ライトアウト製造:まだムーンショットか、それとも近い現実か?

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ライトアウトとは、製造が完全に自動化され、照明や換気さえも止めることができるため、人間の立ち会いを必要としない製造方法である。このコンセプトは未来的なものに聞こえるが、ここ数十年の間に広まっている。実際、過去数十年にわたり、いくつかの組織が何らかの形で消灯工場を運営してきた。

IBMは1980年、コンピュータのキーボードを組み立てるため、テキサスに消灯工場を建設した。しかし、金型が固定されていたため、製品のバリエーションに柔軟に対応できず、プロジェクトは中止された。同様に、GEは1990年代初頭からバージニア州で電球工場を運営しており、2010年に工場が閉鎖されるまでは、機械のメンテナンスを行うために配置された数人の人間の労働者のみで、1時間当たり10,000個以上を生産していた。より成功した事例を見ると、ファナックは2000年代初頭から、ロボットを使用してCNCマシンを製造する22の消灯工場を運営している。ロボットは、一度に1カ月もの間、監視もメンテナンスも受けずに稼働することができる。同様にオランダでは、フィリップスが128台のロボットと9人の品質保証(QA)作業員で電気カミソリを製造する消灯工場を運営している。

消灯が新しいコンセプトでないことは明らかだが、さまざまな理由からここ数年、強い勢いを見せている。その一方で、推進力があるにもかかわらず、採用にはまだ障壁がある。このブログでは、消灯の推進力と障壁の種類と意義について述べる。

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Lux Tech Signalのグラフを用いると、消灯型製造業の活動が着実に増加していることがわかる。20世紀後半に開発されたアイデアのいくつかは、高度なロボット工学、コンピュータビジョン産業用IoT機械学習アルゴリズム、改良されたコンピューティング(クラウドとエッジ)などの最新技術によって実現されつつある。技術的な可能性の他にも、消灯の需要が高まっている要因があり、以下に列挙する。

ライトアウトのドライバー

1.運用コストの最小化

自動化の動機のひとつは、運用コストの削減である。ロボットは初期費用は高いが、長期的には人間の労働力よりも安価になる可能性がある。加えて、工場労働者の最低賃金と福利厚生を引き上げようとする動きが、大企業を自動化のレベル向上へと駆り立てている。

2.自動化による効率化

人間の労働者とは異なり、堅牢に構築されたロボットシステムは、休憩、休暇、シフトチェンジの必要なく、24時間365日稼働することができる。この高い処理能力により、自動化ロボットは人間の労働者よりも効率的となる。

3.ダウンタイムの削減

製造業における計画外ダウンタイムの約23%は、人為的ミスによるものだとの試算もある。これらは、生産設備の性質にもよるが、数百万ドルの収益損失につながる可能性がある。計画外ダウンタイムに加えて、柔軟な生産システムの欠如や、手作業による点検・保守・修理(IMR)の必要性が、製造業における計画的ダウンタイムの原因となっている。企業は、ダウンタイムを削減するために、これらの作業やプロセスを自動化することに強い関心を寄せている。

4.持続可能性を考慮し、無駄を最小限に抑える。

操業やメンテナンスのコストに加え、人による作業や柔軟性に欠ける製造システムによって引き起こされる非効率やダウンタイムもまた、材料の浪費やカーボンフットプリントの増加につながる。例えば、Siem Offshore社は、予知保全(PdM)ベンダーと提携し、IMRのために作業員が移動することによるカーボンフットプリントを削減している。同様に、カナダのEigen Innovations社は、自動検査システムを使って産業プロセスからの材料廃棄を削減すると主張している。二酸化炭素排出量の削減というメガトレンドの高まりは、自動化の必要性をさらに高めるだろう。

5.労働者の安全に対する懸念の高まりと関連コスト

労働者の安全性を向上させるために技術を活用することは、工場労働者にとっては諸刃の剣であることが証明されている。工場労働者にとって安全な職場にはいくつかの利点があるが、コスト増を伴う。一部の労働者をロボットに置き換えることで操業コストを削減できる一方で、協働ロボット(コボット)の使用には、残りの労働者に対してさらなる労働者の安全対策が必要となる。そのため、企業は消灯を伴う完全自動化に関心を寄せている。

6.労働力不足

石油・ガス業界のように、職場の高齢化と新卒者の不足による労働力不足に悩まされている業界もある。他の産業においても、新入社員に対する知識の伝達や労働者のトレーニングは困難であり、費用もかかるため、自動化の必要性が高まっている。

7.製品のカスタマイズ

ほとんどすべての産業で、カスタマイズされた製品やパッケージングに対するニーズが高まっている。しかし、デジタルトランスフォーメーションが進み、サイロ化された環境でロボットを使って部品の製造や組み立てを行っている企業でも、この需要に応えることは難しい。需要に応じたカスタム製品の製造に必要なリソースの最適利用と柔軟な製造工程は、マルチレベル工程の全体的な自動化によって実現できる(シーメンスの事例を参照)。完全自動化工場は、工場レベルの管理システムからコンピューター制御の機械まで自動化を統一することで、これを理想的に解決する。

8.COVID-19

COVID-19の大流行は、消灯を含むいくつかの技術革新(我々のレポートを参照)にとってかつてない原動力となった。多くの工場が、病気や規制によって労働者が働けなくなったために操業停止せざるを得なくなり、企業はオートメーションの重要性に気づかされた。日立製作所ミツトヨオムロンなどの企業も、2020年以降、自動化への投資やM&Aの動機としてCOVID-19を利用している。

自動化への障壁:

1.技術のボトルネック

スマート・マニュファクチャリングでは開発が進んでいるものの、完全自動化や消灯に必要な技術は、需要に遅れをとっている。センシング、コネクティビティ、リアルタイムのフィードバックと処理におけるボトルネックに加え、製造業界には自動化に関する統一規格がない。これは自動化にとって大きな障壁であり、消灯から一歩後退した組織もある。有名な「人間は過小評価されている」というツイートの中で、イーロン・マスクはテスラで「過剰な自動化」を使っていたことを謝罪し、ロボットを人間の労働者に戻した。テスラは後に、自動化を古き良き時代の人間の労働者に置き換えることで、同社の自動車の品質に関するいくつかの問題を解決したことを明らかにした。

2.財政的実現可能性

長い目で見ればロボットの方が安価かもしれないが、特に小規模な製造業では、その高すぎるコストが導入の障壁になることが多い。さらに、人間の人件費が低く、労働者の安全規制が緩い国にとっては、ロボットの使用はまだ割高である。

3.規制のハードルと文化的反発

オートメーションはしばしば批判される。オートメーションは雇用を奪い、より広範な失業を引き起こす恐れがあるからだ。ライトアウトは、先に述べたような自動化の利点から、企業にとってはユートピア的な未来かもしれないが、労働者の権利を支持し、それゆえこのような大規模な自動化に対する規制を要求してきた人々にとっては、ディストピア的な概念でもある。オートメーションやライトアウトに対する人々の見方は、国や文化、政治的見解の違いによって異なるが、それが大きな障壁となっていることは確かである。

4.スキル・ギャップ

消灯によって何万人もの工場労働者が失業するかもしれないが、一方で、こうしたシステムに必要なハードウェアやソフトウェアを設計・開発する新しいタイプの労働力に対する需要も生まれるだろう。これは、熟練労働力、特にデータ分析の分野ですでに存在する人材不足に拍車をかけるだろう。

自動化の推進要因と障壁の可視化

自動化の推進要因と障壁の可視化

#LuxTake

  • 自動化の推進力はますます高まっているが、その導入にはまだいくつかの障壁がある。ドライバーと障壁のバランスによって、消灯のタイムラインは決まるだろう。
  • 機械は人間よりも効率的でミスが少ないため、自動化の最も重要な推進力は、生産効率の向上とダウンタイムの削減である。
  • 一方、自動化に対する最も大きな障壁は、技術のボトルネックと規制/文化の問題である。自動化技術は時間とともに成熟し続けるだろうが、組織はまた、あらゆるレベルで自動化を受け入れるために、企業文化の戦略的転換を実施する必要がある。
  • 消灯を即座に導入するスイッチはなく、それは多段階のプロセスである。完全自動化のスケジュールは、ビジネスのデジタル成熟度にも左右される。

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