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人手不足や熟練者の減少により、製造ラインの生産性をどう維持・向上させるか頭を悩ませる現場責任者や経営者は少なくありません。
設備を導入しても、作業の無駄や工程の偏りを放置すると、期待した効果が得られないことがあるからです。
本記事では、製造ラインの基本から現場で取り組める改善手法、自動化や情報技術の活用、導入事例、成果につなげる進め方を解説します。
ぜひ自社の製造ラインを見直す際の参考にしてください。
製造ラインの基本と製造現場が抱える課題
製造ラインを改善するには、対象範囲と現場を取り巻く課題を正しく捉えることが欠かせません。
製造工程だけを見るのではなく人員配置や設備停止、情報伝達の遅れまで確認すると、改善すべき箇所を見つけやすくなります。
まずは、以下の3つを押さえましょう。
- 製造ラインと生産ラインの違い
- 深刻さを増す製造ラインの人手不足
- データ化が進みにくい製造現場の現状
用語と背景を理解したうえで、現場に合った改善策を検討することが大切です。
関連記事：日本の製造業が直面する課題と人手不足に向き合う生産性向上の進め方を解説
製造ラインと生産ラインの違い
工場では「製造ライン」と「生産ライン」がほぼ同じ意味で使われることが多く、日本産業規格JIS Z 8141もラインを指す用語は「生産ライン」を用いています。
同規格では、「生産」と「製造」を、素材などの経済財をより高い価値の財へ変換する行為として定義しています。
2つのラインを範囲の広さで対比した定義はありません。
現場で製造ラインというときは、加工・組立・検査など製品を流す工程のまとまりを指すことが多いです。
改善するときは、工程の動線や設備稼働だけを見るのか、調達・在庫・出荷まで含めるのかを先に決めると、対象範囲と担当部門を整理しやすくなります。
深刻さを増す製造ラインの人手不足
製造業では、若手人材の確保が難しく、熟練者の退職による技能継承も課題です。
人員が不足すると、特定の作業者に業務が集中し、欠勤や退職が生産計画に影響するおそれがあるからです。
手作業が多い工程では、採用しても教育に時間がかかり、品質にばらつきが出やすくなります。
人手を増やすだけでは解決が難しいため、作業を標準化し、人が担うべき業務と機械に任せられる業務を分ける視点が求められます。
負担の大きい工程から見直すと、省人化と品質の安定化を同時に目指せるでしょう。
データ化が進みにくい製造現場の現状
人手不足に加えて、設備の稼働状況や不良の原因が数字として残っていない現場もあります。
熟練者の経験に支えられている場合、停止や不良が起きてから対応する運用になりがちです。
設備や作業の情報を収集・活用する工場はスマート工場と呼ばれますが、大規模な仕組みを一度に入れる必要はありません。
既存設備でも、後付けの計測機器で稼働時間や停止理由を記録できる場合があります。
課題が大きい工程から情報を集める方法が現実的です。
製造ラインの改善に用いられる基本的な手法
自動化の効果を引き出すには、設備導入の前に作業内容と工程の流れを整えることが大切です。
無駄な運搬や探す時間が残ったままでは、機械を入れても全体の生産量は伸びにくくなります。
現場の土台を整えるため、以下6つの手法を順に検討しましょう。
- 3ム（ムリ・ムダ・ムラ）の削減により現場に潜む無駄を洗い出す
- 整理整頓などの5S活動で探す手間をなくす
- 作業の標準化で属人化を防ぎ不要な作業を省いて工程を簡素にする
- ボトルネック工程を見つけて生産量を増やす
- 「段取り替え」（内段取り・外段取り）にかかる時間を短くする
- 設備レイアウトの最適化を図り運搬の距離を縮める
小さな見直しを積み重ね、改善前後の数値を比べながら進めます。
3ム（ムリ・ムダ・ムラ）の削減により現場に潜む無駄を洗い出す
3ムとは、作業者や設備に過度な負担をかけるムリ、価値を生まないムダ、作業量や品質にばらつきが出るムラのことです。
たとえば、重い部品を繰り返し運ぶ作業はムリ、使わない帳票の記入はムダ、担当者によって作業時間が異なる状態はムラにあたります。
現場を観察し、作業者の動きや待ち時間、仕掛品の滞留を記録すると、改善の対象を具体化できます。
いきなり解決策を決めず、事実を集めて原因を分けることがポイントです。
作業者の負担を減らす工夫は、安全性の向上にもつながります。
整理整頓などの5S活動で探す手間をなくす
5S活動は、整理・整頓・清掃・清潔・しつけを通じて、働きやすい現場を作る取り組みです。
まず、使わない工具や部品を分けて、作業場所から取り除きます。
次に、よく使う物の置き場を決め、誰が見ても分かる表示を付けます。
工具の形に合わせた置き場を作ると、戻し忘れや紛失にも気付きやすくなるでしょう。
清掃の際には、設備の油漏れや部品のゆるみも確認できます。
5Sは見た目を整える活動ではなく、探す・運ぶ・待つといった時間を減らし、安全と品質を保つための基礎です。
作業の標準化で属人化を防ぎ不要な作業を省いて工程を簡素にする
作業の標準化とは、誰が作業しても同じ品質と時間で進められるよう、手順や判断基準を定めることです。
熟練者のやり方を聞き取り、作業順序や使用する工具、確認箇所を写真や図で記録します。
そのうえで、二重入力や不要な確認のように、品質へつながらない作業を省きます。
標準作業書は作って終わりではなく、現場で実際に使い、分かりにくい点を更新することが大切です。
手順が統一されると、新人教育の負担を減らせるほか、異常が起きた際にも原因を追いやすくなります。
ボトルネック工程を見つけて生産量を増やす
ボトルネック工程とは、処理能力が低く、ライン全体の生産量を制限している工程です。
前工程で部品を作れていても、検査や組立に時間がかかれば、仕掛品がたまり、ライン全体の生産量は増えません。
各工程の作業時間、待ち時間、設備停止時間、仕掛品の量を測り、滞留している場所を探します。
対策は人員追加だけではありません。
治具の工夫や作業順序の変更、部品供給方法の見直しで解消できる場合もあります。
改善後は別の工程が滞留しないかを確認し、全体最適の視点で進めましょう。
「段取り替え」（内段取り・外段取り）にかかる時間を短くする
段取り替えは、製品の種類や仕様を切り替えるために、金型・治具・材料・設定を変更する作業です。
設備を停止してから行う内段取りと、設備を動かしながら準備する外段取りに分けると、短縮できる作業を見つけやすくなります。
たとえば、次に使う工具や材料を事前にそろえれば、停止後に探す時間を減らせます。
調整位置を数値化したり、固定具を共通化したりする方法も有効です。
段取り替えの時間を短縮すると、多品種少量生産にも対応しやすくなり、設備の稼働率を高められます。
設備レイアウトの最適化を図り運搬の距離を縮める
設備レイアウトは、作業者の移動距離や部品の運搬回数、仕掛品の滞留に影響します。
工程間の距離が長いと、運搬に人手と時間がかかるだけでなく、取り違えや落下の危険も増えるからです。
まず、作業者と部品がどのように動いているかを図に書き出し、往復や交差が多い場所を確認します。
頻繁に使う部品は作業場所の近くに置き、工程順に設備を並べることで、流れを短くできます。
ただし、設備を動かす際は安全通路や電源、排気・保全作業のスペースもあわせて検討することが大切です。
自動化と情報技術を活用した製造ラインの改善
基本的な手法で現場の土台を整えたら、自動化や情報技術の活用を検討する段階です。
人が担う単純作業を減らし、現場の状態を数値で把握できるようにすると、人手不足への対応と生産性向上を進めやすくなります。
現場の負担や停止原因を確かめたうえで、以下3つの方法から自社に合うものを検討しましょう。
- ロボットを導入して人手のかかる作業を置き換える
- 設備の稼働状況を計測して現場を見える化する
- 生産管理の仕組みを整えて間接業務を減らす
導入後も効果を測定し、作業者が扱いやすい運用へ整えることが成果につながります。
ロボットを導入して人手のかかる作業を置き換える
ロボットは、繰り返し作業や重量物の運搬、危険をともなう作業、長時間の単純作業に向いています。
たとえば、部品の供給や機械への投入と取り出し、ねじ締め・検査・梱包、パレットへの積み付けなどが対象です。
人の作業をすべて置き換えるのではなく、負担が大きく採用が難しい工程から検討すると、導入効果を見込みやすくなります。
導入前には、製品の大きさや生産量の変動、段取り替えの頻度、安全対策を確認します。
人は判断や品質確認に集中し、機械は繰り返し作業を担う分担が望ましい形です。
設備の稼働状況を計測して現場を見える化する
設備の稼働状況を計測すると、停止時間や不良がいつ、どの設備で起きているかを客観的に確認できます。
稼働・停止・段取り替え・異常といった状態を記録し、停止理由を分類すると、優先して改善すべき工程が分かるはずです。
既存設備でも、電流・振動・温度・回転数などを測る機器を後付けできる場合があります。
現場の表示板や端末で情報を共有すれば、異常への対応を早められます。
数値を集めること自体が目的にならないよう、改善につながる指標を絞り、現場で定期的に確認する運用を作りましょう。
生産管理の仕組みを整えて間接業務を減らす
生産管理の仕組みを整えると、受注や生産計画、在庫・進捗・出荷の情報を部門間で共有しやすくなります。
紙や表計算ソフトで別々に管理していると、転記や確認に時間がかかり、最新版が分からなくなることがあります。
生産計画と実績をまとめて確認できれば、遅れが出そうな工程に早く対応可能です。
まずは、作業指示書の発行や実績入力、在庫確認など負担が大きい業務を洗い出しましょう。
現場の作業手順に合う仕組みを選び、入力項目を増やしすぎないことが、定着させるポイントです。
製造ラインの改善事例
改善策を検討する際は、自社と同じ規模や工程で実施できる例を参考にすると、投資の優先順位を決めやすくなります。
自動化だけでなく、配置や道具の見直しによって大きな変化が生まれる場合もあります。
ここでは、代表的な2つの事例を確認しましょう。
- 自動化で生産性を高めた中小企業の事例
- 現場ですぐに始められる小さな改善の事例
改善後の成果だけでなく、課題の見つけ方と導入範囲にも目を向けることが大切です。
自動化で生産性を高めた中小企業の事例
広島県安芸郡熊野町の株式会社北斗園は、職人の高齢化を背景に、需要が増えていたネイル筆の製造工程に直交型ロボット6台を導入しました。
対象は計量から接着、バリ取りまでの工程で、伝統的な毛筆工程全体の無人化ではありません。
従事者数は6人から2人に減少し、生産量は月3,000本から最大2万本に増え、生産能力は最大6.7倍とされています。
参考資料：経済産業省・一般社団法人日本ロボット工業会「ロボット導入実証事業 事例紹介ハンドブック2018」
関連記事：せん断加工で発生するバリとは？原因と対策を分かりやすく解説
現場ですぐに始められる小さな改善の事例
静岡県磐田市の芝原工業株式会社では、半導体製造装置フレームなどの溶接組立が、熟練者に依存するボトルネックになっていました。
中小企業基盤整備機構のハンズオン支援を受け、職人が担っていた溶接作業と、運搬などの付随作業を分けました。
溶接組立の生産能力は1期で27％増、2期で40％増となり、総台数は改善活動前の1.8倍です。
参考資料：中小企業基盤整備機構 J-Net21「人材育成と工程改善で生産能力1.8倍に：芝原工業株式会社」
製造ラインの改善を成果につなげる進め方
改善活動を成果につなげるには、課題を数値で把握し、効果を確かめながら導入範囲を広げることが大切です。
大きな設備投資を急ぐと、想定した生産量や作業内容に合わないおそれがあります。
失敗を防ぐため、以下3つの進め方を意識しましょう。
- 現状の数値把握と目標設定
- スモールスタートによる初期投資リスクの抑制
- 実機テストとショールーム見学によるミスマッチ防止
現場や管理部門、設備提供会社の間で課題を共有し、導入後の運用まで見据えて判断します。
現状の数値把握と目標設定
改善の成果を判断するには、導入前の状態を数値で記録し、目標を具体的に定めます。
生産量や作業時間、設備の稼働率と不良率、段取り替え時間、仕掛品の量などから、課題に合う指標を選びましょう。
たとえば、検査工程の待ち時間を減らしたい場合は、作業者数だけでなく、1個あたりの検査時間や待機中の製品数も確認します。
目標は「作業を速くする」といった曖昧な表現ではなく、「段取り替えを30分から20分へ短縮する」のように定めます。
改善前後を比べる基準があると、以降の投資判断にも活用できるはずです。
スモールスタートによる初期投資リスクの抑制
自動化や情報技術の導入では、効果が大きい工程を絞り、小さく試してから広げる方法が有効です。
たとえば、ライン全体を一度に変えるのではなく、停止が多い1台の設備から稼働状況を計測します。
ロボットも工程の一部で試運用し、処理能力や作業者の負担、安全性を確かめてから台数を増やします。
小さく始めれば、想定と異なる点があっても修正しやすく、初期投資を抑えられるでしょう。
効果を数値で示せれば、社内の理解を得やすくなり、次の改善へつなげる判断材料にもなります。
実機テストとショールーム見学によるミスマッチ防止
設備やロボットは、仕様書だけで導入を決めず、実際の製品を使ったテストで確認することが大切です。
処理速度だけでなく、仕上がりの品質や傷・変形の有無、材料ごとの対応、段取り替えのしやすさを確かめます。
ショールームを見学すると、操作方法や保全作業に要する時間、安全装置・前後設備との接続方法も具体的に把握できます。
現場担当者が確認に参加すれば、導入後の作業を想像しやすくなるでしょう。
複数の設備を比べ、相談しながら自社の生産量や作業環境に合う機械を選ぶことが、導入後の手戻りを防ぎます。
まとめ：製造ラインの改善は現状把握と自動化の両輪で進める
手作業が残る工程は、人手が減るほど、品質や納期への影響が大きくなります。
人にしかできない作業以外は機械に任せる選択が、生産性の底上げにつながります。
オーセンテックは、バリ取り機やシートメタル洗浄機、ワークロボット、シートレベラーの導入を手がける会社です。
品質の均一化と人材不足の解消を支援し、相談から設置、操作の指導、導入後のサポートまで対応しています。
実物のサイズ感や使用感は、ショールームでの見学やサンプル加工テストで確認できます。
製造ラインの手作業の効率化や自動化をご検討の際は、ぜひご相談ください。
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この記事の著者
オーセンテック株式会社
オーセンテック株式会社では、「お客様の声を「アイデア」に お客様の笑顔を「力」に「ものづくり」に貢献する会社でありたい」という企業理念のもと、製造現場の生産性向上・人手不足・品質の安定化・環境改善を実現させるため、手作業をなくすための機械（バリ取り機や板金洗浄機など）を開発・販売・メンテナンスしております。
オーセンテック編集部では、これまでの数多くのバリ取り機、洗浄機の導入事例・サポート経験を活かして、バリ取りや洗浄といった板金加工現場でなくてはならない工程・作業に関するお役立ち情報を発信しています。
