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  • 2021/09/01

最先端デジタル工場を徹底レポート、製造業DXを本気で目指す設備の数々【写真多数】

10年前の震災で被害を受けた福島の地で、未来の産業を起こす「福島イノベーションコースト構想」。その一環である「復興工業団地」第1号として、2021年6月、南相馬市に「ロボコム・アンド・エフエイコム 南相馬デジタルファクトリー」が開所した。ロボコムとオフィス エフエイ・コムグループの合弁会社であるロボコム・アンド・エフエイコム(以下、R&F)によって、数十億円をかけて建設されたこの最先端デジタル(スマート)ファクトリーをレポートする。

フリーライター 井上 猛雄

フリーライター 井上 猛雄

1962年東京生まれ。東京電機大学工学部卒業。産業用ロボットメーカーの研究所にて、サーボモーターやセンサーなどの研究開発に4年ほど携わる。その後、アスキー入社。週刊アスキー編集部、副編集長などを経て、2002年にフリーランスライターとして独立。おもにロボット、ネットワーク、エンタープライズ分野を中心として、Webや雑誌で記事を執筆。主な著書に『キカイはどこまで人の代わりができるか?』など。

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2階の見学通路とプレゼンルームから見下ろした工場内。工作機械類は赤い配色でまとめられ、床は白というユニークなコーディネート


全体最適化された生産を目指す、CPSの見本となるデジタル工場

 本工場は、最新技術と設備を導入したスマートファクトリーだ。デジタル上に構築された仮想化生産ラインで事前シミュレーションを行い、リアルな自動加工の生産ラインに反映することで、全体最適化された生産を実現する、CPS(サイバー・フィジカル・システム)に基づいた工場である。

 R&Fでは、IoTですべての工程・設備のデータを収集し、AIを活用したシミュレーションで求めた最適解に基づいて、自律的に工場を稼働させる工場を「デジタルファクトリー」と定義している。そのため本稿では、いわゆるスマートファクトリーではなく、デジタルファクトリーとして紹介する。

 このデジタルファクトリーでは、ロボット本体というよりも、ロボット半製品やFAキットの開発、 精密な大型部品や小物部品の短納期加工、3Dプリンタでの試作品加工が中心に行われる。また3.11で大きな打撃を受けた福島県南相馬地区をロボットで復興すべく、本工場を最先端デジタルファクトリーのモデルとして発信し、ロボット・システムインテグレーター(ロボットSIer)の後方支援活動を展開する位置づけだ。ほかにも海外エンジニアの教育も実施するという。

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6月28日に開所式が行われたロボコム・アンド・エフエイコム(R&F)南相馬工場。Industries4.0に則ったCPSを体感できる最先端のモデル工場になっている

 さっそく工場全体を俯瞰してみよう。建屋は、工場と本館、研修施設から構成されている。このうちメイン工場は、大物加工、小物加工、ロボット自動化、3Dプリンタ、QC(品質管理)という5つのエリアに分かれている。

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建屋全体の俯瞰。 メイン工場(75×30×7m)と、展示場・会議室・事務所が入った2階建ての本館、海外エンジニアなどを受け入れる研修施設から構成されている

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メイン工場の全体レイアウト。5つのエリアに分かれており、加工エリアでは大物と小物の加工が可能。またロボット自動化エリアは24時間無人で稼働し、製品をつくれる

 大物加工と小物加工のエリアでは、5軸制御のマシンニングセンターやNC旋盤、研磨機など10台以上が鎮座する(トップ画像参照)。

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牧野フライス、オークマ、岡本工作機械など、有名な工作機械が並ぶ。写真は牧野フライスの5軸制御横形マシンニングセンター。チタン合金やインコネル(ニッケル合金)などの難鋼材などを加工

 加工エリアだけでなく、ロボット自動化エリアなども工場ネットワークと結ばれ、CPSによってバーチャルとリアルを結ぶ製造プロセスを実現。ここではファナックなどのロボットや、工具やパーツ類などを搬送するAGVが稼働しており、完全無人で24時間製造できる点がウリだ。製品の加工が終わると、設計図どおり作れたかどうか、完成品の自動計測も可能だ。

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24時間完全無人化ライン。多品種少量生産を実現するために、ロボットアームが付いたAGVでツールや工具パレット類を工作機械まで運び、工具装着・加工、計測、製品の自動搬送までを行うという流れだ

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完全無人化ラインをモニタリングしているところ。CAD/CAMで設計した製品を、生産計画にしたがって無人で製造していく。工具類の取り付けだけでなく、製造に必要な治具まで無人で付け替えることができるという

 3Dプリンタエリアには、樹脂だけでなく、金属粉末による3D積層造形システムがある。3Dプリンタで造形した製作物を磨くショットブラスト加工機や、ワイヤー加工機なども並んでいる。

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3Dプリンタエリア。材料粉末をレーザーで照射して造形する金属製3Dプリンタも配備。左は松浦機械製作所の「LUMEX Advance-25」、右はDMG森精機の「LASERTEC 30DUAL SLM」

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3Dプリンタで作ったモデル。複雑な造形を樹脂や金属で作り、試作品を迅速に提供。ワイヤー放電マシンでの加工や、ショットブラストでの表面研磨などの後処理も行える

 また製造したパーツを検査するQC(品質管理)のエリアでは、高精度3次元測定機やデジタルマイクロスコープ、マイクロピッカース硬度計、自動精密切断研削機などが用意されている。実は大物や高度な試験関係は、隣接する福島ロボットテストフィールドで必要に応じて実施できるため、QCエリアの設備は最小限に抑え、そのぶんの投資を他の設備にかけているという。

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QCエリアで製品の品質チェックを行う。硬さ試験、ハイトゲージといった基礎的な測定機から、東京精密の大型CNC3次元測定機などもそろっている

【次ページ】地球に優しいデジタル工場、切削加工で排出された切粉量まで管理

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