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人とロボットが一緒に作業する!新しい形「協働ロボット」とは

人とロボットが一緒に作業する!新しい形「協働ロボット」とは

先進国のみならず、新興国においてもロボットによる工場作業の自動化は、凄まじい勢いで広がっています。そして工場の自動化においてよく耳にするのが、お馴染みの産業ロボットですよね。しかし、近年では産業ロボットの中でもとくに協働ロボットの需要が増加しています。

協働ロボットは、産業ロボットの一種で、人間と共に同じスペースで作業可能な軽量・小型のロボットです。従来の産業ロボットは、怪我のリスクを避けるために柵を設けて人間と隔離するよう義務付けられてきました。しかし、その規制が解かれて登場したのが、協働ロボットです。

協働ロボットは、まるで人の手と同じかそれ以上に細かい作業が得意なため、数多くの業種で活躍の場を広げています。この記事を読めば、協働ロボットの役割が詳しくわかり、導入事例も学べるので、最新のロボット事情について理解でき、工場作業の画期的な自動化に役立つに違いありません。

そこで今回は、協働ロボットを導入する意義、メリット・デメリット、導入に当たっての注意点などについて詳しくお伝えします。

協働ロボットとは

人とロボットのイメージ
協働ロボットとは、人と一緒に働く産業ロボットの一種です。小さなシールラベルを貼ったり、箱から品物を取り出したり、おかずをお弁当箱の正確な位置に詰める、等の細かな作業が得意です。

協働ロボットは、人の上半身と同じくらいのコンパクトなタイプが主流です。しなやかで自然な動きにより、工場の生産ラインに設置すると作業員に溶け込んでわからないくらいなのだとか。軽量なため持ち運びも可能ですし、関節部のモーターが小電力なうえ各所にプラスチックなどの柔らかな素材が使われているので、万が一、人に触れても大怪我をするリスクは少ないです。

そのため協働ロボットは、現在日本をはじめとする先進国で引く手あまたです。需要は年々増加の一途をたどり、年成長率で20%に迫る勢いがあるとのこと。

協働ロボットと産業ロボットの違い

リスクのイメージ
協働ロボットが産業ロボットと違うのは、主に「安全柵が必要ない」「小型で軽量」「人の手助けをする」「細かな作業に向いている」の4点です。順に見ていきましょう。

安全柵が必要ない

協働ロボットが産業ロボットと大きく異なる点は、安全柵の設置が必要ないことです。従来の産業ロボットは、重くて力が強く、人が触れるだけで大事故になるケースがありました。典型的な例は、自動車の組み立て工場です。多くの重厚なパーツを正確に組み立てるには、ロボットにもそれ相当の力と重さが必要となりますよね。しかも動きがスピーディーかつ頻度も多いため、人が近くで作業するのは大きなリスクが伴います。

ところが、2013年12月の規制緩和により、定格出力が80W以下のモーターで構成されているロボットと、80Wを超えるがISO(国際標準化機構)の定める産業ロボットの規格に準じた措置を講じる等のリスクアセスメントを満たしたロボットは、安全柵がなくても人と同じ作業スペースで働けるようになりました。

これらに該当する協働ロボットは、従来の産業ロボットのように人に怪我を負わせるリスクが非常に少ないため、安全柵を設置せずに、人と近い距離で協業することが許されました。よって人が行う流れ作業の工程に混じって手助けが可能になりました。

小型で軽量

協働ロボットは、非常に小さくて軽い点も、産業ロボットと異なる点です。産業ロボットは、大型であれば1tを超えるものもありますが、協働ロボットは重くても30kg強、軽いものは500gという軽量です。大きさも数M級の産業ロボットと比べると、わずか数十cmと子供の身体ほどのコンパクトサイズになります。小さいだけでなく樹脂やプラスチック素材を多用していることも軽量化に貢献しています。そのため、固定して使用する産業ロボットと異なり、協働ロボットは、人の力で移動させながら場所やラインを変えて使えます。

人の手助けをする

産業ロボットは、完全自動化で人の作業とは隔離して作業を行うのが基本です。一方、協働ロボットは、常にそばに作業者がいて、その仕事を手助けする形で働くのが特徴です。

細かな作業に向いている

自動車のボディーなど重くて大きなパーツを運んだりはめ込む作業に使われる産業ロボットと比べると、協働ロボットはその数十分の一、数百分の一クラスの小さくて軽量な物を扱う作業が向いています。アームの先が人の指やピンセットのように細いタイプが多く、ハンドリングや組み立て、検査作業などで力を発揮します。

そのため、これまで産業ロボットが苦手としてきた三品市場(医薬品・食品・化粧品)での活用が始まっており、今後もこの分野でのさらなる活躍が期待されています。

協働ロボットを導入するメリット・デメリット

コストのイメージ

協働ロボットには、「コスト削減」「場所を選ばない」「生産性の向上」「品質の安定」の4つのメリットがあります。また、デメリットは、「完全無人化は困難」「人材の確保が必要」「誤作動のリスク」の3点です。まずメリットについて具体的に解説しましょう。

メリット1:コスト削減

協働ロボットは、イニシャルコスト(初期費用)はかかるものの、一旦ラインに乗せてしまえば、昼夜を問わずどれだけでも働くことが可能です。よって昼はもちろん、人件コストがかさむ夜間も従来よりも作業者数を減らせばトータルの人件費を削減可能です。

メリット2:場所を選ばない

協働ロボットは、設置できる立地条件であれば、場所を選びません。いわゆる3K(きつい、汚い、危険)といわれる作業場でも、指示した作業を淡々とこなします。例えば、スペアタイヤのトランクへの積み込み作業やボールネジなどの重い部品の運搬など、人体に大きな負荷がかかる作業にはうってつけです。

人の場合、労働環境が劣悪だと作業効率が低下し、怪我などの危険が伴いますが、協働ロボットなら関係ありません。熟練工にしかできない労働集約型の仕事でも指示を出せば、確実に成果を出します。

メリット3:生産性の向上

協働ロボットは、人が行う多くの作業を代替します。しかも、そのスピードは人の数倍にもなり、設定したスピードを継続的に維持できるため、生産性が格段にアップします。そこで浮いたマンパワーを他のコアな業務に振り分ければ、さらなる収益増加が期待できるでしょう。

メリット4:品質の安定

人が行う作業は、時間の経過とともに集中力低下や体力消耗により、ミスが生じることがありますよね。また、キャリアやクセによって品質にばらつきが生まれます。しかし、協働ロボットなら一定の品質を維持できるため、同じ精度の製品を大量生産することも可能です。

続いて協働ロボット導入のデメリットについて解説しましょう。

デメリット1:完全無人化は困難

協働ロボットは、産業ロボットと異なり完全無人化の環境では作業できません。あくまで周囲に人がいて共に作業を進める形で仕事が成立するのが前提です。そのため、常に必要なだけ人員を配置する必要があります。

デメリット2:IT人材の確保が必要

協働ロボットは、ただ設置しただけでは何の役にも立ちません。人の手で必要なソフトをインストールし、作業内容をつぶさに教え込んではじめて稼働します。ロボットにもよりますが、この作業には一定の知識や技術を必要とするため、そのための人材を確保する必要があります。

デメリット3:誤作動のリスクがある

協働ロボットへのソフトのインストール作業や初期設定に誤りがあれば、当然ロボットも誤作動を起こします。複数の協働ロボットやシステムをインテグレートして作業をするのが一般的なため、誤作動により生産ライン全体がストップするリスクがあります。

協働ロボットの導入事例

テーマパークのイメージ

では、実際に協働ロボットが活躍している事例について見ていきましょう。

ハウステンボスの自動たこ焼きロボット

長崎県のハウステンボスでは、「花の王国」や「光の大国」など人気エリアに続き、「ロボットの王国」をオープン。その企画段階で、目玉となるロボットの展示とパフォーマンスが何より大切なテーマでした。そこで導入されたのが、世界初の自動たこ焼きロボット「オクトシェフ」です。

オクトシェフは、協働ロボットらしく職人張りの繊細な手つきで、油やタネを注入、AI(人工知能)によるディープラーニング(深層学習)を活かしてこげ具合まで調整します。一度に96個ものたこ焼きを同時に焼けるので、混雑時の対応も万全。最後のトッピングは人が行うため、まさに人とロボットの共同作業ですよね。

タカキベーカリーのラベル自動貼り付けロボット

株式会社タカキベーカリーは、ラベルを自動で貼り付けられる協働ロボットの導入で生産性が大幅にアップしました。石窯パンの製造がメインですが、なかには冷凍製品を解凍して消費期限を貼り付ける作業があります。種類も数も非常に多いため、人が行うと時間がかかるだけでなく、貼り付けミスや精度のバラつきが生じるのが課題でした。

そこで協働ロボットを導入すると、ミスや精度のバラつきが減り、5人必要だった作業が2人で済み、労働生産性が2.5倍にアップしました。

協働ロボットは、こんな現場におすすめ

工場のイメージ

協働ロボットは、とくに中小、零細企業で、産業ロボットの導入はコストやスペース、機能面から控えていた、という現場にはうってつけです。協働ロボットの強みは、「コンパクトなサイズ」「繊細で精度の高い作業技術」「低コスト」です。

場所を取らないため限られたスペースでも稼働させられますし、人が手で行っていた細やかな作業の一部を任すことも可能です。また、スペックやメーカーにもよりますが、産業ロボットのように数千万円以上という高コストではなく、数十~100万円前後という手頃な価格帯も魅力です。

協働ロボットを導入する際の注意点

設計のイメージ
最後に協業ロボットを導入するにあたって注意するべき点をお伝えします。

計画的に導入する

協働ロボット導入の必要性について社内で十分に議論を尽くしましょう。作業工程の現状を見直して、今後の課題やニーズをすべて洗い出します。これは、的外れな協働ロボットの導入によるコストと時間のムダをなくすために不可欠です。

そのうえで、どのメーカーのどんな機種をどの様な用途で活用するのか、シミュレーションを行います。さらに、コストや管理体制、関連する設備との連携についても十分な確認を行いましょう。

IT人材を確保する

協働ロボットは、初期設定や現場での調整作業、メンテナンスが必要です。ソフトのインストールや不具合が生じた時にはどこに問題があるかを特定して迅速に対処しなければなりません。その管理運営を行えるIT人材を採用するか、内部で育成する体制が必要です。

トラブル対応のマニュアル・体制を整える

どれだけ最新の協働ロボットでも、トラブルがないとは言いきれません。他の設備やマシーンとの連携に不具合が生じるとか、誤作動を起こすこともあるでしょう。納入業者と綿密に連携し、トラブルの際の対応マニュアルを作成、活用できる体制を整えておきましょう

容易な対処内容なら専門スタッフがいなくても対応できるように解りやすい指示書を備えるとか、万一のために業者の担当者への連絡先を明記しておくのもおすすめです。

ロボットのイメージ
さて、今回は、協働ロボットを導入する意義、メリット・デメリット、導入に当たっての注意点などについてお伝えしました。

協働ロボットとは、人と一緒に働く産業ロボットの一種です。従来の産業ロボットでは実現できなかった、繊細で細やかな作業に最適です。他にも「安全柵が必要ない」「小型で軽量」「人の手助けをする」という点で、産業ロボットとは、異なった特徴を持ちます。

協働ロボットには、「コスト削減」「場所を選ばない」「生産性の向上」「品質の安定」など4つのメリットがあります。また、「完全無人化は困難」「人材の確保が必要」「誤作動のリスク」のという3つのデメリットもあります。

協働ロボットの導入例として、長崎ハウステンボスのたこ焼きロボットがあります。ベテラン職人顔負けの技術で1度に大量のたこ焼きを作りながらも、最後のトッピングは人が行うという、協働ロボットの現場らしい光景が見られます。株式会社タカキベーカリーのラベル自動も貼り付けロボットも生産性の大幅な向上に貢献しています。

このような繊細な作業が必要で、コストやスペースが心配という中小、零細企業には、手頃な価格で小型軽量の協働ロボットの導入がおすすめです。ただし、導入に当たっては、あらかじめITデジタル人材を確保し、トラブル対応マニュアルを作成するなど、コスト面や設備の整合性も含め、十分なシミュレーションが必要です。

協働ロボットの需要は凄まじい勢いで増加しています。そのニーズに応えるべく複数の日本企業が世界の競合とシェアの争奪戦を繰り広げています。今後も数々の世界に誇れる日本製の協働ロボットが登場するに違いありません。

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