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工場の理想の稼働率とは？稼働率を上げるときの課題と解決方法を解説

製造業で働く人であれば、稼働率という言葉は聞き覚えがあるでしょう。稼働率を上げることは工場にとっての重要なテーマであり、製造現場ではさまざまな施策によって稼働率を上げようと努力していると思います。

しかし、実は、稼働率は高ければ高いほどいいという単純な指標ではありません。工場の理想の稼働率については、改めて考える必要があります。

今回は、工場の理想の稼働率がどのようなものなのかを考え、その上で、稼働率を上げるときの課題や解決方法について解説していきます。

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１．工場の理想の稼働率とは？

（1）稼働率の定義と計算方法

工場の稼働率は、工場の生産能力に対して実際にどれくらい生産できたのかを表す指標であり、「稼働率=実際の生産数÷生産能力」という計算で表します。例えば、工場の生産能力が1日当たり100個で、実際の生産数が80個だった場合、稼働率は80%です。逆に、同じ工場で120個生産できた場合は、稼働率は120%になります。

工場の生産能力はさまざまな要因で変動するため、先ほどのような単純な計算だけでは稼働率を出すことができないケースが多いのですが、大まかなイメージは掴めたのではないでしょうか。

（2）工場の理想の稼働率を考えるときのポイント

製造現場では、「稼働率を上げたい」「稼働率が下がっているので改善しなければいけない」と悩むことが多いでしょう。

しかし、稼働率は高ければ高いほど理想的なのでしょうか。実際は、そのように単純ではありません。

例えば、1日当たり10時間稼働して生産している工場の稼働率が120％だった場合、1日当たり2時間の残業をして生産していることになります。設備による無人生産ができているのであれば、設備の稼働時間を増やすことで対応できますが、実際は設備のオペレーターが働いていたり、人が作業する工程もあるため、稼働率120％をずっと続けていると作業者の負担になっていくでしょう。

また、工場の稼働率を上げたとしても、製品が売れなければ在庫として溜まっていく一方です。在庫を抱えていること自体がコストになりますが、受注数が少なくて在庫が売れないまま残ってしまうと、最終的には廃棄処分する可能性もあるため、大きなロスです。

これらの例から、工場の稼働率は、単純に高ければ良いわけではないということをご理解いただけるのではないでしょうか。しかし、稼働率が低すぎると設備や人を持て余しているということになるので、一定の水準まで稼働率を上げることも重要です。

工場の理想の稼働率を定義するとすれば、「受注数と生産能力のバランスが取れており、かつ稼働率が100%に近い状態」が、最も無駄がなくて理想的な状態であると考えられます。

（3）工場の稼働率を上げるための３つの視点

①営業を行って受注数を増やす

工場の生産能力に対して受注数が少なければ、生産をしても無駄になってしまうため、稼働率は自然に下がります。そのため、営業活動や広告宣伝によって受注数を増やす施策が有効です。ただし、受注数を増やし過ぎて稼働率100%を大きく超えてしまうと作業者の負担になるため、上手くバランスを取る必要があります。

②生産計画を最適化する

稼働率は、生産計画を最適化することでも上げることができます。例えば、受注数が少ない時にはシフトの変更などで作業者を一時的に減らしたり、別の生産ラインに配置換えすることで生産能力を調整すれば、稼働率も上がることになります。

③生産性を向上させる

工場の稼働率を上げるために最も効果的なことは、生産性の向上です。実際の製造現場では、一部の工程の生産能力に合わせて全体の生産量を調整していたり、トラブルによるライン停止などの影響で本来の生産能力通りには生産できていないことがあります。そのような課題を解消して生産性を向上させれば、工場の稼働率は上がっていくでしょう。

一部分だけを見て改善した結果、他の部分の生産性が下がってしまっては意味がありません。工場全体を見て、全体最適を目指すことが重要です。

２．工場の稼働率を上げるときの課題と解決方法

（1）工場の稼働率が上がらない理由

①設備トラブルの発生

設備の故障によって生産ラインが停止したり、チョコ停が頻発して生産ラインが円滑に動かなければ、本来の生産能力通りの生産量を確保することができず、稼働率が低下してしまいます。設備トラブルを防ぐために定期的なメンテナンスを行ったり、不具合が頻発する老朽化した設備の改修や入れ替えを行うといった施策が必要です。

②作業者の無駄な作業や間接業務

生産ラインの作業者は、本来であれば生産業務に専念すべきですが、さまざまな無駄な作業や間接業務によって生産業務にかけるべき時間を奪われている可能性があります。例えば、必要な部材を取りに行く時間や、移動時間、帳票への記録業務や資料整理、会議といった生産業務とは直接関係のない無駄な作業や間接業務を極力なくすことによって、稼働率が改善できます。

③ボトルネック工程の存在

生産ラインでボトルネック工程があると、生産能力がボトルネック工程に依存してしまうため、生産ライン全体の稼働率低下につながります。人の作業によって時間がかかっている工程をロボットで自動化したり、生産能力の高い設備を導入したりすることでボトルネック工程をなくし、スムーズに生産できるように整流化することが重要です。

④不良品の発生

稼働率を上げるためには、不良品の発生をできるだけ抑える必要があります。生産した製品が不良品であれば、生産数としてカウントされなくなるのはもちろん、不良品の修正や管理業務に時間が奪われてしまい、稼働率が低下する要因となります。不良の発生率が高い工程を改善したり、不良を素早く検知できるように検査装置を導入するといった施策が有効です。

（2）工場を理想の稼働率に近づけるためのポイント

①汎用性の高い生産ラインを構築する

上述した通り、工場の稼働率はただ単に高ければ良いというわけではなく、受注数と生産能力のバランスが重要です。受注数にあった生産能力を有する生産ラインが構築できれば良いのですが、受注数は顧客ニーズや社会情勢によって激しく変化するため、生産能力を調整することは非常に難しくなっています。

そこで重要になるのが、汎用的な生産ラインを構築して複数の製品を生産できるようにするという考え方です。各製品のその時々の受注数に応じて生産する割合を変化させれば、無駄のない生産ができて工場としての稼働率も理想的な水準を保つことができます。

例えば、多関節ロボットや画像処理機器といった自動化設備は汎用性が高く、プログラムの変更によって生産する製品を柔軟に切り替えることができるため、工場の稼働率を理想に近づけるために役立つでしょう。

②生産ラインの自動化・省力化を行う

生産能力が作業者に依存してしまうと、作業者の稼働時間やスキルによって生産能力や生産数が大きく変動するため、理想的な稼働率を保つことが難しくなります。

生産ラインにロボットなどを導入して自動化・省力化を図ることによって、作業者に依存せずに安定して生産ができるようになります。今後の日本では少子高齢化が進み、作業者の確保が難しくなることが予想されているため、そういった観点から見ても有効な施策です。
また、自動化をすることによって、人の作業によるバラつきやミスを要因とする不良品の発生も防ぐことができるというメリットもあります。

３．工場の稼働率を向上させた改善事例

（1）株式会社三和製作所

鉄道や自動車、ロボット関係の部品を製造する株式会社三和製作所では、工作機械の稼働率監視システムを導入し、生産性を向上させました。機械の稼働・停止・脱着・段取り・異常などの状態のデータを設備のパトライトやセンサーを通じて収集して、スケジュールの最適化や加工滞留の改善ができるようになりました。

（2）株式会社ウラノ

航空機のエンジン部品などを製造する株式会社ウラノは、工作機械での切削加工におけるワークの識別、着脱、搬送工程にロボットを導入して工場の稼働率改善を行いました。加工時間が短いため、人の作業による着脱作業の頻度が高いことから、従来の生産方法では稼動率を上げて大量生産するのは困難でした、しかし、ロボットの導入によって自動化することで、24時間ほぼ無人運転が可能となり、稼働率が大きく向上しました。