産業用ロボットは、日本国内では自動車・電気・電子・機械の分野で早くから取り入れられていました。現在では、その他のさまざまな製造業でも導入が進み始めています。

将来的に考えられる生産人口の減少に備え、今のうちから産業用ロボットを導入しておきたいとお考えの生産担当者の方も、多いのではないでしょうか。

この記事では、産業用ロボットのメリットや注意点について詳しく解説しています。産業用ロボットによって「従業員の負担を減らしたい」「生産効率や品質向上を図りたい」とお考えの担当者の方は、ぜひ最後までご一読いただき、導入の参考にしてみてください。

産業用ロボットとは

産業用ロボット（「産業ロボット」とも呼ばれる）とは、製造や食品の工場で人間の代わりにさまざまな作業を実施するロボットのことを指します。産業用ロボットは、JISや法律では次のように定義されています。

産業用ロボットの定義
JIS B 0134	自動制御され，再プログラム可能で，多目的なマニピュレータであり，3軸以上でプログラム可能で，1か所に固定して又は移動機能をもって，産業自動化の用途に用いられるロボット。 引用：JISB0134:2015 ロボット及びロボティックデバイス－用語
JIS B 8433-1	産業オートメーション用途に用いるため，位置が固定又は移動し，3軸以上がプログラム可能で，自動制御され，再プログラム可能な多用途マニピュレータ。 注記1 産業用ロボットは，次を含む。 − マニピュレータ（アクチュエータを含む）。 − 教示ペンダントを含む制御装置，及び通信インタフェース（ハードウェア及びソフトウェア）。 注記2 ロボットコントローラによって制御されるあらゆる追加軸を含む。 注記3 この規格の目的では，次の装置を産業用ロボットとみなす。 ハンドガイドロボット。 移動ロボットのマニピュレータ部分。 協働ロボット。 引用：JISB8433-1:2015 ロボット及びロボティックデバイス－産業用ロボットのための安全要求事項
労働安全衛生法 （労働安全衛生規則）	マニプレータ及び記憶装置を有し、記憶装置の情報に基づきマニプレータの伸縮、屈伸、上下移動、左右移動若しくは旋回の動作又はこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械 (研究開発中のもの、その他厚生労働大臣が定めるものを除く) 引用：労働安全衛生規則 | e-Gov法令検索

簡潔に言えば、マニピュレータ（複数の可動軸を持つアームを持つ本体）とプログラム可能な制御装置を持った工業用のロボットを、産業用ロボットと呼びます。

なお、医療・清掃・救助活動など、生活のサポートのために使用されるロボットは「サービスロボット」と呼ばれ、産業用ロボットとは区別されます。

産業用ロボットの活用分野

出典：2013年　国際ロボット連盟(IFR：International Federation of Robotics)

産業用ロボットは、さまざまな工程に対応できる汎用性の高さが特徴です。その特徴を生かし、非常に幅広い分野の工場で利用されています。

【産業用ロボットの活用分野】

• 自動車・自動車部品
• 電子・電気機械
• 機械・金属
• 化学・非金属
• 食品・飲料

産業用ロボットの多くは、自動車業界や電気・電子機械業界といった、もともと機械化の進んでいた業界で多く取り扱われています。それ以外の業界でも、さまざまな作業のできるロボットが開発されていることから、産業用ロボットの導入が進み始めています。

今後はどの業界でも多くの産業ロボットが導入され、ものづくり現場のDX化がますます進むと考えられるでしょう。

産業用ロボットの用途

出典：2013年　国際ロボット連盟(IFR：International Federation of Robotics)

産業用ロボットのおもな用途は、次のとおりです。

【産業用ロボットの用途】

• ハンドリング
• 溶接
• 組み立て
• クリーンルーム
• 塗装
• 加工　など

産業用ロボットは、現在はハンドリングや溶接など、基本的な作業現場で利用されることが多くなっています。しかし、今後新たに煩雑で高度な作業のできるロボットが開発されると、利用現場がさらに広範囲となることが予想できます。

産業ロボットの市場は現在右肩上がりで伸びている現状から、今後はさらに導入へと拍車がかかるでしょう。

産業用ロボットの種類

おもな産業用ロボットの種類は、次のとおりです。

産業用ロボット導入のメリット

産業用ロボットを導入することで、次にあげるメリットが享受できます。

導入のメリットについて、順に詳しく説明します。

人手不足を解消できる

産業用ロボットの導入によって、人手不足の解消が見込まれます。

ものづくりの現場では、少子高齢化による労働人口の減少で、人手不足が深刻な問題となっています。過酷な環境で危険が伴う業務であれば、今後ますます人手の確保が困難となるのは否めません。

そこで、ロボットを人間の代わりとして生産工程を担当させ省人化を進めることで、作業要員を減らし人材不足の解消が実現できます。

単純作業や危険な作業などに作業員を置かず、ロボットに任せることで最適な人員配置ができ、生産性の向上も期待できるでしょう。

コストを削減できる

産業用ロボットの導入によって、長期的な視点で見るとコスト削減へつなげられます。

人手によって作業を進めるには、作業工程の多さに比例して人件費がかかるものです。新しい作業を始める際は、OJTやマニュアル作成など人材教育も必要となるため、さらに費用がかさんでしまいます。

産業用ロボットを導入すれば、プログラミングさえしてしまえば同じ作業を安定して実施できるため、余計な人手がかかりません。また、プログラムやアタッチメントの変更によって、さまざまな作業に対応可能です。

産業用ロボットによって生産面での問題点が改善し、コスト削減へとつなげられるでしょう。

生産効率を上げることができる

生産効率の向上も、産業用ロボットの導入メリットです。

24時間無休で工場内作業をする場合、人手であれば従業員の勤務交代が必須となるため、多くの人件費がかかります。また、作業員によって作業スピードのばらつきも発生しますので、計画通りに生産できない可能性が生まれます。

産業用ロボットを導入すれば、オペレーターのみで24時間の作業が可能となる上、マンパワーによる生産スピードの差が発生しません。さらに危険な作業や単純作業など過酷な環境でも、産業用ロボットであれば作業可能です。

産業用ロボットを導入すれば、必要最小限の人員配置で生産効率を飛躍的に高められるでしょう。

品質を安定させることができる

産業用ロボットの導入によって、生産品質の向上と安定が図れます。

人の手による作業であれば、作業員の能力に品質が左右される可能性が否めません。また、疲労による集中力や体力の低下により、作業ミスの発生も考えられます。

産業用ロボットでは、ヒューマンエラーによる生産精度のばらつきが皆無となるため、安定した品質の確保が可能です。衛生管理が必要な現場でも、人が介在しないために異物混入が抑えられ、製品の安全性も高められます。

またシステムを利用することで生産管理もしやすく、トレーサビリティ面でも有効です。

産業用ロボットによって人的な関与が減らせることで、ヒューマンエラーを防いで品質の安定化が見込めるでしょう。

産業用ロボットを導入するときの注意点

産業用ロボットを導入するには、いくつか注意しておきたい点があります。

上記について、順に詳しく説明します。

導入費用がかかる

産業用ロボットの導入には、どうしても初期費用がかかります。導入するには、ロボット本体以外にも関連する装置やシステム、周辺環境の整備などが必要です。

一例として、メーカーのホームページから費用を引用してみます。

ロボット本体	垂直多関節ロボット	400万円
ロボット関連装置	ロボットハンド	200万円
	ロボット担架
ロボット周辺装置	安全柵	300万円
	その他周辺装置
システムインテグレーション関連費	集中制御盤	600万円
	諸説費用
	その他の費用
合計		1,500万円

引用：安長電機株式会社ホームページ

もっと大がかりな産業用ロボットを導入する場合、規模に応じて莫大な費用がかかります。さらに、ロボットを扱える技術者の養成も必要です。

産業用機械を導入する際は、イニシャルコストと費用対効果をシミュレーションすることが大切です。利用できる補助金や助成金などがあるかも、合わせて確認しておくとよいでしょう。

不具合発生時のルールを決めておく

産業用ロボットは機械である以上、不具合の発生は避けられない問題です。

万が一不具合が発生した場合、ライン全体をストップして対応する必要があります。また、そういった問題が発生した際、誰がどのような対応をとるか決めておかないと、さらに大きなトラブルとなる可能性が考えられます。

チョコ停（何らかのトラブルが起きて短期間の間停止することが頻繁に発生すること）や故障の際に誰が対応するのか、事故発生時に機械停止させる方法を周知できているかなど、不具合の際のルール決めが必要不可欠です。

製造業における産業ロボットの課題

製造業においては、産業ロボットを導入する際に次の課題に対する取り組みが求められます。

それぞれの課題について、詳しく説明します。

設備異常の早期検知

産業用ロボットの急停止や故障などの異常が起こると、生産ラインを停止させてしまい、生産効率を大幅に低下させてしまいます。そのため、設備の異常を早期検知するための仕組み作りが必要不可欠です。

• システム導入による機械の状態監視
• データ収集による故障予兆検知
• 定期的なメンテナンスの実施　など

上記にあげる項目を実施し、デジタルとアナログの両面で監視すると、課題解決へ近付けるでしょう。

収集データに基づいて最適化する技術

産業用ロボットを導入したあと、想定されたような生産活動がなされているのかチェックする必要があります。そのためには収集したデータを解析し、最適化していくことが求められます。

• システム導入による正確なデータ収集
• 収集データの解析・可視化
• データ収集による稼働状況のリアルタイムな確認　など

産業用ロボットと合わせて、自社の運用にあったシステムの導入によってさらなる作業の効率化が進められ、コスト面でも有利となるでしょう。

産業ロボット導入時の課題解決には実績班長がおすすめ！

産業ロボットを導入する際には「実績班長」を合わせて導入することで、現場における課題の解決が一気に進められます。解決できる課題を具体的にあげると、次の通りです。

それぞれの課題について、詳しく説明します。

作業単位で作業実績が収集できる

製造現場において正確なデータが取れない場合、作業効率や費用管理に大きく影響するものです。

実績班長では作業と同時にデータ収集を実現し、現場作業の見える化に大きく寄与します。

同じ工程内で複数作業が発生する場合でも、作業単位に分けて実績収集が可能です。そのため、工程の遅延がどの部分で起こっているのか把握でき、トラブル発生に対して迅速な対応が実現できます。

細かい単位で実績収集ができるため、作業改善や産業用ロボットの調整がピンポイントで実施できるのも、注目すべき点といえるでしょう。

データを蓄積して予兆を検知できる

実績班長では製造工程の細かな実績データが蓄積できるため、異常の予兆検知も可能です。

たとえば、製造時の温度によって品質が変わってしまう商品の場合、ロボットの異常や故障によって温度変化すると、製品に大きな影響が出ます。

実績班長の利用によって、IoTの活用により温度データを収集し、データをグラフ化することで温度変化を可視化できます。グラフの波形の違いを見ることで、いつもとは違う予兆をいち早く検知可能です。

またAIとの連携により、どこでどういった異常が起きているかまでわかるため、設備異常の早期把握が実現できます。

作業条件をデータにして最適化を図ることができる

熟練者に頼る作業が中心となっている現場では、経験値による作業が常態化しがちとなります。産業用ロボットを利用する場合も同様で、熟練者が現場の状況を見て、その場の感覚で設備の設定値を決める、といった場面が多くなるものです。

実績班長では、IoTを活用して設備の設定値や現場環境をデータ収集し、状況による設定値と品質への影響を可視化できます。

実績はミリ秒単位でデータ収集できるため、最適な条件をデータとして割り出しておくことで熟練者がいなくてもノウハウの共有ができ、誰にでも取り扱いができるようになります。

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まとめ

産業用ロボットは自動車業界をはじめ、さまざまな製造現場で利用されはじめています。

導入によって人的な負担が大幅に減らせる上、生産効率や品質の向上にも寄与できます。ただし、費用対効果でデメリットが大きくなる場合もあるため、導入は慎重に検討すべきでしょう。

また利用するシステムによっても効果が大きく変わります。自社にあったシステムをよく検討して選ぶことが、産業用ロボット導入成功への近道となるでしょう。