特集:IoTがもたらす製造業の革新〜進化する製品、サービス、工場のかたち〜
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» 2021年02月24日 11時00分 公開

スマート工場化で生産性7倍、設備稼働率1.5倍にした京セラの取り組みスマート工場EXPO(2/2 ページ)

[長町基,MONOist]
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生産性7倍、設備稼働率1.5倍にできた川内工場

 スマートファクトリーのモデルラインの構築について、川内工場の事例を見ると、データ活用基盤をフルに使用し、スケジューラーや設備系を制御するMES(製造実行システム)を使用した最適化、自律制御を実現している。最適化は基本的にソーター(自動倉庫)を中心に、オペレーターが入出庫の信号をソーターに送り、ソーターからそのセルに必要な部材を送り出し、AGV(無人搬送車)がその部材を工程に自動的に運び入れるような仕組みとなっている。

 工程間の搬送なども含めて、デジタルプラットフォームとの間で相互にやりとりを行い、全て自動化、自律化を実現した。「それにより労働生産性は7倍になり、設備稼働率も1.5倍に向上した1つの事例となっている」(前田氏)。

 また、1つのセルの中に加工と同時に、加工した直後に寸法を測る計測器が同じく併設されている。自律制御により、これを上位のデジタルプラットフォームと通信し、そこから加工条件の制御指示が常時送られることで不良をなくし、工程内歩留り100%を達成した。さらにソーター、各設備、AGVに加えてオペレーターからの各情報をデジタルプラットフォームに吸い上げて、ダッシュボードに表示をする。この見える化により、オペレーター自身に気付きを与えて行動変容につなげるなどの取り組みを行っている。

 ファインセラミックスには原料、成形、切削、焼成、研削、検査など一連の製造工程がある。セラミックスの加工は焼成工程において、寸法で約20%前後、体積で約半分に縮む。この寸法の変化率を従来はテストピースを使って実際に焼成炉に入れて、その前後の寸法比率によって収縮率を求めていた。その収集率を基に作図し、その結果からNCプログラムを作る。それを全て設計者・技術者が約10日間かけて行っていた。

 スマートモデルラインでは、過去のさまざまな条件、環境場の条件などをデジタルプラットフォームに上げて、寸法の収縮を予測するモデルを作り上げた。それにより先行テストを行わなくても原料の特性と環境場の温湿度で、原料ロットの収縮率を予測する。同時に自動作図のプログラムが動いており、そこと連携し自動的に焼成前の寸法図面に書き直し、CAD/CAMを使ってNCプログラムを自動作成する。原料の出荷検査のデータがあれば、切削のプログラムまでが自動的にできるという仕組みとなっている。

 さらに、焼成炉に焼成前の製品をオペレーターが配置する作業(さや詰め)を従来はカンとコツにより行っていたが、今では最も細密に最大容量配置できるようコンピュータが計算し、オペレーターに指示を出す仕組みも運用されている。さらにスケジューラーにより、人、モノ、設備という3つのリソースの最適計画を常時繰り返すことにより、仕掛りは4分の3に減少した。

 前田氏は「製造業がデータ活用するには統制データ、プロセスデータ、検査データの3つが必要であり、さらに、それらを同じIDでつなぐことが重要となる」と述べる。さらに、今回のモデルラインを通じて学んだこととして「個別最適を生かしつつ全体最適にもっていく」「短期間で成果を求めずに未来の投資と考える」「現場の腹落ち(納得すること、成程と思うこと)」の3つを挙げている。

 今後、京セラが目標とするDX(デジタルトランスフォーメーション)については「創造的業務へ」「人の無限の能力を引き出す」「若手台頭による自由闊達な風土の醸成」と3つのポイントを訴えている。

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