つれづれデジカメ日記

食品工場での具体的な活用事例を紹介します。

パレット詰めをパラレルリンクロボットで自動化、人出不足を解消
板こんにゃく生産ラインでは、袋入り板こんにゃくのパレット詰め工程があります。扱う板こんにゃくの温度が高く、作業場の気温が高いことから作業者が集まらず、人手不足が課題でした。そこでパラレルリンクロボットを導入し、自動化を実現しました。
静電容量形センサで板こんにゃくの位置を確認し、パラレルリンクロボットがピッキングを行います。それをパレットに詰めるという工程を自動化することで、2人必要だった人員を1人に削減し、省人化を実現しています。


衛生基準を満たしたロボットで冷凍食品の整列工程を自動化
袋詰めをする前の冷凍ワッフルを整列させる作業は、低温である労働環境と単調な業務のため人手不足が深刻な課題でした。2台のパラレルリンクロボットを採用することで、従来3名必要だった人員を1名に削減し、省人化を実現しています。
１台のパラレルリンクロボットで製品を同時に３つピックし、包装工程へ向かうプレース側コンベアに移動させます。同じ作業をもう1台のパラレルリンクロボットも行い、これらロボットの制御を1台のロボットコントローラで実現しました。


過酷な環境での製造作業を自動化し省人化・省力化を実現
ケーキ焼き型へのクッキングシート挿入作業は、数人が手作業で行う必要があります。しかし、暑く過酷な環境で作業を行うため、人手不足が深刻な課題でした。そこで2台の垂直多関節ロボットを連動させ、さらに独自のロボットハンドを採用することで、作業者の支援と省力化を実現しています。
1台目のロボットが焼き型の側面用クッキングシートを巻き取り、型にセットします。次に2台目のロボットが底面用のクッキングシートをセットします。側面用と底面用で異なるロボットハンドを採用し、各用途に最適化することで効率的な作業を実現しました。

ロボットビジョンとロボットの同期でケーキ製造の職人技を再現
従来は職人が行っていたモンブランのクリーム盛り付け工程を自動化するために、ロボットビジョンを搭載した垂直多関節ロボットとコンベアを組み合わせた製造ラインの構築に取り組んだ検証事例です。
ロボットビジョンの演算結果、コンベアの速度、ワークの位置をコントローラに送ることで、コンベア速度がばらついても、ランダムな配置のケーキを追従しながらの盛り付け作業を実現しました。熟練した作業者の動きを再現した動作パターンを再現することで、タクトタイムを維持しつつ品質を確保しました。

番重搬送の自動化を協働ロボットとAMRで実現
番重搬送の工程は、中食を番重から出し入れするピッキング作業と、その番重を搬送する工程に分けられます。中食を番重に詰める工程は、協働ロボットで自動化できます。協働ロボットはロボット本体を移動させることが可能であり、ティーチングも容易で、1台でピッキングと番重詰め両方の作業を自動化できます。また、番重の搬送は、自律走行搬送ロボットであるAMRが効果的です。AMRは作業者や障害物を避けて搬送できるため、作業者がいる環境での搬送自動化を実現できます。また、ライン敷設不要で搬送工程の変更にも柔軟に対応できます。

ここまで5つの事例を紹介しました。このように、食品工場はロボットの活用で自動化が進められていますが、複雑な作業の自動化を実現するためには、ロボットだけでなく、カメラ、ロボットハンドなどの周辺機器をシームレスに統合制御する必要があります。
ロボットと周辺機器を統合制御することで、複雑な工程がシームレスに繋がり、作業精度やタクトタイムの短縮を実現できます。
オムロンは、産業用ロボット、協働ロボット*、自律走行搬送ロボットに加え、周辺機器や安全機器などのさまざまな制御機器を取り揃えており、ライン全体の自動化をご支援します。
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以上のようにさまざまな工程において、高速な動作で生産ラインの能力を引き上げられるのが、パラレルリンクロボットの強みです。工程の省人化のほか、人為ミスの削減、高速・正確な作業による生産性のアップなど、パラレルリンクロボットでさまざまなメリットを得られます。


ただし工場や生産ラインの最適化には、ロボット以外のさまざまな機器との一致した連携も不可欠です。製品を送るフィーダや、製品の種類を識別したり、向きや位置を把握したりする各種センサやカメラ、それらを制御するソフトウェアなど、さまざまな機器の共同歩調によって、最適化が実現します。


オムロンではパラレルリンクロボットをはじめとする産業用ロボットや協働ロボット*、自律走行搬送ロボット（AMR）に加え、自動化に必要な周辺機器や安全機器などを幅広く取り揃えており、ライン全体の自動化をご支援します。

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ロボットを本当の意味でインテリジェントにするには、いくつかの重要な機能が必要です。

ロボット工学とマシンラーニング
マシンラーニングは、AI ロボットの学習能力とタスク実行能力を徐々に高めていくために不可欠なものです。ロボットのためのマシンラーニングは、ロボットが経験を通して得たリアルタイムのデータと文脈情報を利用して、新しい学習経路と能力を開発できるようにします。これにより、ロボットが環境の中で遭遇する新しいユニークな問題を解決できるようになります。


自然言語処理 (NLP)
自然言語処理 (NLP) とは、ロボットが人間の話す言葉をそのまま理解できるようにするための人工知能の一種です。NLP を搭載した AI ロボットは、通常次のようなタスクを行います。

人間からの質問への回答
音声認識
スピーチの感情認識
NLP によって、小売、ヘルスケア、接客分野の AI ロボットは、タッチレスキオスクで顧客と直接対話したり、人と人との接触を最小限にするために銀行で仮想アシスタントとして機能したり、高齢者居住地区で住民を楽しませたりすることができるようになります。


対話型 AI
対話型 AI は、データ、NLP、マシンラーニングを利用して、AI ロボットの人間との対話能力を次のレベルに引き上げます。対話型 AI をAMR や人型ロボットに使用する目的は、人とコンピューターの間でより人間らしい対話を提供することです。対話のたびに、ロボットはその会話をキャプチャー、処理、応答し、次の対話を予測して学習していきます。例えば、オハイオ州にある Lee's Famous Recipe Chicken は従業員不足に直面し、対話型 AI ソリューションをドライブスルーの顧客への挨拶、メニューに関する質問への回答、注文の受付に活用し始めました。

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日本では、昭和43年頃から本格的に産業用ロボットの開発がはじまり、高度経済成長とともに急激に発展しました。特に自動車・自動車部品業界では、産業用ロボットが積極的に導入され、溶接や搬送などの自動化により生産性向上に大きく貢献。そして少子高齢化によって人材確保が困難になっている現代日本では、その打開策として産業用ロボットによる省人化に注目が集まっています。こちらでは、改めて産業用ロボットを導入するメリットについてご紹介します。

省人化～労働力確保＆運用コスト削減～

産業用ロボットを導入する最大のメリットが「省人化」です。ロボットが人間に代わり生産工程を担当することで作業員を減らし、重要な作業に最適な人員配置ができるので労働力確保＆運用コスト削減につながります。少子高齢化によって人材確保が困難になっている現代日本において産業用ロボットの活用が鍵を握っています。

ロボットなら長時間稼働ができ、労働力確保が容易になる
製造コストの大部分を占める人件費の削減ができ、製造コストの引き下げや利益率拡大につながる
単純作業をロボットに割り当てることで最適な人員配置ができる
過酷な環境、危険な環境での作業をロボットに任せることで労働環境が改善する


生産性向上～24時間安定した生産が可能～

産業用ロボットは、人間のように作業スピードに差がなく、生産効率が変動しないので計画通りの生産が可能です。産業用ロボットを導入することで最小限または無人による24時間生産も可能になり、FA(ファクトリーオートメーション)実現や人件費削減にもつながります。また、ロボットビジョンシステムなどを導入すれば、品種識別や画像検査、ティーチングなども自動化でき、さらなる生産性向上が望めます。

産業用ロボットなら作業スピードに差がなく、計画通りに生産できる
無人または少人数で24時間生産が実現可能
ロボットビジョンシステムを導入すれば、品種識別や画像検査、ティーチングなども自動化できるので効率的

品質向上～人的ミスを排除した生産システム構築～

生産現場で発生する不良の多くは、人的ミス(ヒューマンエラー)によるものです。産業用ロボットを導入することで人的ミスが最小限に抑えられ、作業品質・製品品質の安定化を図ることができます。さらにロボットビジョンシステムや力覚センサを活用すれば人間のように判断し、ワークに合わせて最適な修正を加えながら作業を自動化することも可能。ロボットビジョンシステムにより、加工と同時に検査を実施すれば品質管理がしやすく、トレーサビリティとしても有効です。

不良発生の最大の原因「人的ミス(ヒューマンエラー)」を最小限に抑えられる
ロボットビジョンシステムや力覚センサなどを導入すれば高精度な作業が可能
産業用ロボットと画像処理を併用すれば全数検査も容易になる

多品種対応～汎用性が高く、さまざまな生産に対応できる～

産業用ロボットは、専用機械に比べて汎用性が高く、プログラミングを書き換えることで多品種対応できることがメリットです。また、従来の産業用ロボットは品種が変わるたびにティーチングの手間がありましたが、ロボットビジョンシステムを導入すれば画像処理で品種識別し、自動で最適なプログラムを呼び出すことも可能。キーエンスのロボットビジョンシステムであれば、ワンクリックでキャリブレーションが完了する「オートキャリブレーション」を搭載しているのでティーチングの手間を大幅に削減できます。


専用機械に比べて産業用ロボットは汎用性が高い
プログラミングを書き換えることで多品種の生産に対応できる
ロボットビジョンシステムを活用すれば品種識別も自動化できる
ロボットビジョンシステムによって手間のかかるティーチング作業が誰でも簡単にできる

多工程対応～ロボットビジョンシステムでセル生産方式を自動化～
多品種対応の項目でも紹介していますが、産業用ロボットは汎用性が高く、1台のロボットで溶接・ハンドリング・組立など多工程に対応できることが特徴です。また、従来の産業用ロボットは、溶接やハンドリングなどの単純作業が中心でした。しかし、産業用ロボットの技術革新やロボットビジョンシステムの進化、力覚センサなどの活用により、セル生産方式のような複数の作業を1台(または複数)のロボットで対応できるようになりました。近年は、製品の多様化・製品サイクルの短縮などの理由により、電子デバイス業界や電機業界などを中心に従来のライン生産から多品種変量生産のセル生産にシフトしています。産業用ロボットとロボットビジョンシステムを活用すれば、ワークの投入(ローディング)から組立、運び出し(アンローディング)まで自動化することも可能です。

産業用ロボットは汎用性が高く、プログラムや治具の変更などで多工程に対応できる
ロボットビジョンシステムを活用すれば、ネジ締め時の位置認識やピック＆プレース時のワークずれ補正など、より高度なパターンの作業が可能
ロボットビジョンシステムにより、一箇所で複数の作業を行うセル生産方式にも対応可能
従来は人間の手に頼っていたセル生産も産業用ロボットで自動化できる

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サービスロボットの種類①掃除ロボット
自立して、 自動で掃除してくれるロボットです。

家庭用にはもちろん、医療機関・宿泊・療養施設などにも使用されており、空気除菌をしてくれるロボットとして活躍しています。

サービスロボットの種類②受付ロボット
店頭やオフィスでの受付などを行ってくれるロボットです。


近年、カメラで人の顔や体温を認識して検温チェックをしてくれるものや、来訪者の誘導・施設案内・担当者へ連絡をしてくれるロボットなどが活躍しています。

サービスロボットの種類③配膳ロボット
飲食物を運んでくてるのが「配膳ロボット」です。


近年はファミレスなどの大型チェーン店にも導入されています。単に飲食を運ぶだけでなく、おしゃべり機能でお客様を楽しませてくれるロボットなどもいます。

サービスロボットの種類④レスキューロボット
レスキューロボットは、優れた運動性能と計測機能を持ち、災害現場をはじめとした危険な環境での情報収集を行ってくれるロボットです。

瓦礫の中でも走行できる優れた移動機能や、カメラで周辺環境を把握して被災者を探索できる「センサー機能」を搭載したものまであり、災害時での活躍が期待されています。
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