231セル生産方式と多機能組立システム

　「セル生産方式：セル生産方式は機能別生産とライン生産の両者の中間の形態で、機能別生産のように工程毎、機械ごとに独立ではなく、数工程同期の短いライン形式の生産形態である。工程順に設備をU字型に並べ、作業者が各工程を歩行して回るタイプや、台車で運搬して回る屋台方式が代表的である。セル生産方式はライン生産の長所である仕掛の少なさと、リードタイムの短さを活かしながら、編成ロスや切り替えロスを少なくして、多品種少量生産に対応できるように設計された。」

　以上、「図解すぐに使える工場レイアウト改善の実務」田村孝文・小川正樹著　日刊工業新聞社より。

　なぜ、セル生産方式は姿を消しているのでしょうか？　その理由は、現在の日本の製造力では、運用が極めて難しくなったからです。セル生産方式を運用するための最も重要な条件は、「多能工」です。多能工とは、多くのモノづくりのスキルを持っている人です。反対に、コンベヤラインでは単能工でも大丈夫なので、生産が急増し作業者が不足する状態では、コンベヤラインは最適でした。

　コンベヤラインでは、多くのスキルが必要とされないため、現場力が伸びませんでした。コンベヤを捨て、セル生産方式を導入した工場で、最大の課題になったのは多能工の育成でした。多能工の育成に成功した会社が、セル生産方式をうまく運用することができたのです。しかし、製造業では請負をはじめとする非正規社員化が急速に進むことになり、現場の多能工が減少してしまいました。セル生産ラインの複数の多能工の中に、一人でも新人が入ると、生産性が激減してしまいます。つまり、セル生産方式はハイリスクなラインになってしまったのです。

　以上、「セル生産方式の基礎知識」Tech Note より

　多品種少量生産や、市場の需要に対応する生産方式として、セル生産方式が適切な方式であることは間違いないと思います。多能工の不足がハイリスクとなるのであれば、多能工の自動化推進が解決の1つです。以下に多機能組立システムについて記載します。

以前、組立システムの多機能化を目的とした、汎用ロボット、ワーク搬送、パーツ供給、ツールチェンジャを搭載した多機能組立システムの開発に取り組みました。

〈主要組立要素〉　

　ロボットで複数の作業をする場合、複合ハンド方式も考えられますが、自由度の点でツール交換方式が有効です。この方式において、最も重要な機能ユニットがツールチェンジャであり、ロボットのエンドエフェクタとして搭載されます。ツールには貼り付け、組み付け、接着剤塗布、検査プローブなどがあり、必要に応じてロボットが交換作業を行います。多機能組立システムでは、ツールを０．９秒以内で交換できます。また、ツールへのパワーサプライは真空２系統、圧気２系統を備えていて、必要なツールが搭載されていれば、段取り替えや作業の変更は全自動で行うことができます。

〈組立要素のシステム化〉

　ロボット本体は高速、高精度を兼ね備えているパラレルリンクロボットを選択しました。システムの設備化にあたり、現状のマニュアルラインの作業性を考慮し、フットプリントは７００ｍｍ×７００ｍｍとしました。

　ワーク供給は混流生産に対応するため、２ステージを持った回転テーブル型の搬送ユニットを作業者側（システムの前面）に配置しています。パーツ供給はライン作業者と干渉しないように、システムの後面に配置しました。また、段取り替えに伴う頻繁なパーツ交換に対応するため、供給機をユニット化し、プラグイン機能を施しました。これによりパーツの交換に伴う工数を大幅に削減することができました。

　ワークとパーツのばらつきに対応するため、視覚認識機能（カメラ）を搭載しています。ワークを認識するカメラは上方から見下ろせる位置に固定し、パーツを認識するカメラは下方から見上げる位置に固定しています。

　これらに先のツールチェンジャを搭載し、多機能組立システムを構成しました。このシステムを複数台セル生産に適用することで、マニュアルは、ワークのセットリセットだけとなり単能工で対応できることになります。

参考資料

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/33/5/33_33_314/_pdf/-char/ja