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生産設備に関する記事

生産ラインの設計や効率化の方法とは?おすすめ工場5選も紹介

1.はじめに

受注が決まってから次に考えることは、どうやって作ろうかということではないでしょうか。あるいは、工場で生産ラインがあるから、これを使った製品を受注したいと考えてセールス活動をするかもしれません。

いずれにしろ工場で生産を開始するにあたっては、品質・安全な製品を作ることは当たり前ですが、工場運営をいかに効率よく、利益が出るように運営したいと考えることでしょう。その運営の一つが、生産ラインの運用です。
その生産ラインに対して、人と設備を無駄なく使うためにすることが、生産ライン設計です。

生産ラインは一度設定してしまうと、ここが悪いからと言っても経費や生産工程上、簡単に変更することはできません。そのためにも、生産ラインの設計は、皆が納得できるように細心の注意を払って進めたいものです。

2.生産とは

工場で製品の製造を行い需要家に届けるまでの製品の流れを図1で紹介します。

図1 生産システムフロー図

図では受注してから設計後に生産計画が立てられて、生産が開始され、需要家に引き渡されてからも、メンテナンスなどのサービスを行うことを表しています。製品が需要家に渡ってからも、次の受注や製品改良が行われ、図1のシステムフローが繰り返されます。

3.生産ライン設計とは

(1) SLP計画

生産計画が立てられ、生産ラインを設計するに当たっては、SLP計画という手法が提案されています。図2でSLP計画の流れを紹介しましょう。

図2 SLP計画によるレイアウト設計
SLPは新しく生産ラインを設計するときだけでなく、既存の生産ラインの見直しでも使われる手法です。

(2) P-Q分析

SLP計画に当たって初めに行うことが、製造するものの種類と量を分析することです。
これをP-Q分析といい、図3で紹介します。

図3 P-Q分析

生産品には、大きく分けると3つの生産形態に分けられます。1つ目は、少品種大量生産です。2つ目が大品種少量生産で、この2つの中間にある生産形態が中品種中量生産です。

生産形態によって、生産ラインレイアウトを変えることが、生産効率のアップにつながります。

  • 少品種大量生産形態には、ライン式生産方式が合っています。
  • 大品種少量生産形態には、ジョブショップ式生産方式が適合します。
  • 中品種中量生産形態に合う方式は、セル生産方式です。

これら3つの生産方式を紹介した図が、図4です。

(3) 生産方式

図4-1では、ライン生産方式を紹介しています。

図4-1 ライン生産方式
ライン生産方式は、製品種類ごとにラインが設定され、ラインごとに加工・組立・検査設備と作業人員を配置して生産します。

図4-2はセル生産方式を紹介しているイメージ図です。

図4-2 セル生産方式

セルと呼ばれる製品生産ラインでは、製品を作るために必要な設備と人員を配置し、セル内で生産を終了させます。セルで生産する商品は、複数の商品を生産することもあり、人員はすべての設備を使いこなす多能工が配置されることが特徴です。

図4-3で紹介する生産方式は、ジョブショップ型の生産方式です。

図4-3 ジョブショップ生産方式

ジョブショップ生産方式では、エリアごとに同じ加工・組立設備を機能別に配置し、加工を必要とする製品がすべて流れてきます。

(4) アクティビティ分析

図2で表したSLP計画で、P-Q分析の後に行う作業が、アクティビティ分析です。アクティビティとは人、加工や組立の生産機能、現場の配置など生産に関わるモノすべてをいい、これらのアクティビティが相互にどのように関わるを相関図として表します。アクティビティ分析に当たっては、人とモノの流れがどのように行われ、必要とする設備が何かを詳細に把握する必要があります。

図5ではアクティビティ分析の相互関連を分析する方法を紹介しています。

図5 アクティビティ分析

図5のように生産に関わるアクティビティをすべて書き出し、それぞれのアクティビティがどれだけの強さで関わるかを一覧にします。例えば、図5の入口と加工1のアクティビティの関わりをマス16に、特に重要であればAと、普通であればDと書き出し、全マスを埋めて相関関係を明確とします。

(5) 工場スペースと生産レイアウト

こうしてアクティビティ相関図ができあがれば、図2のSLP計画のように工場内のスペースを、関連したモノ・人に対して割り振る作業を行い、生産のレイアウト案を決めることができます。

SLP計画でできた工場レイアウトには、制約条件、例えば法律で決められた安全枠を設けるなどが含まれていないことがあり、あるいは関連部門の要望などの制約条件もあり、これらの条件や要望を取り入れて生産ラインレイアウトが設計されます。

4.生産ラインレイアウト改善とは?

生産のムダがあると生産効率が低下します。生産する上のムダにはいろいろなものがありますが、大きなムダの一つが人や製品の移動ロスではないでしょうか。

ムダの中の移動時間の節約によって、生産効率を上げる例を紹介しましょう。図6-1に紹介する生産ラインの改善のためのU字ライン化について、そのイメージを紹介します。

図6-1 セル生産改善(1)

この場合のセル生産方式では、ライン方式による生産を行っています。原材料から製品を作り出すまで、1人の人が、それぞれの設備を操作して製品を作っています。このラインでのムダとは何でしょうか?

それは移動ロスです。原材料の位置から製品の出荷位置まで作業者は移動しますが、製品ができたところで、再度製品を作るため原材料の位置まで戻ってくることになり、ここに移動ロスが発生します。

そのための改善が、U字ラインの採用です。図6-1のように、ラインをU字型とすれば原材料位置と製品位置が近接しているため、生産終了後の移動にムダが生じません。

改善のもう一つの例が、図6-2で紹介する改善イメージです。

図6-2 セル生産改善(2)

改善前では、原材料から生産工程Xで1人の作業者が製品を作り、その後の生産工程Yでもう一人の作業者が引き続き作業を行います。このときにそれぞれの作業者は作業終了後にもとの位置に戻ることになり、ここに移動ロスや運搬ロスが発生します。

そのための改善が図6-2で紹介するように、生産工程Xと生産工程Bの設備を近傍に集めます。作業者間の製品引き渡しはベルトコンベアで送るようにし、移動距離を低減したのがこの改善です。

生産ライン設計の段階では気づかない移動ロスや運搬ロスが、実際に生産を開始するといろいろなものが出てきます。レイアウトをいったん決めて生産を始めると手直しは簡単にはできません。そのため、いろいろな事例を集め検討して生産ラインを設計することで、効率良い生産ができるのではないでしょうか。

5.生産ラインの設計でおすすめの工場5選

① 日本サポートシステム株式会社

https://jss1.jp/

Jss1

【所在地】
茨城県稲敷郡阿見町阿見字阿見原4666-1777
【営業品目】
・産業用ロボット
・生産設備合理化・省力化の設計及び製作
・基板電気チェッカーや貼合・折曲など
・治具の設計・製作
【特徴】
設計・加工・組立まで自社で生産する一貫体制が、日本サポートシステムの強みです。これをベースに、高品質・低コストの製品・サービスを提供することができています。
また、現状の生産方式と計画情報から、どうすれば最大利益が得られるかというシミュレーションが得意分野で、生産設備の経験が豊富です。日本サポートシステム社は幅広い分野の生産設備の開発・設計・製作に携わっていて、生産ラインのレイアウトの設計には豊富なノウハウを持ち合わせています。
さらに、国内・海外の拠点によって、どのような案件でも対応することができ、国内の東北から九州まで広い範囲で、様々な要望に答えられる体制が日本サポートシステム社の強みと言えます。
【実績】
NM社(電子部品の製造販売)、HS製作所(情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売)、TT社(ショッピングセンターなどリテール事業)、SM社(自動制御機器の製造・販売)、OR社(自動車安全システムの製造販売)

② 日本ハイコム株式会社

http://www.highcomm.co.jp/index.html

日本ハイコム株式会社写真は、日本ハイコム社が提案するマイクロ波鋳型乾燥システムのレイアウト例です。

【所在地】
群馬県前橋市石倉町5-14-18
TEL:027-253-8156
【営業品目】
・自動車生産ラインの生産技術、及び生産準備
・生産設備の設計・製作・メンテナンス
・生産技術・生産改善コンサルティング
・マイクロ波加熱システムの設計・製作
【特徴】
日本ハイコム社は、車両生産による経験と技術力をもとに、国内だけでなく世界に向けて高い品質のエンジニアリングを提供する会社です。その技術力は大手自動車メーカーも認めるものです。
同社の人材は豊富で、自動車生産プロセスを熟知し、生産管理システムを初めあらゆる分野に対応でき、それが日本ハイコム社の強みです。
【実績】
自動車生産設備・工場建設:溶接設備、穴あけ加工装置、ロボット溶接治具、外装部品塗装ライン、外装部品塗装前処理工程乾燥装置
生産ラインの生産技術:軽自動車・新車種の溶接、組立工程と生産準備
生産技術コンサルティング:自動車部品メーカーの生産技術コンサルティング (業務請負)、原価管理体制構築と現場改善による工場生産性の向上
食品用マイクロ波加熱システム:魚フィレ解凍装置 設計・製作・生産ラインシステム改造

③ 東和株式会社

http://towa-gr.com/index.html

東和株式会社写真は、東和社製 2頭式溶接ロボットです。

【所在地】
石川県能美市吉原釜屋町ワ48-8
TEL:0761-55-5000
【営業品目】
大・中型プレスの設計-切板-溶接-機械加工、組立
一般産業機械の設計、切板、溶撫機械加工、組立
(大型建設機械)ホイールローダー&大型パワーショベルの BUCKET の製作
(大型建設機械)パワーショベルの本体フレ ームの溶接
(大型建設機械)ブルドーザーのトラックフレーム ASSY
発電機のタービンケーシングなどの切板・溶接
【特徴】
東和社は、厚物鋼板の溶断専門会社として出発し、社会と時代にあった製品を作り続けている会社です。溶断技術をコアとして、工業用ロボットやハイテク製品を使った溶断・設計・板金加工・機械加工・プレス機械組立へその守備力を広めています。
このようなパワーアップは、造船や建設関連業務などのプロジェクト参画など業務拡大につながり、国内はもちろん海外からも熱い注目を浴びています。

④ 株式会社レクサー・リサーチ

http://www.lexer.co.jp/

株式会社レクサー・リサーチ写真は、レクサー・リサーチ社製生産ラインシミュレータのチェック機能画面例です。

【所在地】
鳥取本社/鳥取市千代水2丁目98番地
TEL:0857-37-3333
【営業品目】
シミュレータ導入コンサルティング及び問題解決コンサルティング
・生産システムシミュレータ
・仮想工程設計・生産ラインシミュレータ
【特徴】
レクサー・リサーチ社は、1993年に創業以来、知を生み出すメカニズムの研究と製品・サービスを提供しています。同社の製品は、バーチャル技術による直観的理解、シミュレーションとセンシング技術による予測、インターフェース技術による対話支援、共有型ネットワーク技術などで活躍しています。
レクサー・リサーチ社は、このような技術をグローバル化が進む製造業・流通業・物流業・医療・サービス業に提供する会社です。
【実績】
電子機器製造メーカーD社(生産性向上のための生産ライン再構築)、食品製造メーカーY社(業務拡大に対応した工場移設)、自動車製造メーカーT社(フロア・レイアウト設計、構内物流の整流化)、プリンタ製造メーカーE社(仮想マザー・ラインによるグローバル生産展開)、冷凍機製造メーカーD社(多品種少量の生産計画)、食品製造メーカーF社(段取り替え、メンテナンス計画)他多数

⑤ 株式会社イトデンエンジニアリング

https://www.itoden-eng.co.jp

株式会社イトデンエンジニアリング写真は、イトデンエンジニアリングの生産設備設計・製作事例です。

【所在地】
兵庫県姫路市西庄甲155-1
TEL 079-292-4164
【営業品目】
省力化装置の設計製作、ロボット搬送装置の設計製作、制御盤設計製作・機内配線、
IoTシステム開発事業、セキュリティカメラ、太陽光発電EPC事業、各種電気工事
空調工事、新エネルギー事業
【特徴】
イトデンエンジニアリング社は、産業機械設計・省力化装置開発・製作の全工程を、自社のエンジニアリング技術で行う会社です。特に、市場の未汎用化品や類似製品がない品を、同社の経験と実績から解決策を提示することに定評があります。
イトデンエンジニアリング社の事業範囲は、FAシステム構築・省力化機械設計製作・各種制御盤設計製作・電気設備工事・太陽光発電や水力発電などの新エネルギーシステム提案・IoT監視カメラ設計製作と、多岐に渡ります。

6.おわりに

生産ラインの設計については、水を流すために水路を作ろうとすることに例えられます。製品の製造するときに必要なものは、製品を流すラインであり、それをうまく流すための人や設備です。
水路を作るためにどれだけの水がどのような時間に流れるかなどを綿密に調査しなければ、良い水路が作れません。
それが不十分だと水が流れず溢れることがあります。また、立派な水路を作っても水はさほど流れないということがあり、生産ライン設計と相通じるものがありそうです。

もう一つ、水路を作る際に必要なことは経験でしょう。とりあえずの水路は何とか作れても、大雨の対策ができるかなど、経験がないと良いものが設計できません。生産ライン設計に当たっても、同じように経験のある人、メーカーなどと相談して設計すれば、より良いものが作れることでしょう。

日本サポートシステムでは生産ライン設計に経験が豊富な生産ライン技術者がたくさんおりますので、困ったことがあれば気軽にご相談ください。

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