トヨタから学ぶ｜製造工程の改善には自動化が必須な理由

2024.09.5 自動化

製造工程の改善は、製造コストを低減するだけではなく、品質の改善や従業員の安全の確保、環境対策にも繋がります。製造工程を改善する活動は製造業のKPI（重要業績評価指標）として、日々続いています。

ただし、製造工程をどのように改善したら良いか、どこから手を付けたら良いのかわからない担当者も少なくないのではないでしょうか？このような悩みを解決するキーワードに、「トヨタ生産方式」「自働化」が挙げられます。

現場にヒアリングをして、先に紹介した12個に関わる課題を抽出します。

「時間がかかる」という課題がある場合は、各工程のサイクルタイムを測定してタクトタイムとの差を明確にします。タクトタイムは1つの製品を完成させるための目標時間で、サイクルタイムは実際に掛かる時間を示します。タクトタイムに対してサイクルタイムが多くなると、需要に対して生産が追い付いていない状態を示し、欠品や納期遅延が起こりやすくなります。

続いて、改善した結果を評価するために評価指標を明確にします。例えば、工程に掛かる時間や不良率、稼働率、歩留まり、機械の停止頻度を確認し、評価基準に対して満足しているかの確認を行います。このような評価を行うための、評価基準を事前に決めておく必要があります。

また、製造工程に関わる4Mの状況は時間の経過によって変わっていく可能性があるため、改善した結果を評価する活動は継続的に続けていくことが重要です。

トヨタが考えるニンベンの付いた「自働化」とは、人の“働き”を機械に置き換えることをいいます。誰がやっても同じ作業ができるように作り込み、そこから自働化していきます。特に重要なのは「自動停止機能」になります。これは不良品が発生したときに、設備が自動で停止することで不良品を作り続けない仕組みになります。

不良品が後工程に流れていくと、分解や廃棄するなどの無駄な作業が増えます。不良品を後工程に流れるのを防ぐことで、後工程で発生するコストや時間、さらに、お客様に納品してしまった後に想定される部品の交換や不具合を流出させたことによる信頼失墜を防ぎます。

トヨタでは受注したクルマを最短で納品するために、最も短い時間で効率的に作ることをトヨタ生産方式の目的としています。それを実現するために、必要なものを、必要なときに必要な量だけ造るという方式を実践しています。前工程では少しずつ全ての部品を取り揃えておき、後工程から注文が来たときにすぐ生産できるように準備しておきます。

トヨタの生産方法として知られている「かんばん方式」は、商品名、品番、保管場所が書かれた「かんばん」と呼ばれる商品管理カードを利用します。カードを使用して前工程の部品の製作や後工程の部品の引き取りを行います。

製品を短時間で効率良く生産するためには、生産工程で発生するムダを次の7つに分解してムダをなくす方法を検討します。

ムダの名称	ムダの見つけ方	ムダの排除方法
加工のムダ	・現行の図面と作業標準、現品が一致しているかどうかを確認する	・最新の作業標準に従った加工に是正する
加工のムダ	・作業者ごとに作業状況を観察して、バラツキを確認する	・作業者ごとに加工のバラツキがある場合は、OJTや研修等で均一化を図る
在庫のムダ	・原材料・仕掛品・完成品の在庫数を調査する	・原材料は保管場所を統一して、小ロットで発注する
在庫のムダ	・生産計画に即した在庫か否かを判断する	・仕掛品・完成品のムダな在庫を減らすために、小ロット生産は一個流し生産などを取り入れる
不良のムダ	・製品ごとの不良率と直行率を調査する	・不良率が高い製品、直行率が低い製品の生産工程や作業標準、原材料等を見直す
不良のムダ	・検査体制を調査する	・不良品を早期に発見できる仕組みを作る
手待ちのムダ	・工程ごとの標準時間を計測する	・計測した標準時間にしたがって生産計画を見直す
作りすぎのムダ	・工程ごとに1日当たりの生産量を調査する	・完成品置き場をひとつにまとめて在庫状況を可視化する
作りすぎのムダ	・原材料の使用量を確認する	・定期的に実地棚卸を実施する
動作のムダ	・工程ごとに作業者の一連の動作を確認する	・作業標準を定めて、実践を徹底する
	・作業標準と作業者の実際の作業を比較する	・冶工具を、作業者が容易に取り出せる場所に配置する
	・作業者にムダな動作についてヒアリングを実施する	・冶工具を一箇所にまとめて、「○○製品用冶工具」と明記するなど、探す時間を最小限に抑えるよう工夫する
	・作業者にムダな動作についてヒアリングを実施する	・作業標準を動画化するなど、作業者が理解しやすい方式に変更する
運搬のムダ	・原材料・仕掛品・完成品の保管場所を確認する	・各在庫品の保管場所は1つに固定する
	・前後工程間の距離を確認する	・前後工程間の距離が長い場合は、移動する
	・前後工程間の距離を確認する	・使用頻度によって、保管場所を決める（使用頻度が低いものは立体倉庫、頻繁に使用するものは工場内平置きなど）

治具とは、主に金属の加工や溶接をして製作した器具で、製造工程におけるあらゆる作業の手助けをします。例えば、次のような作業で治具が活用されます。

・複雑な部品同士を合わせながら溶接する際に部品同士を治具で固定する。
・部材を切断する際に部材の両端を治具で固定する。
・部品同士を結合する際に部品同士を治具に固定する。
・重量物を治具で固定してクレーンで移動する。
・制御盤の検査治具（チェッカー）

治具は製品の形状や仕様に合わせてオーダーメイドで製作します。

生産ラインには「ライン生産方式」と「セル生産方式」があります。それぞれの特徴を把握しておくと、自社で扱っている製品がどの生産方式に適しているか見えてくるでしょう。

■ライン生産方式

ライン生産方式とはベルトコンベヤなどで製品を流しながら組み立てていく方式です。少品種の多量生産に適しています。各工程が単純化されているため、工程を担当する作業者の作業内容はわかり易く、セル生産と比較して作業者の教育を必要としません。

一方で、ラインは全ての工程が直列に繋がっているため、ある工程で問題が出てラインが止まると、全ての工程で作業が止まることもあります。

■セル生産方式

セル生産はライン生産のように流れ作業でなく、所定の位置で製品の最終形状まで組み立てる方式です。多品種で少量の生産に適しています。各機種で組み立てる位置が決められており、検査の時はベルトコンベアもしくはクレーンなどで検査場所に移動して出荷します。ライン生産方式と比較して同じ作業者が担当する工程が多く、一人の作業員に対する組み立てや加工に必要な知識のボリュームが多くなります。

セル生産はある機種で問題が発生しても、別の機種は生産ラインを止めることがなく、生産できるのがメリットです。

製造業に関わる物流に、サプライヤからの調達に関わる物流と、工場から販売先への物流があります。
物流で発生する費用の内訳は次の通りとなります。

・輸送費用
・保管費用
・作業費用
・流通加工・梱包費用
・管理費用

見込み生産（フォーキャスト）がずれてしまうと作りすぎが発生し、在庫を抱え保管費用が発生するため、トヨタ生産方式の通り、できるだけフォーキャストの精度を上げて、在庫は少なくしたほうが良いでしょう。また、1台あたりの製品の輸送費を抑えるために、1コンテナあたりに収める製品の数を増やすような積み荷の仕方を工夫することや、木枠梱包を段ボール梱包に変えて梱包費用を安くするなどの工夫も挙げられます。