製造のライン化とは？生産性を向上させる5つの方法

近年、製造業は、少子高齢化にともなう人手不足や人件費の高騰、多種少量生産への対応にともなう非効率な生産といった、さまざまな課題を抱えています。
そのような状況においても、安定した生産を行い、利益を確保するためには、製造のライン化による生産性向上が不可欠です。

本記事では、製造のライン化によって生産性を向上させるポイント、その解決方法である3Dシミュレーションについてご紹介します。

製造におけるライン化とは

製造におけるライン化とは、同じ製品や部品を大量に生産するために組み立て工程や作業員を配置し、一連の流れ作業で実現できるようにレイアウトを編成することです。
ライン化された状態は、ベルトコンベアなどによって部品や製品を流すライン上で作業が進められるため、生産ラインと呼ばれます。

生産管理が品質管理や原価管理、工程管理などを担当することに対し、生産ラインは環境管理、設備の導入、レイアウトの設計や改善を担う点が特徴です。
主な目的は生産性の向上であり、生産数量や生産品目を分析し、製品の種類や工程ごとに最適なレイアウトを考えます。

生産ラインの生産性を向上させる5つのポイント

生産ラインの生産性向上を実現させるためには、押さえるべきポイントがあります。
以下で、生産ラインの生産性を向上させるための5つのポイントをご紹介します。

5Sの実践

5Sとは「整理・整頓・清掃・清潔・躾」の5つの要素を表す言葉で、作業環境を改善し、無駄を排除するための基本的なステップです。
具体的には、不要なアイテムを排除（整理）、必要なアイテムを適切な位置に配置（整頓）、作業場所を清掃（清掃）、清潔な状態を維持（清潔）、そしてこれらの習慣を形成（躾）します。

ボトルネック工程改善

ボトルネック工程とは、生産ライン上でもっとも時間がかかる工程のことです。
この工程を改善することで、全体の生産性が向上します。
改善策としては、労働力の追加、機械のアップグレード、作業手順の見直しなどが一般的です。

生産ラインのレイアウト改善（導線見直し）

生産ラインのレイアウトを効率的に設計することで、作業者の移動時間を減らし、生産性を向上させることが可能です。
具体的には、頻繁に使用する機器や材料を近くに配置したり、作業の流れに沿って配置を見直したりします。
ラインレイアウトの見直しで期待通りの改善を図るためには、事前に3Dデジタルツインによるシミュレーションを実施することも有効です。

データ分析の活用

生産ラインから得られるデータを分析することで、生産性の低下の原因を特定し、改善策を立案できます。
例えば、機械の故障パターンを分析して予防メンテナンスのスケジュールを立てたり、作業時間のデータから効率的なシフトスケジュールを作成したりすることが可能です。

生産ラインの自動化・無人化

最新の技術を活用して生産ラインを自動化・無人化することで、人間のエラーを減らし、生産性を向上できます。
具体的には、ロボットやAIを使用して作業を自動化したり、IoTを活用してリアルタイムで生産データを収集・分析したりできます。
ロボットやAIによる作業の自動化については、学習と検証に3Dデジタルツインによるシミュレーションを活用することで、効率化と精度の向上が期待できます。

ライン化における3Dシミュレーションの活用

生産ラインの生産性向上に向けて、3Dシミュレーションは重要なツールだといえるでしょう。
以下で、3Dシミュレーションのメリットと実装手順についてご紹介します。

3Dシミュレーションのメリット

生産ラインの生産性向上に際して3Dシミュレーションを導入することで、製造業者は多くのメリットが得られます。
そのなかでも主なメリットは、以下となります。

• 事前評価と最適化
• 時間とコストの削減
• ROI計算とデジタルツイン技術の活用
• 手戻りの最小化と生産性向上

具体的な内容を確認しておきましょう。

メリット①：事前評価と最適化
3Dシミュレーションは、ラインレイアウトの改善や自動化のシナリオを事前に再現して評価できるため、実際の生産ラインに導入する前に検証できるのがメリットです。
機器や装置の動作をデジタル空間上で再現したり、導線上の障害や不具合を特定したり、プロセスを最適化したりできます。

メリット②：時間とコストの削減
自動化工程を生産ラインに導入するまでの時間を短縮できることも、3Dシミュレーションを導入するメリットです。
ロボットやAGV（自動誘導車）の動線や稼働率をシミュレーションしたり、作成したルートを学習データとして利用したりすることで物理的なプロトタイプを作成する手間や、コストを削減できます。

メリット③：手戻りの最小化と生産性向上
3Dシミュレーションの結果を通じて、実際の導入前に問題を特定し、手戻りを最小限に抑えられるのもメリットです。
生産性を向上させ、競争力を高められます。

3Dシミュレーションの実装プロセス

3Dシミュレーションを実装する場合の、一般的なステップは以下のとおりです。

1. 目的と目標の定義：自動化の目的と目標を明確に定義する
2. ワークパッケージの定義と提供範囲：シミュレーションの対象範囲を決定する
3. 3Dデータの収集と資産の作成：生産ラインや装置の3Dモデルを作成する
4. 初回の3Dシミュレーションと評価：単一コンセプトの評価を行う
5. 追加の物理的テストとROI算出：関連するプロセスを証明し、ROIを計算する
6. 結果と結論の文書化：実装の結果と評価を文書化する

このように3Dシミュレーションを実装することは、製造業者にとって競争力を高め、持続可能な自動化プロセスを実現することにつながるため、強力なツールだといえるでしょう。

シリコンスタジオは製造ラインの生産性向上に貢献する3Dシミュレーション環境を構築することが可能

シリコンスタジオは、製造ラインの生産性向上に貢献する3Dシミュレーション環境を構築します。
3Dシミュレーションは、自動化工程やプロセスの最適化、効率向上、リスク軽減に役立つ技術です。
ゲームの統合開発環境として作られたゲームエンジンは 3DCGによる可視化アプリケーション開発に必要とされる描画や物理演算、アニメーションといった主要な処理を実行する機能が備わっています。
このゲームエンジンを活用することで、一からスクラッチで開発するよりも圧倒的に早く、リーズナブルなコストで限りなく現実に近い形の3Dシミュレーション環境を構築することが可能です。

関連ページ：Silicon Studio「ゲームエンジン活用」

製造ラインの生産性向上には事前の3Dシミュレーションの活用が有効

製造ラインの生産性向上には、以下の5つポイントが重要です。

• 5Sの実践：整理・整頓・清掃・清潔・躾を行い、作業環境を改善
• ボトルネック工程改善：生産ライン上で時間がかかる工程を改善し、全体の生産性を向上させる
• レイアウト改善：生産ラインの効率的な配置を考え、作業者の移動時間を減らす
• データ分析の活用：生産ラインから得られるデータを分析して改善策を立案する
• 自動化・無人化：最新技術を活用して生産ラインを自動化し、人間のエラーを減らす

また、3Dシミュレーションを活用してラインレイアウトの変更やロボット・AIによる自動化の事前評価や学習・検証を行うことも、効率的な生産ラインを構築するためには有効です。

シリコンスタジオは生産ラインのデジタルツインを3DCGで構築することにより、事前シミュレーションを可能にします。我々は他社に先駆けて産業分野での3Dシミュレーション環境構築にゲームエンジンを活用し、実績を積み上げてきました。
生産ラインの最適化やロボットによる自動化のシミュレーション環境ならばシリコンスタジオにお任せください。

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