ロボット溶接

協働ロボットは部品を移動させることなく溶接できます。溶接ポジショナーを必要とする部品には、従来のロボットの方が適しています。画像提供：Asieta Inc. LLC
過去10年間で、業界における自動化に対する認識は劇的に変化しました。小規模工場の経営者に当時のロボット技術について尋ねれば、おそらく「自動化能力が不十分だった」と答えるでしょう。中には過去に苦い経験を​​した方もいらっしゃるかもしれません。その方々は、隅っこで放置されたままのロボットのことを言っているのかもしれません。かつてはロボットが完璧にフィットしていた大規模な溶接作業があったのに、その後は完全にはフィットしなくなった、という経験をお持ちかもしれません。
今日のメーカーは、予測不可能な未来に備えて自動化に投資しています。確かに、10年前にロボットを隅に置いていた店長にとっては、これは直感に反するように思えるかもしれません。注文は来ては消えていくものです。今、重要な業務の自動化に投資しても、その仕事がなくなったらどうなるでしょうか？今では溶接工は見つからないと言われています。自動化しなければ、成長できないのです。
この成長と製造業全体の環境を、どのように予測可能にできるでしょうか？まず、従業員に焦点を当て、自動化について彼らが何を知っているか、どのような勤務形態を好んでいるか、そしてキャリアに何を望んでいるかを把握しましょう。
これらすべてが次のステップ、つまり考え方の転換につながります。カスタムメイドや契約による金属加工業者で働いている場合、サイクルタイムを短縮したいとは思わないでしょう。多くの製品を扱っているため、溶接ロボットが数秒で作業を完了しても、通常は大きな影響はありません（もちろん、場合によっては大きな影響が出ることもあります）。適切に設計されたオートメーションセルは、信頼性と予測可能性に優れた動作を実現します。これらの特性は、企業の成長と繁栄のあり方を変えるでしょう。
自動化を検討している製造業者は、しばしば労働力不足を理由に挙げます。より多くの人が技術スキルを習得できれば、自動化に頼る必要はなくなるかもしれないと彼らは言います。たとえスキルの低い労働者を雇用せざるを得ない状況であっても、彼らは成長を続けるために自動化に目を向けているのです。
自動化への真の移行は、少し目に見える形で現れています。確かに、溶接ロボットのおかげで、手作業の溶接スキルが乏しい人でも高品質な部品を製造できるようになりますが、重要なのは「手作業の溶接スキル」です。自動化には実際には異なるスキルが必要です。手作業のプロセスに関する知識はもちろんのこと、自動化機器の保守、プログラミング、運用方法も習得する必要があります。自動化が業務全体にどのように適合するか、具体的にはどの部品が特定の自動化セルに適合し、どの部品が適合しないかなどを検討し、顧客やインテグレーターなどのパートナーと協力して、何を、なぜ自動化するかという戦略を策定します。
これは私の経験に基づく話です。私は製造業の溶接工としてキャリアをスタートしましたが、徐々に溶接自動化へと移行しました。手作業が好きなだけでなく、電子工学などのテクノロジーにも興味があるので、ロボット工学の道に進むのは理にかなった選択でした。
しかし、ロボット工学は誰にでも向いているわけではありません。以前は年齢が重要だと思っていました。もちろん、退職間近の人や、手溶接で成功した人は、サスペンションのプログラミングを学ぶことに興味を持たないでしょう。同じように、iPhoneで育った人はいつまでもロボットが好きですよね？
必ずしもそうとは限りません。溶接学校を卒業した多くの若者は、手溶接こそが真の天職だと理解しています。もちろん、彼らは毎日、何年も、単純な溶接作業を延々と繰り返し、仕事で退屈しきってしまうことを望んでいません。彼らは変化を好み、最も難しい溶接姿勢でも完璧な溶接を実現するために、常に柔軟性を高めています。
しかし、私を含め、すべての溶接工がそうではありません。私は溶接の基礎を学び、その後ロボット工学がどのように進化していくかを目の当たりにしました。手作業による溶接がなくなることはないと思いますが、ロボット工学は近い将来、ほとんどの工場で定着するでしょう。これは、製造業にとって新たな規模拡大の方法となるでしょう。
生産現場の溶接工はペンダントプログラミングの研修を受けます。溶接工の中には、生涯を通じて手作業で溶接を続ける人もいます。また、自動化志向のキャリアに重点を置く人もいます。
メーカーによっては、溶接工や機械オペレーターを募集しても、なかなか見つからないケースがあります。しかし、たとえ募集できたとしても、ロボット工学の方が適していると感じるケースが多いのです。つまり、ロボット工学によってサポート、維持管理、そして自動化を最大限に活用できる人材にキャリアの機会を提供できるということです。ロボット工学に関心を持つ人々は、ロボット工学についてもっと知りたいと考えており、自動化が発展するには、その知識を実践に移す必要があります。言い換えれば、自動化は人々が働きたいと思う環境を作り出すのです。
このようなサポートと承認がなければ、自動投資は単なる取引になってしまいます。特定の生産ジョブが完了すると、ロボットは隅に移動して埃をかぶるようになります。
従業員のエンゲージメントを高めるには、自動化に対するオープンな姿勢が不可欠です。まずは、あらゆる新しいテクノロジーについて学ぶことが重要です。しかし、テクノロジーを単独で捉え、その新しい技術が最終的にすべての問題を解決してくれると考えてはいけません。テクノロジーの進歩は、自動化の武器庫に追加されたツールだと考えてください。新しいツールを手に入れたからといって、他のツールをすべて捨てたり無視したりする必要はありません。
オフラインプログラミングについて見てみましょう。多くの場合、この技術は世界を変える可能性があります。オペレーターがティーチペンダントを使って現場でのセットアップに無駄な時間を費やす必要はもうありませんよね？しかし、現実はもっと微妙です。それは仕事の内容によって大きく異なります。特に、ティーチペンダントを使ったプログラミングに長い時間を要する複雑な溶接形状の部品の場合はなおさらです。
もっと単純な溶接作業はどうでしょうか？例えば、単純な、あるいは直線状のワークピース用のロボットプログラムをオフラインでシミュレーションし、そのプログラムを現場に送るとします。現場では、オペレーターがティーチペンダントを使って研磨する必要があります。オフラインプログラミングでは工場のリソースは不要になりますが、専任のスタッフがプログラミングに時間を費やす必要があり、プログラムは現場でカスタマイズする必要があります。この場合、溶接機オペレーター（ロボット工学の訓練を受け、ティーチペンダントの操作に精通した人）が最初からプログラミングを行う方が簡単かもしれません。
同様の考え方は協働ロボットにも当てはまります。数年前、協働ロボットは製造業を永遠に変える次世代の大きな変革と考えられていました。確かに世界を変えたわけではありませんが、世界を向上させました。例えば、溶接工程中に移動する必要のないワークピースがある場合、それは協働ロボットの理想的な候補となるかもしれません。部品の溶接作業を完了するためにポジショナーが必要な場合は、従来型のロボットセルが最適です。
同時に、溶接ロボットの速度の影響を過大評価すべきではありません。特に溶接箇所間の速度が重要です。溶接速度とは、溶接そのものの速度です。協働ロボットと従来型ロボットの溶接速度は同じ、あるいは少なくとも同程度です。実際の違いは、ロボットのアームが溶接箇所間をどれだけ速く移動するかにあります。従来型ロボットは協働ロボットよりもはるかに高速で、溶接の終点と始点の間を加速することができます。この速度差の程度は、作業内容と部品の数によって異なります。
速度は一つの要素に過ぎず、他の自動化要素のように単独で考えることはできません。例えば、速度に重点を置き、特定の製品向けに設計された溶接セルの効率を最大限に引き出しているとします。ところが、顧客が事業を停止したり、製品ラインが変更されたりしたら、どうすればよいでしょうか？素晴らしい生活を予測可能にするはずが、もう終わりです。
焦点を広げると、ストーリーも変わります。例えば、製品ラインや定期注文があるとします。この注文専用のテーブルを設計するのではなく、複数の什器を置ける大きめのオープンテーブルを検討してみてください。この定期注文の需要が減った場合、ダウンタイム中に同じテーブルで別の部品の加工を開始できます。つまり、オープンワークスペースのセットアップは需要の変化に対応し、ロボットは拡張性、つまり顧客の需要の増加に応じて生産性を迅速に向上させる能力を提供します。
さらに、すべてのロボットが特定のプロセスに集中する必要はありません。一部のモジュラーシステムは、当初は溶接用に構成され、数週間または数ヶ月後に機器のメンテナンスや組み立て・配置作業など、別のプロセス用に再構成される場合があります。モジュラーロボットは工場内を毎日移動するように設計されていません（例えば、午前中に溶接を行い、午後に組み立てを支援することはありません）。しかし、製品構成の変化や顧客需要の変化に適応するのに役立ちます。
労働力不足は多くの企業にとって悩みの種であり、混乱を招きます。世界中の金属加工業者、特に工場は、需要の変化に対応しなければなりません。国内回帰の潮流が進むにつれ、顧客は余剰生産能力を持つ金属加工業者を求めています。多くの企業にとって「生産能力の増強」とは、残業や場合によっては第2シフト、第3シフトの追加を意味し、その補充はさらに困難です。新たに雇用される肉体労働者の増加は、人々が職場に来るにつれて大きな変化をもたらしました。顧客が部品を待つ間、研修は短期間で済むこともあります。納期と品質は低下し、メーカーの評判も低下します。
これを、自動化を導入する製造業と比較してみましょう。需要が増加しても、ロボットは高品質の部品を生産し続けます。ロボットのサイクルタイムはプログラムされており、予測可能です。十分に訓練された献身的な従業員が、作業の自動化と製品の流れを確保します。スループットが向上し、全体的なプロセス変動が減少します。金属生産におけるこの一貫性は、長期的に見て、より予測可能な未来を築くでしょう。
クライアントは一貫性も求めており、そのため多くのクライアントが業務のある程度の自動化を求めています。こうした新たな機会は成長と採用を促進しました。店舗が切実に助けを必要としている時に起こるような慌ただしい採用ではなく、店舗のニーズと文化に長期的に適合できる人材を採用しようとする慎重な採用です。これには、数年前の私のような溶接工が、ロボット工学や現代の製造業における電気機械の魔術師に魅了され、もっと学びたいと熱望していたことも含まれるかもしれません。
編集者注: この記事は、Acieta LLC の溶接自動化マネージャー Tyler Pulliam 氏が今年の FABTECH ショーで発表した「ロボットが製造業者を予測不可能な未来に備える」に基づいています。
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