメリットを組み合わせることで得られる長期的なコスト削減は、工場が自動化を導入する有力な理由となります。生産性や品質の向上、廃棄物の削減によるコスト削減に加え、効果的な自動化はダウンタイムや従業員の研修コストも削減し、さらなるコスト削減につながります。

より安全な労働環境

自動化された工場では、労働者を生産現場の危険から遠ざけることで、従業員の健康と安全に対するリスクを低減し、より安全な労働環境の実現と事故関連コストの削減という、両得の効果をもたらしています。

プロセスの自動化は、前述したような多くのメリットをもたらす一方で、完全かつ徹底的な自動化は、ある意味では無益な努力になりかねない。過度な自動化によって収益性が低下した顕著な事例として、2018年のテスラによる「モデル3」の生産が挙げられる。

テスラが、主に電気自動車の垂直統合型生産の自動化を原動力とする野心的な生産目標を打ち出した後、同社が生産目標を達成できなかったことで、イーロン・マスク氏は激しい批判にさらされた。

質問を受けたマスク氏は、テスラが生産目標を達成できなかった理由の一つが、過度な自動化にあったことを認めた。同氏は、「とてつもなく複雑で、常軌を逸したコンベアベルトのネットワークがあったんだ……でも、うまく機能しなかったから、そのシステムをすべて撤去した」と述べた。

工場の自動化には大きなメリットが期待できる一方で、必要な投資額も膨大であるため、以下の要素を網羅した確固たる戦略を策定せずに自動化に着手しないことが重要です：

自分の目標を理解する

自動化プロジェクトの投資対効果（ROI）は、工場全体での導入方法によって異なります。システムによっては、他のシステムよりも大きく、かつ即座にROIが得られるものもあります。したがって、工場現場のどの工程を最初に自動化するべきかを明確にすることは極めて重要です。自動化の全体像を検討する際には、自社の具体的なニーズを踏まえ、単体の自動化機械の導入など、どのような小さなステップが最高のROIをもたらすかを把握しておく必要があります。

すべての利害関係者の認識を一致させる

自動化計画の草案がまとまったら、組織全体のステークホルダーからこの取り組みへの賛同を得ることが重要です。 自動化戦略を裏付ける根拠は、すべての関係者にとって明確であるべきです。プロジェクトの資本コストを懸念する取締役会も、下流工程における生産性の向上（ひいては収益性の向上）が明らかであれば納得するでしょう。同様に、従業員は自動化によって雇用が失われることを懸念するかもしれませんが、効果的な戦略であれば、実際には労働安全衛生の向上が図られ、従業員にとっては、労働集約的な業務から、新しい自動化プロセスの監督に重点を置いたより充実した役割へとスキルアップする機会が生まれる可能性があります。

ツールとテクノロジーの評価

必要な自動化の成果を達成するために、利用可能なツールや技術を時間をかけて徹底的に評価してください。組織は、目標達成に向けた道のりを過度に詳細に定義したり、不必要に複雑化させたりしがちであり、その結果、必要以上のコストを費やしてしまうことがあります。適切なバランスを見極めるには、まず既存の製造システムをしっかりと理解することから始める必要があります。

生産性への影響を測定する

自動化の取り組みがその可能性を最大限に発揮できるようにするためには、組織が実施している変更の影響を測定するためのツールに投資する必要があります。デジタルトランスフォーメーションによるROIを包括的に把握するためには、時間の経過に伴う生産性の向上を測定することが重要です。

ファクトリーオートメーションは、生産性や品質の向上につながるため、生産のあらゆる分野において導入は避けられない。しかし、あらゆる進化と同様に、効果的に導入するには綿密な計画が必要である。

工場自動化に関する選択肢を検討する際には、「過度な自動化」が、最終的には生産性を阻害し得ることを理解しておく必要があります。テスラや、デジタルトランスフォーメーションの取り組みに過度に注力してしまった他の多くの企業の事例が、その好例です。

Tulipでは、 Augmented Lean というデジタル化へのアプローチを提唱しています。このアプローチでは、企業が従業員をどのように最大限に活用できるかを検討するとともに、データ収集や記録管理といった業務において、テクノロジーがどのようにそのギャップを埋めることができるかを検討します。この人間中心のアプローチにより、より持続可能なデジタルトランスフォーメーションと、継続的な改善の文化が実現されます。

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