FA生産 システム構築の基本体制 に関す る考察
Some Considerations on the Fundamental Organization of FA
Productive Systems
陸)
佐
藤
勝
尚, 山
崎
匡
毅
Katsunao Sato and Masaki Yamazaki
は
じ め に
わが 国の生産 システムは 1970年代後半か ら急 速 に変革 しは じめている｡ この背景 として､マイ クロエ レク トロニクス(M E )技術革新 の進行 に よって製造工程 の橿械化 ･自動化が可能 にな った こ とであるが､今 日の ファク トリーオー トメーシ ョン(FA )化は､製造工程 の部分的な 自動化 を い うのではな く､ もっと系統的な生産 システムの 変革を意味す る｡つ ま り､従来か ら製造工程 の省 力化を狙 ってNC
工作機械､マシニングセ ンター､ 産業用 ロボ ッ ト等が個 々に導 入 され ていたが､最 近 では個 々のFA捺器を連続的かつ体系的 に配置 す ることに よ り､高度な生産体制-の移行を志 向 している｡ 一方､わが国の経 済社会が成熟化す るにつれ､ 消費形態が多様化 し､ その ことが生産面 に も大 き な影響 を与え るよ うにな っている｡ すなわ ち､多品種少量生産-の移行であ り､そ の ことが生産効率や コス ト､ さらには生産管理 に 重大な影響 を及ぼす よ うにな ってお り､従来の生 産 システムでは対処で きな くな ってきたのである｡ この よ うな状況に対応す るためには､多品種少 量生産 に適合 した フ レキ シブルなFA生産 システ ムが求め られ ているが､近年その技術革新 には 日 電 ま しい ものがあ り､その特徴を述べ る と､ ① 多品種少量生産-の対応 として､ ライ ン型か らセル型へ､専用機型か ら汎用機型への移行 (診 総合生産 システム としての受注か ら出荷 まで の一貫化を 目標 に､CAD/CA
Mの一 貫化､生産 管理 と工程 制抑の一貫化､加工 ･組立の一貫化 を 目指す こと｡ (卦 最終的 には工場 の無 人化-の志 向 な どが あげ られ る｡ 本稿の 目的は､ この よ うなFA生産 システムを 構築するためには企業は どの ような基本体制 を と るべ きか､機械工業 を と りあげ て検討 し若 干の考 察 を試み よ うとす る ものである｡ そのために､ ま ずFA化 の契機 とそ の背 景 を探 り､次 にFA生 産 システムは どの よ うな構造を持 ってし､るかを概 観 す る｡ さらに､ この点を踏 まえて､ FA生産 シ ステムを構築す るための基本体制のあ り方 を論述 す ることに した い｡1
.
FA
化 へ の 契 機 と背 景 今 日FA化 といわれ ている生産 システ ムの変革 は､従来のオー トメーシ ョンとい う工場 自動化の 延 長線のみでは扱 えな くな っているが､ この よ う なFA化- の契機 と背景は何であろ うか｡ この問 題 に対 しては､ いろいろな角度か ら答が用意 され るけれ ども､次の よ うな側面か ら考え る こ とが妥 当 であろ う｡ (1) 製品の多様化､多品種少量生産 への対処 かつ ての高度経済成長期 においては､ 規 格化 さ れた量産型工業製品の生産が主流 にな っていた｡ ところが､ 2度 にわた るオイル シ ョック以後､経 済 は 低成長 に移 行 した はか りでな く､ 消費構造 に まで地殻変動が生 じ､それが､生産 シ ステ ムに 変 革 を迫 まるこ とにな った｡つ ま り､大 量生産 ･ 大量消費か ら新 しい質 の豊か さへの欲求 の転換が 生 じ､画一 的な量産製品 よ りも個性的な 多様性 を 好む とい う時代 の到来である｡ この よ うな消費構造の変 化は､生産面か らみ る と､生産品 日数 ･品種の増加､製品 ロッ トの小 口 化現象 とな って現われている｡ さらに､ 製品の ラ イ フサイクル も短期化 している｡ これ ら傾 向は企 業規模の大小に拘 らずみ られ るものであ る.た と 匪)㈱ 日太 コンサルタント協会勤務えは､昨年行われた ｢中小企業経営実態調査｣ (中小企業庁 )に よる と､多 くの企業で製品の小 口 化､品 目数 ･品種数の増加､ ライ フサイ クルの短 期化が進展 している (図表1)｡ 図表1.製品の多品種少量短 サイクル化の進展 (単位 :帝 ) 製品の ロッ ト 品 目数 ･ 品種数 ライ フ サイクル 増加 した 70.6 _-′′減少した 短期化 した50.9 豊 左とも -資料 :中小企業庁 ｢中小企業経営実態調査｣61年2月 (荏)四捨五入のため合計は100にならない｡ 一方､経済の低成長期では､マ クロ的需要はそ れほ ど増加 しないことか ら､製品のシ ェア ･ア ッ プや製品価格のア ップは困難 とな っている｡ その 反面､人件費な どは じわ じわ と上 昇 してお り､製 品 コス トの引 き上げ圧 力にな っている｡ この よ うな状 況 にお いては､ 多 品種 少量 化す る製 品 を円滑 に生 産 シ ステ ムに組 み 入れ ､ しか も製造 コス トを低 減 させ る生産 体 制 を確立す る ことが重要 であ り､当然それは従来 の大量型 オー トメーシ ョンの よ うな生産 システムでは対処で き な くな っている｡つ ま り､多品種少量生産に対 し て柔軟 に対応が可能 であ り､かつ生産性 向上や コ ス トの低減 に もつなが りうる生産 システムが求め られ ているが､ これ に対応 しうる もの として､ フ レキシ ビ リテ ィあるFA生産体制が登場 して きた のである｡ (2) M E技術革新の進展 と波及 さて､ この よ うなFA化を可能 に した技術的背 景は､何 といって もME技椀の急速 な革新であ る｡ 1970年代以後､集積回路 (I
.C.)
を中心 とし た半導体技術の進歩は急速であ り､ その技術は コ ンピュータはか りでな く､ あ らゆ る分野の製品に 大 きな変化を促 した｡た とえば､ カ メラ､時計､ 家電な どの分野 でエ レク トロニクス化が進み､ 品 質 向上､軽薄短小化､低価 格化がみ られた｡ 生産面か ら見 て も､ コンピュータ と機械加=が 結びつ いたNC
工作機械が現われ､機械加工 に大 図 表2. ドA機 器 の導 入状 況 業 種 企 業 規 模 導 入 検 討 中製 造 部 門 へ の関心な しM E機 器 導 入状 況不 明 計 (企 莱 数 ) 全 体※ 31.6 35.9 28.0 4.5 100.0(3,149) 食 品 15.9 44.3 36,4 3.4 100.0 (352) 放 経.
衣 服 22.2 37.3 34.9 5.6 100.0 (338) 木 材.
家 具 14.7 34.5 44.5 6.3 100ー0 (238) 印 刷 45.7 32.3 17.3 4.7 100.0 (127) 窯 業.
土 石 28.5 39.9 27.8 3.9 100.0 (281) 金 計 43.9 31.6 19.9 4.6 100.0(1,183) 鉄 鋼 .非 鉄 31.5 32.2 29.5 6.8 100.0 (146) 金 属 製 品 38.0 34.8 23.7 3.5 100ー0 (316) 属 一 般 機 器 47.0 30.9 18.1 4.0 100.0 (249) 撹 電 機 53.0 28.0 13.8 5.2 100ー0 (232) 械 輸 送 槙 器 -36.5 36.5 22.2 4.8 100.0 ( 63) 自 動 車 52.7 29,7 12.2 5.4 100ー0 ( 74) 精 密 49,5 . 29.1 17.5 3.9 100.0 (103) プ ラ ス チ ッ ク 34.9 42.9 20.6 1.6 100.0 (126) そ の 他 23.5 39.6 32.6 4.3 100.0 (417) 1-
19 人 15.4 29.0 47.6 7.6 100.0 (628) 20-
49 ^ 25.7 39.0 30.8 4.5 100_0(1,136) 50-
99 人 36.6 38.8 20.8 3.8 100.0 (732) 100人以上 52.8 p 33.7 ll.5 1.9 100.0 617) ※ 不 明をふ くむ｡ (出典)亀山直行編著 『技術革新下の中小企業』P90､ 日本労働 協会､ 1985 16-きな変化を促 した｡ さらに､人間の作業を一部代 香 しうるよ うな､多様な可能性を もった産業用 ロ ボ ッ トが実用化 した｡ また､生産 に関す る様 々な 機 器や周辺機器 にお し､てもM E機器 の導入がな さ れ るよ うにな った｡今 日､大企業は もとよ り､多 くの中小企業にお いてM E機器が導 入 された り丁 導 入が予定 され ている (図表 2 )｡ と くに､ この 表 か らもわ か るよ うに､機械 ､電機､精密な どの 加工組立業種にお いてM E機器の導 入が進 んでい るO 今 日注 目を集め ているフ レキシブルなFA生産 体 制は､ この ような各種 のM E機器が導 入 された こ とが前提条件 にな ってお り､それが基盤 にな っ て確立 して きた と考 え られ る｡ただ､数年前か ら 普 及 しは じめたM E機器の多 くは､生産工程 の一 部 を 自動化する役割を担 うものであ ったが､今 日 FAとい う場合､ もっと系統的で包括的な生産体 制 を意味す ることが多 くな り､受注 ･生産 ･出荷 の一貫的生産 システム化 を 目指 している｡ この よ うに複雑な工程 を総合的 に制抑す ることが可能 に な った背景は､何 とい って もコンピュータや メカ トロ機器の性能向上 と低価 格化に依拠 してお り､ それは､わが国が最 も得意 とする改 良技術 ･複合 システム化技稀であ る｡ (3) FA化 を容易 にする社会 ･組按的背景 いか に革命的技術の発見や発明があ っても､そ れが容認 され る社会 的土壌 と組織的背景がなけれ ば､円滑に技稀革新が進む こ とはなし､｡ とくに､先駆的技術を受け入れ る組織の柔軟性 が不可欠の条件 にな る｡ 多少蛇足 になるが､戦 国時代に武 Ef]勝頼 の騎馬 軍 団が織 田信長軍 に放れた主 因は､周知の よ うに､ 武 田軍が鉄砲 とい う技術革新 の導入に遅れ を とっ たか らであ る｡ただ､ この ことは武 田が鉄砲の威 力 を知 らなか ったわ けではな い｡武 田の首脳陣は 鉄 砲の革命的意義 を承知 していたはず である｡ し か し､武 田はあま りにも強 力な騎馬隊を有 し､そ れ が無敵の如 く信 じられ ていたため､騎馬隊を不 用 にす るよ うな鉄砲の導 入は､組織 と して受け 入 れ られなか ったのであろ う｡ そこに武 田軍 の悲劇 が あ った｡ 今 日のM Eに代表 され る技楠革新 に も､ 同様の こ とが いえ る｡ ロボ ッ トの語源はチ ェコ語 の ｢ロ ボタ｣ に由来す る といわれ るが､ ロボタ とは奴隷 を意 味す る｡ したが って､欧米では､ ロボ ッ トと い う語句 には暗 いイ メージがつ きまとい､ それが ロボ ッ トの社会的普及 を阻害 している｡ その うえ､欧米は 日本 と異な り､労働組合が企 業別 ではな く､職種別 にな っているか らFAな ど の合理化 につなが る生産 革新はなかなか進 まない｡ わが 国では､ ロボ ッ トな どに対す る抵抗感が小 さ く､企業別組合 で企業単位で激 しく競争 しなけれ ばな らないか ら､ ロボ ッ トな どの導 入は企 業が生 き残 るため に必要不可欠 となる｡当然､わが国に おいては､ FAな どの生産技術革新は欧米 よ りも 速 く進展す ることにな る｡
(
4
)
技術革新 を促進 させる産業政策 さて､以上 の よ うな背景の他に､わが 国におい ては新技術開発 を促進 させ る産業政策が常 にある のではな いか といわれ､ この点が欧米な どか ら批 判の対象 とな る｡産 ･官が一体 とな った ｢日本株 式会社｣ と呼ばれ るものへの批判が代表的な もの であ る｡ M E技術革新 に関 して も､その よ うな立場か ら 日本 の優位 を指摘す る人 も多い｡た とえは､ ミカ ェル ･オームは､ 日永のマイ クロエ レク トロニク ス技 節を促進 させた要因 として､一つは､ 1970 年代後半か ら日本の輸 出環境の悪化 に伴 い産業の 再整 備を迫 られた こと､他 には､ 日本の企 業は民 間 ･銀行 ･政府 の三者が一体 とな って ｢計 画開発 機関｣ と して連盟を組み､企業の 自己資金 の限度 を こえて大量 の設備投資が可能であ った こ とを強 調 している｡ まっが国の産業育成 に関 し､官 (政府 )の役割 に 対 しては さまざまな評価 がな され ている｡確かに､ 産業が成熟 していない初期の段階にお いては､幼 稚産業の保護 ･育成 のための官の役割は決定的 と いえ るほ どの重みを もつが､産業や技術が高度化 するにつれ､政府の役割は小 さくな るのが普通 で ある｡ この よ うな観点か ら最近のME技 楠 の進歩 をみ ると､官の力 とし､うよ り民間活 力に よるとこ ろが大 きい と考 え られ､わが国の民間企 業 のM E 技術は,世界の トップ レベルに達 してい るo企業 の技術開発 に自走 力がつ いてし､ることか ら､今後 は民 間中心 に､ FA化の よ うな技鯖は進 展 してい くと考 え られ る｡3
.
FA
生 産 シス テ ム の構 造FA
生産 システムを構築す るための基本体制は ど うあ るべ きかを考 察 す るには､FA
生産 シ ステ ム とは どの ような ものかを明確 に してお く必要が ある｡｢FA
生産 システ ム とは何か｣を明確 に統一 し た定義はな く､現状 では 自動 システムを生産 する メーカに よってかな り異な っている｡た とえは コ ンピュータメーカでは工場全体を省力化 システム として定義 し､ メカ トロニクス製品 メーカは 自動 化 システムを部分的 に とらえて定義 していること が多い｡ また､オー トメーシ ョンの流れの中に位 置づけ て生産 システ ムにおけ る ｢物の流れ｣の 自 動化をはか るものをFA
生産 システムと称 してい る研究者 もいる｡ しか し本稿では企業においてF
A生産 システムを構築 す るための基本体制のあ り 計 画 と 管 理 工 程 制 御製
造
シ ス テ ム 方 を考察す ることが 目的であるので､生産 システ ムを企業経営活動のサ ブシステ ム と して とらえてFA
生産 システムを次の よ うに とらえることにす る｡すなわ ち､ ｢FA
システム とは受注か ら出荷 に至 るまでの生産活動 (主 として加工や組立 )に おけ る生産 システム全体 の効率的 な管理 と制御を 行 うこ と｣ とす る｡具体的 にはFA
生産 システム は図表3に示す よ うに工場 にお け る生産活動の 自 動化 システムお よびそれ らを効率的 に管理､制御 を行 うCAD/CAM システム と生 産 管理 シ ステ ム モこおけ る活動を対象 としている｡ この ようにFA
生産 システ ムを とらえる と各サ ブシステムでの ソ フ トウ ェアがモジュール化 しや す し､ために多品種 少量の生産 に柔軟 に対応 しやす い こと､ さらにサ ブシステムを変更す る場合､比較 的容易に対処で きる利点がある｡ 以下 に これ らサ ブシステムの内 容 につ いて概観 してい くことにす る｡ 図表3
. FA
生産 システムの構造 CAD/CAM システム 写経 1音 量-
ぱ 蓋 琵≡冨蓋宗 管理 ･製図
.図面管理 ･部品
表i
f
生 産 設 計 生産技術情報管理 ･工 程 設 計 .生 産 技 祷 標 準 ･作 業 設 計 .製 造 標 準 ･加工データ(
NC)
生成 .製 造 原 価 見 積 基 準 生産管理 システム 計 酌 ･生 産 計 画 ･基 準 生 産 日 程 ･賢 材 所 要 量 計 画 ･作業スケジューt)./ グ ･購 買 . 外 注 計 画ユ
f
管 理 ･工程管理 .倉庫管理 ･品質管増 .購買外注 ･原価管理 管 理 ･納期管理 ･設備管理 自 動 化 シ _ス テ ム 工 程 制 御 シ ス テ ム l .工程監視 .トラツキガ=
= 二 二二
二 二 ∵ 二 = =Ⅱ
製 造 シ ス テ ム 製 造 シ ス テ ム(1) 計画 と管理 生産の計画 と管理 においては技術情報 お よび生 産管理情報 をいか に製造 システムに ソフ ト面か ら バ ックア ップす るか を焦点 と している｡ このため の システ ムが
CAD/CA
Mシ ステ ムであ り生 産 管 理 システ ムである｡ (彰CAD/℃A
Mシステ ムCAD
とは精機学会総合生産 システム研 究 分 科 会 編の 『践械生産 システム用語辞典 』に よる と､ ｢コンピュータお よび関連情報機器 を利用 して､ 目 的関数が定式化 され ていない設計 を適切かつ 自動 的 に行 うこ と｣ と定義 している｡一方CA
M とは､ ｢適切な製造設計仕 様な らびに生産要 求情報 を コ ンピュータに入力 して､工程設計､作業設計な ど の情報処理 を行 うとともに､生産工程 を 自動的 に 制御することO広義 には､人間 とコンピュータの それぞれ の特徴を活 か しなが ら､製品の製造 に関 す る経営 ､管理や作業な どの制御 を行 うこと｣ と 定義 され ている｡図表 4.にそのCAD/CA
M シ ス テムの構成の1例 を示 して,いる｡ 図表4. CAD/CA
Mシステムの構成 生産データ ベ ー ス ･生 産 設 計 ･工 程 設 計 ･加 工 情 報 作 成 ･設 計 情 報 ･工 程 情 報 ･部 品 情 報･N
C
情 報 ･設 備 情 報 ･治工具情報 ･計 画 実 績 ･企 画 見 賃 ･基 本 設 計 ･詳 細 設 計CAM-C
ここでは
CA
MをCAMIP《
コ
AM-pl
ann
i
ng)
とCAM-C(CAMIC
On
t
r
Ol
)
に分 け てい る｡CAM
-
pとは コンピュータの製造 デ ー タベ ー ス また は データー ファイルを用 いて､生産設計 ､工程設計､ 加工情報作成を行 うことであ り､CAM-C
とは､CAM-P
で作成 された情報 に基づ し､て設備制御､ 工程間制御､データ収集 を行 うことをい っている.この
CAD/
CAM
は理想 と して､CAD
に よ り決 定 された部品や製品が直 ちに自動生産(
CAM)
さ れ ることを理想 と しているが､現在のCAD/
CAM
は まだそ こまでには至 っていな し､のが実状 である｡ た とえば､現在CAD/
CAM
システムと して利用 され ているものは大型汎用 コンピュータをホ ス ト コンピュータとす る ロッキー ド社 の開発 したCA
DAM
か らパ ソコンを使 った システム まで 国内外 の各 メーカーか ら数多 く販売 されてお り､それ ら の価 格はノ､- ド､ ソフ トの両方で数億 円か ら数百 万 円まで とその幅は広 し､｡ ② 生産管理 システムtMRP
シ ステ ムを 中心 と して-生産管理 システムは顧客の要請す る受 注 内容に 基づ いて具体的な生産 目標を設定 し､それ に従 っ て生産過程 を適切 に稼動 させ ることに よ り､全体 と して効率的な生産 を行なわせ ることを意図 した 仕組み である. この仕組みでは､次の よ うな諸活 動が行なわれ る｡ ･生産の計画 と統制 ･工程 管理 ･原価管理 ･設備管理 ･倉庫管理 ･購 買外注管 哩 ･環境管理 この中で生産管理 システムの中核 とな る生産の 計画 と統制につ いて フ レキシブルな生産 管理 を基 本思想 と して持つMRP(
Mat
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システムにつ い てみ てみ るこ とにす る｡MRP
システムは コソビュー/タに よ りリアル タ イ ムで生産､在 瞳を管理す る総合的な シ ステムで あ る｡ その主要 テーマは必要 な 日時 に､ 必要 な場 所-､必要な材料､部品 を入手す るこ とである｡ このMRP
システ ムの構成 とその流れは 図表 5に 示 され ている｡MRP
システ ムの計算 プ ロセスは､基 準生産計 画 ､部 品構成表､部 品関連情報､指示済 オーダー 明細の4種類の情報 を もとに図表5に示 され る よ う に行 なわれ る｡ ここでは次の 6項 目の計 算が行な われ る｡ ･総所要量計算 ･純所要量計算･ロッ ト編成計算 ･勧 告 オ ー ダ ･先行計算 ･進 度 訂 正 勧 告 図表 5. M RPシステムの全体 設計変更 管 mJ. 図表6.所要量算出のシステム ･基本生産計画 ･構成部品表 ･在韓状況 (手持在庫､ 仕掛品､発注残 ) ･発注 ロッ ト ･リー ドタイ ム _ _ __ _______ ______l ･X 下位 レベルの総所要量計算 に移 り､構成部品表最下位品 目にた ど りつ くと
､MRP
計算を終 え る｡ - 20-(
2
)
工程 の制御 システ ム 工程 の制御 は スーパ ミニコンを使 った工程 制御 コンピュータシステ ムの もとで生産機械設備 が有 機 的 に結合 され て管理 され る｡代表的な機械設備 と して次 の ものが あげ られ る｡ ⑦ NC工作機械 ワー クを加工す る｡ 径) ロボ ッ ト装置 部 品の加工 ､搬送等 を行 い組み 立 てるO ⑳ 自動検査 ･調整装置 部 品､製 品 を必要 な ところで測定 し､所 定 の範囲内に調整 す る. また品質 の 良否 を 検査 す る｡ ㊤ 自動搬送装置 部 品､製 品を移動 させ る｡ ⑳ 自動 倉塵 部品､製品 を一時的 に保 管す る｡ これ ら生産機械設 備お よび作業者用 の コンピュ ータ入出力端末装置 に対 して工程 制御 の コンピュ ータシステ ムの処理 は生 産計 画 に従 って作業者､ 材料 ･部 品 ･製品､機械設備 の3著聞の データを 制御 す る こ とにな るO 処理 と しては､た とえは以下の こ とを行な う｡ ･ホ ス トコンピュータ との計画 と実績 の交信 ･作 業者-の作業指示 のための入出力端末装置 - の表示 ･各作業者､設備 に対 す る生産計画 の詳細 スケ ジ ュール化 ･作業進捗管理 ､在 庫管理 ･枚 械設備の稼 動状況 の監視 ･NC工作機械 -指示すべ きNCテープの転送 と管理 ･材料 ･部品 ･製 品の搬送 指示 ･検査装置か らの品質 データの統計処理 ･機 械設備 に対す る計 測制御指示 この よ うな工程 制御 コンピュータシステ ムの処 理 内容 は処理すべ き機能が多様化 し増大化す る傾 向にあ る｡ このため制御 す るプ pグ ラムは多量 に な るので機械設備 に関す るものは横械設 備のマイ コンに行 なわせ る分散処理が あた りまえ にな って きた｡ したが って､ 工程 制御 コンピュータシステ ムでは､工程経路 の どこに製品､部 品が あ り､ ど の よ うな状態 にあ るか とし､うことを トラ ッキ ング して､適宜 ､機械設備 のマイ コンに対 して､起 動､ 停止､分岐 な どの トリガの制御機能 のみ を支 え る のが一般 的 とな って いる｡ 以上 の よ うな こ とか ら工程制御 コンピ ュータは - - ドウ ェアの機能 と して､多様な イ ンター フ ェ ー ス装置､最 小 の線材 で配線 で きるデ ータ- イ ウ ェイ装置､二 重化等 高信頼構成､物 の流れ を無 人 で追跡可能 とす る識別 セ ンサ､処理性 能 の余裕度 と メモ リ容量の拡張性 ､等 の条件 を備 え てお くこ とが必要 とされ る｡ また ソフ トウ ェアの威 能 と し ては､高速応等性 と リアル タイ ムO
S､容易 に更 変 ､検索 等の管理 を行 うデータベー ス､ リアル タ イ ム用 の高級 言語､簡単 に会話が で きるパ ッケー ジ ソフ トを備 え るこ とが重要 とされ る｡ (3) 製造 システム 生産機械 設備は加 工､組立､検査 ･調整､搬送 等 か ら成 る｡ この よ うな生産機械設備 は大量生産 の時代 には特定用途 に対 してそれぞれ が椀 能 して いれ ば よか った｡ しか し現代 の よ うに多 品種少量 の生産 の時代 には生産横桟設 備は製 品 の ライ フサ イ クル に応 じてその メカ ニズ ムを容 易 に変 更可能 にで きるこ と､一定 のサ イ クル タイ ム内 にお いて 複雑 な動作 を伴 う多機 能 を もっ こと､ これ らを融 通 性 高 く してお くこ とが必要 とな って きている｡ このため マイ コンの効果的な導 入に よ り楼械設 備 に対 す る制御が行なわれ て きている｡ こ こで よ く 使 用 され る生産機械設 備 をみ てみ る こ とに しよ う. (D NCZ作枚械 NC工作機械は工具 台 と ワー クを搭 載 してあ る テ ーブル等 ､対象 とす る機械 の可動部 の位 置 と移 動速度 を数値制御情報 に よって自動的 に加 工す る 機械 であ る｡ このNC工作機械はNC装 置部､枚 械 動 力部 ､機械動作部か ら構成 され てい る｡ その 基本原理 はNC装置部 に数倍制御情報 を 入力す る とパル ス列 の電気信 号に変換 され て､ このパル ス 列 がサ ーボ機 構の入力 とな って楼 械動作 部 が駆 動 しワー クが加 工 され るこ とにな る｡ NC工作槙械の種 類は多 くNC旋盤 ､ マ シ ニン グセ ンタ､ NCフライ ス盤､ NCボ -ル鹿､ NC 研 削盤､ NC中 ぐ り盤 な どが あ り､ さらにその他 特殊 加工機 と してNC放電加 工按､ NCワイ ヤ放 電加 工枚､ NCガ ス切断校が ある｡ また レーザ ー加 工概 等幅広 く利用 され ているO この よ うな
NC
工作機 械は 自動化に よる生産性 向上 だ けでな く､ いろいろな利点を持つ｡ た とえ は､製 品品質 の均一 性 向上 ､機械 の稼 動率 ･生産 性 の向上 ､ 治工具類の工具費や スペ ー スの節約､ 生産 リー ドタイ ムの短縮等 であ り､ これ らの利 点 に よ り大 きな普 及を してし､る｡ 図表7.産 業用 ロボ ･./トの分類(JISB-0134-1979) マニユアノニプレータレ.マ 人間が操作するマニプレータ 固定シーケンス あらか じめ設定された順序と条件および位置に従って動作の各段階を遂 ･ロボ ット 次進めてい くマニプレータで､設定 情報の変更が容易にできないもの 可変シーケンス あらか じめ設定された順序と条件および位置に従 って動作の各段階を遂 ･ロボ ット 次進めていくマニプレータで､設定 情報の変更が容易にできるもの プレイ/ミック . あらか じめ人間がマニプレータを動 か して教示することにより､その作 業の順序､位置およびその他の情報 ロボ ット を記憶させ､それを必要に応 じて読 み出すことにより､その作業を行え るマニプレータ 数値制御 ロボ ット 順序､位置およびその他の情報を､数値により指令された作業を行える マニプレータ 知能 ロボ ット 感覚校能および認識機能によって行 ② ロボ ッ ト装置 ロボ ッ ト装置 は産業用 ロボ ッ トと して図表 7.の よ うに分類 され て定義 され ているO 現在 の主 力は 固定 シーケ ンス ･ロボ ッ ト､ 可変 シーケ ン.ス ･ロボ ッ トが多 い｡ 1980年 の生 産統 計 に よれ ば固定 お よび可変 の シー ケンス型の ロボ ッ トの機種 の台数の合計 は全 体 の74啓を 占め てし､ る｡ 用途別 では プ ラスチ ック成型加工用､切 削研 削加 工用の機種 が多 い｡ 特 に この よ うな産業 用 ロ ボ ッ トは一般 に周辺校器 を 含め て高額 で あ り､ そ の設置 にあた っては経 済的 見地か ら有 効性の検討 が不 可欠 とされ る｡ - 22-③ 自動検査装置 自動検査装置は材料 ･部 品 ･製 品 に対す る 自動 検査 と生産機械設 備 に対 す る保 守 ､点検 の2つ が あ る｡材料 ･部品 ･製品 に対 す る 自動検査 は これ らが果たすべ き機 能 と性能 を制御 情報 あ るいは認 識情報 に よって､ あ らか じめ準備 された基準値 の なかか ら､それ に相当す るデ ータを選 び出 して測 定 データ と比較 して偏差 をは じき出す等 に よ り品 質 の保証 範囲にあ るか否か を判断 して行な う｡ た とえは加工中の測定､検査 では光 に よる加工面 の 反射 特性や､ 回折特性 を検 出 して形状､表 面状態 の検 出を行 う｡ また物体 の立体形 状 の測定 では タ ッチセ ンサ ーつ きの プ ローブや非 接触式近接 セ ン サ -を使 った 3次元測定が あ る0 - 万､保守､ 点検のための検査 は生産機械設備 が正 しく稼動 してし､るか ど うか を､異常現象の有 無 に よって把握す るこ とが主 とな る｡ た とえは､ 電源や油圧 の急変 等 の異常 が な いか､稼動状態 は よいか､工具 煩の寿命 は大丈夫 か､等 工程制御 コ ンピュー タシステ ムか ら常 時､生 産状態 を監視 す るこ とに よ り自動 検査 が な され る｡最近 では槙械 設備 の中 にマイ コンが組み込 まれ てし､るこ とが多 いので､ それ に よ り状況 を詳 しく杷超 して､異常 時 には作業者 に知 らせ る と同時 に工程 制御 コンピ ュータに信 号を送 って対処 を させ るこ とが多 い｡ ④ 自動搬送装置 日動搬送装置 はFA
生産 システ ムが有機 的な シ ステ ムを構成 させ る とし､う点 にお いて､ この部分 に特色が あ る｡搬送 の対象物 は加 工品､組立品､ 取付具､ 切削工具 ､切 り屑等であ り､ これ らを2定 点 間 あるいは 自由度 の高し､2点間 を水平方 向､垂 直方 向お よびそれ らの組合せ た方 向に搬送す る｡ これ ら搬送 の動 きに対 す る制御 の方法は コンベ ア の よ うに地上 側設 備 に対 して指示 す る方法､無 軌 道 台車 の よ うに移 動す る装置側 に指示 す る方法の 2つが あ る｡ 作 られ る製 品 の種塀や工場 の中の設 備 に よ り種 々の搬 送装置が 用 い られ る｡ 図表 8は よ く使用 され る搬 送装置 の種 類 とその特徴 と短所 を示 している｡ (9 自動倉庫 自動倉瞳の基 本的な機 能は収容 物を随時保 管 し てお き､必要 に応 じて出す こ とで ある｡ このために単 に貯蔵 な い し保管 の役 割を果たす図表8.梯送装置の種類 と特徴 種 類 特 徴 短 所 コン′ベア ･大物か ら小物 までの搬送が可能であ る ･経路が固定的で 自由度が小 さし､o ･パ レッ ト搬送 に適す る〇 ･安価である〇･搬送能 力が大であるo ロボ ッ ト ･搬送 とワー クの 自動機-の取付けを同 ･搬送範囲が限定 され るo - ロボ ッ トで可能 とさせ るo ･可搬重量が小 さいo･高価 であるo
軌道式台車 ･軌道 を走 るので安定性が よいo ･経路固定のため 自由度小であ るo ･高速搬送､重量搬送 も可能である〇 ･停止精度 も高 いo ･床面積を多 く必要 とす るo 無軌道台車 ･走行経路は電磁誘導式､光学誘導式､ ･走行速度は遅 いo (無人車 ) 磁 気誘導式 に よるo ･停止精度 も悪'い. ･通路 の有効利用､ レイア ウ トの フ レキ ･高価 であるo シビ リテ ィが大 きし､o ･床面の整備が必要であるo ･小型か ら大型 まで利用可能であるo ･バ ッテ リ式の ものは充電時間 の制約があるこ シ ャ トル カー ･ラックピニオ ン､回転軸方式 な どで駈 ･基本的 には固定 された レール上 を走 る 動す るo ･大形か ら小形 まで利用可能o ･比較的安価であるo だけであるので融通性 に欠け るo オー トローダ ･天井走行形 ロボ ッ トともい うべ きもの ･レイア ウ ト上 の制約を うけ るo で､軸､歯車類の丸物 の搬送 と供給 を ･枚械の中心軸 とオー トローダの走行 レ 同時 に行 うo -ルの方向 とを一致 させ る必要 があるo ス タ ッ カ ー ･シ ャ トル カーに上下方 向の搬送機能が ･搬送範囲が限定 され るo だけではな く､品物 の種類 と数量な ど現在 の特点 での最新情報を記憶 して在 庫管理 の機能 も求め ら れ てし､る｡ したが って自動倉庫は ワー クの流れの 自動化 と保 管に合致 した機構を もっ こと､ ワーク の保 管重量や保管個短な どの条件 に適合 した構造 を もっ こと､ コンピュータ指令に よ りワー ク保管､ ワー クの姿勢制御を行 うことが必要 とな るO この よ うな要件 を持つ 自動倉庫は次の4つの種類があ る｡ 6) 立体 自動倉庫 (スタ ッカ-ク レーンを用 い た高層 ラ ック ) 総収納個数は拡張性が ある｡そ こで保管で きる 単位重量はバ ケ ッ ト使用の場合50kg前後 ､ パ レッ ト使用の場合は 1- 3 トンが標準である｡ (抄 水平型回転 ラック 保 管 ･運搬 ･管理 の3機能をシステム と しても っている｡建屋 内の一時 ス トレージと して使われ ることが多い.ノミケ ッ ト単位の杭載荷重 は20-50 kg程 度､格納個数は最大 200個程度であ る｡
◎
垂直型回転 ラック これは機構上 の フ レキ シビ リテ ィがな いので保 管物の大 きさに制限があ る｡棚の空間は 高 さ30m､ 奥行30cm､幅2m程度が最大であるc l棚 あた り の積載荷重は 100- 200kgであるが､バ ケ ッ ト単位 あるいは､保管物単 位では1kg∼10kgである｡ ④ 流動 ラック 保 管棚が ロー ラコンベアで構成 され ているため､ 容器の まま保管で きるのが特徴である｡積載荷遠 は数百軸- 1トン程 度 が標準であ るが､特殊な も ので 1kg以下に適用 されるもの もある｡
4
.
ドA
生産 システ ム構 築 に求め られ る 基 本体 制 成熟市場 における今 日の動態的な多品種少量生 産 のための以上述べ た よ うな構造を持つFA生産 システムを構築するには企業 としてどの ような基 本体制が求め られるの であろ うか｡ 一般 に､企業が生産 システムを作 り上 げ てい く に際 しては､本質的 に創造的な側面 と分析的な側 面が等 しく必要 にな る といわれ ている｡ とい うの は､生産機械設備お よびそれ らを動かす ソフ トウ ェア等か ら成 る生産 システムは期間的に見 る と固 定化 され る傾向にあ る0-万企業に要請 され る顧 客か らの品種､性能 ､ コス ト､品質等の受注 内容 は大 き く変動す る｡ この ような状況下 にお し､ての 生産 システムの構築 は市場や顧客の未来動向を見 定めた上 で､ まず創造 的に市場や顧客の動 きその もののなかか ら新 しい技飾可能性の芽を探 り出 し､ その後 に論理的な分析 力で現実性あるシステム案 を繰 り上 げ ることにあ るか らである｡ そ こで動態的な多品種少量生産の生産 システム を構築す るために､ FA生産 システムとして成立 す る条件 とは何かを まず確定 し､その上 で具体的 に どの よ うな基本体制 が必要 とされ るかを考 えて み るこ とに しよ う.(
1
) FA
生産 システ ムの成立条件 前述 しち ょ うなFA生産 システムを構築す るた めには､ FA生産 システムを-- ド面､ ソフ ト面､ 経済的側面か らとらえ ると次の条件 を ととのえて し､るこ とが必要 と考 え られ る｡ (D -- ド面 フレキ シブルな生産 工程の設計がな され てお り､ さらにNC
工作機械 ､ ロボ ッ ト装 置 ､ 自動搬送 装置､ 自動検査装置､剖'm装置等の生産設備機械 が統合化 され ているこ とが必要 であ る｡そのため には グル ープテ クノ ロジーに よるセル概念 を導 入 し､部分最適がはか られ ている と同時 に､全体的 -24 -に有機的に各設備機械が結合 され て､適応的な変 化が可能な構造 に しておかな くてほ な らない｡ ② ソフ ト面 -- ドの部分を円滑 に働かす ソフ トが完備 して いることが必要 である｡ これは各設備撹械 を作動 させ るための 自動 プ ログ ラ ミング､生産の対象 と な る多様な製品 ･部品 ･材料を選択 す る生産計画､ 生産過程を計画管理 す るための工程計画､ 日程計 画､製造 システムを保全 す るため設備保全等 に関 す る情報処理 システ ムが確立 していな くてほな ら ないQ また フレキ シビ ])チ .Lある製造体制 を早期 に検討 で きるための精度の高 い生産 予測 も大切 と な る｡ これ らは製造 システムの ソフ ト面 を完備 さ せ て生産性 を保証す るこ とに他な らない｡ ③ 経済面 一般 にFA生産 システムには高額 の投資がな さ れ る｡ このために投資理論 の立場 か ら生産 システ ムを評価 しておかな くてはな らない｡ また費用対 効果を高め るために無 人運転､ 3交代制､稼 動率､ 操業度等の検討が十 分吟味 され ていることが必要 である｡すなわ ち経済性が保証 され ていな くては な らな い｡(
2
) FA
生産 システ ム構 築 の た めの基 本体制 上 で示 した よ うにFA生産 システ ムの成立条件 を満たすには､ FA生産 システムを構築す るにあ た って次の よ うな基本体制が必要 と考 え られ る｡ その第1はFA生産 システムを構築す るために 企画 ･構想時 におけ る基本体制 として総合 エ ンジ ニア リング体制 を とることである｡ 第 2は この企 画構想 にそ って生産 システムを ど う運用す るかの 運営体制のあ り方を考 察す ることで ある｡以下 こ れ らにつ いて述べ てみ よ う｡ ① 総合 エ ンジニア リング体制のあ り方 FA生産 システムは これ まで示 してきた よ うに 企業におけ る生産 にかかわ るすべ ての部 分を対象 と した システムである｡ したが ってFA生産 シス テムを構築す るには まず企業がその中長期計画 に 基づ いた生産 システムを 自ら構想 ･企画 し､既在 の生産工程 の検討 と再編成､構成す る機械 ･設備 の開発 を含めた選定､ レイア ウ トの設計､そ して 製造 システムを効果的､効率的に運 用す るための ソフ トウェアの開発な ど総合的なエ ンジニア リングの体制を とるこ とが大切 と考 え られ る｡ この体 制 は ロボ ッ ト等単体 の機械設備 の導 入にあた って も程 度の差 は あれ 同様 の配慮が本来 は必要 とされ る｡特 に今 まで必要 な時 に必要 とされ る機械設 備 をその時 々に導 入 して きた企 業では トータルで生 産 システムを見直 してみ る と不都 合 な部 分が あ る とい うのは この総合 エ ンジニア リングの視 点が欠 け て いる こ とに よる と考 え られ る｡ 図表9は総合 エ ンジニア リングの推進手 順 とそ の業務 を示 した ものであ る｡ FA生産 シ ステ ムを 構築 す るには こ こに示 した段 階 を確 実 に踏 む こと が必要 で あろ う｡ 図表 9.総 合 エ ンジ=7 リングの推進手順 と業務 phase ユ lリンク践 縫/-)-.7 総 合 エ ソ ジ ニ 7 リ ン グ の 業 務 phas∼e- l (勤 システ ムの
匡∃
･謂 志定臼的, El漂 条 巴.現状 分析 医.調査検討号リテ十 .概念設計と ∃ 匡.総合評価璽 司 目的 とu控の 件 .1守米-守,洲J .デー タ解 析 .研究開発計内 .課唱 設定 ･評価の考 え方 .ニーズの把探 .新 システ ムの .プロジ ェク ト .問摺}:I-.､ C2) 旧姓Il])易は JIiu､).叩 ;iな .flり甥の抽E.目 板念に兆づ く 計的:B 対策 純 調査 ど .概念づ く り 将来予測 .コス ト (卦 概念設計(本案代案 ) ･概念設計図･新 システムの拭成 と砥要技術の検討 .実行可能試案-才と仕的方式の.立地､配 置計決定 CI) フィージ ビI)テ ィ- スク ディー ･fh-場､環境 法 画 (9 7 ク｡プ ラ 規 .環境 条件､安 ソ､事前評LiW ･p技術､姿政事例 全性 ･ノウ- ウ､ デ 一 夕分析 phase- ∫ 匪 ゴ -E ∃-
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匡 国 ① 校数秦 の策 ･別学､技術的 .システムの括 .システ ム基本 .プit,ジ エク ト 五三､分析,実 解 析 成 設計 基本計画 奴 研究お よび ･経 済､社会的 .総合開発計画 .運用 システム .工程 ､予算､ 投適 システ ム 分析 .投資運 用概算 の基 本設計 資金計画 の決定 ･本案お よび代 .任 所性､ 条件 .サ ブシステム .要 EL 払 拭 マスタープ 秦の策定 .環境､安全対 と構成校能の .ク リテ ィカル ラン′ ･実5.)^i研兜､モ 策 決定 バ ス (2) システム恭 デル ブ ラ./ ト .関連 法呪､許 .椛成機 器の主 .各桁組管理 シ 本設計 テ ス ト 孟だiiJ都項 要諸元の決定 ステ ム i:5) プ ロ-}エク ･運 Fr]､経 済性 .収益 ､ コス ト .7lPジエ
ク ト ト計拘 .評価 検討 の分析 マネ ジ メン ト ..投適化 シ ミユ .シ ステ ム評 価 計画 レーシ ョン .保証条項 ･総 合評瓜 決 .契約体系 定 ･トークノレシス テム故 習 phase-q phase-Ⅳ phase- Y phase- lt 冒 ｢霜 表音 1 調 達 ｢盲 す 巨 = 司 匡 ≡ 国 ･トータル シス .機 軸､撰 'J.P,- .土木 .試運転､提菜 .システ ムのu .三 ;;警 ム ●謡 ､`誌 :荒 .覗 据 巨 := 耳 芝請 警 芸 の設計 電瞭 ) え付け .保証､教育 システ ムの稔 ･要 素機械 シ .輸 送 .屯気､計装 工 .サー ビス技術 合評LLUJ -ステムの設計 .L輔 招 W1 事 ･発 注仕様告 .保安 (出典 )木上進rFA ･ロボ ットシステム設計法JP148,149.日刊工業新聞社 ,1986(一部削除 )｡この よ うな総合 エ ンジ ニア リングの体制 を とっ てFA生産 システムを構築 す るこ とは次の よ うな 利点が あ るか らに他 な らな し､｡ 第1は生産 システ ムその ものの 目的 ･役割が よ り明確 化 され るこ と､ 第2に生産 システムの各構成要 素は システ ム全 体 の中で のバ ランスが考慮 され て､ よ りよい ものを 選 択 で きること､第3に企 業環境 の変 化 に よ り適 応が可能 な こと､第4に生産 シ ステ ムの評価が確 実 に行 なわれ るこ とであ る｡ ② FA生産 システ ムにおけ る工場運営体制 のあ り方 工場 のFA化が進展す る と工場 におけ る組織 も 人 も変 化せ ざるを得 な い｡ 工場 の変 化の まず第1 は現場 の構成 員の変 化であ る｡ FA化の進 展 に よ り, あ ま り熟練 を要 す る仕事 は減 り､そのかわ り に
､NC
テープな ど ソフ トウ ェ7を担 当す る人､ 機 械操 作だけを行 う人､横械 ･設 備 の メンテナ ン スをす る人､等 に分離 され て くる.一方､ FA化 に取 り残 された部分の仕 事が残 る｡ バ リ取 り､仕 上 ､前 加工､等 の非常 に単 純 な作業が増 える と考 え られ る｡ したが って これ ら単純作 業を行 う労働 者 の増 加が考 え られ る｡ 第2は勤務体制 の変 化 で あ る｡ 前述 した よ うにFA生産 システ ムは経営 に とって巨大な投資 を必要 とす る｡ このため経営 と しては生産 システムの稼 動率 を向上 させ ざるを得 な い｡一般的 にはFA化 の進展 に よ り､稼動率 は 2- 3倍 に上 げ ることが必要 で あろ う｡ これ に よ り､勤務体制の変更が必要 とされ る｡従来1直 の ものを､ 2直3交替､ あ るいは3直4交替 な どの 勤 務体制 を変更す ることにな る｡ 第3は コンピュ ータソフ ト､ 高度の機械 ･設備 の メンテナンス等 の 知 識 レベルを要 求 され るO作業者は間接的 に機械 ･設備 を操作す るだけ に とどま らず 監視､ メンテ ナ ンス､ ソフ トウェアの作成等 多様 な業務 を要 求 され る｡ これは従来 と異 な った高度 の知識 レベル が必要 とな る｡ 以上 の よ うな工場 の質 的変 化 に よ り､ 工場 にお け る運営体制のあ り方 として以下 の こ とが考 え ら れ る｡ 第1は小 人数 に よる工場 運営 で ある｡ FA生 産 シ ステ ムの導 入に よ り経営 と しての成功不成功は 投 資回収が うま くい くか し､か な し､か に よる｡ この た め に必要 最少 人 員で工場 運営 を行 なわ なけれ ば - 26-な ら26-な い｡ しか し26-なが ら､現在 の よ うに市場 の成 熟 化は市場開拓､ シ ェアア ップを 田艶 とさせ てい る｡ したが ってFA化 の進 展は既 在 人 員に余 力を 生 じさせ るこ とにつ なが る｡ こ う した ことか ら小 人数 に よる工場運営体制 を確立 す る時 には事 前 に 生産余 力人 員の活用策 を繰 ってお くこ とが重要 と な る｡特 に省 力化 を図 るた めのFA化は事前 に組 合 との協議 も重視 され る｡ 第2は作業者 の教育 ･訓練 であ る｡ FA化 され た工場 は高度 に コン ピュータが活用 され てい る｡ したが って作業者 といえ ど も コン ピュータ ソフ ト 技術 とは無縁 では あ りえな し､｡ これ らの技鵜 を持 つ要 員を養成 す るのは短期的 には 困牡であ るので FA化導 入 とあわせ た育成計 画が必要 とな る｡ さ らにFA化 された製造 システ ムは､新 たな マ ン ･ マ シ ン作業編成 の もとで､従来 と異 な る運転要 員､ 保全要 員､ コンピュータ支援要 員 と生産技 術 の強 化が必要 とな る｡ FA化 の効果 を最大限 に発 揮 さ せ､ それ を安定維持 してい くため にはそれ を操作 す る作業者 の力に負 うところが大 であ る｡ ロボ ッ ト等 の -- ドウ ェア技 箱だけ では な く､ ソフ トウ ェア技術 を駆使 してい くた め教育 ･訓練 には十 分 な配慮が必要 であ る｡ このた めには企業 内の育成 を前提 とした長期的 な視 点 に立 った 教育 ･訓練 の 制度が必要 とな る｡ 教育 プ ログ ラムと してはFA 生 産 システム全 般 にわ た る幅広 い知識､NC
工作 楼城､ ロボ ッ ト等 のFA機 器 の運 転 の知識､NC
機械､ ロボ ッ ト等 の指 令､ 入力のた めの プ ログラ ム作成 に関す る知識､各機 械設備 の保守 に必要 な 技希等FA生産 システ ムの運 用 に必要 とされ る基 本 的 な事項 の教育は欠かせ な いで あろ う｡ 第3は保全体制 の充実 をはか る こ とであ る｡ F
A生産 システムは単 に機械 ･設備 を導 入 し､ ソフ トウ ェアを整備 すれ ば十 分機 能す る とい うもので はな い｡計画す る､保 全保 守 をす る､実際 に楼械 設 備 を運転 す る､等 これ らすべ ての面 におけ る運 営体制が ととの って いな い と成功 す るものではな い｡ さらに メー カー との協 調 も大 事 で､運転 指導 を して もらった り､運転状 況 の検討 を した りして 完全 な運 用状態 に近づ け てい くこ とが大切 で ある｡ このためには設計 ･技 柿部 門､製 造部門､ その他 関連 す る部 門を含めた トー タルな保全体制 を生産 システ ム導 入時 よ り検討 す る と共 に､運用段 階 にお いても徹底 を図 っていかね ばな らな いで あ ろ う｡
