ティーチングレスを実現。産業用ロボットにAIを搭載するメリット

sangyoyo-robot-ai1これまで産業用ロボットを導入するためには、広い導入スペースを用意し、ロボットが効果を発揮するための大掛かりなシステムを構築する必要がありました。しかし技術の進化とともに、産業用ロボットは小型化やIoT化*が進み、さらにAI(人工知能)も搭載されるなど性能が上昇し、導入もしやすくなりました。

今回は、産業用ロボットにAIが搭載されるようになった背景と、どのようなメリットがあるのかをご紹介します。

※IoT化…「Internet of Things」の略語。インターネット機能を備えたモノや、モノがインターネットで繋がっている状態を指します。

産業用ロボットはコスト削減できてない?AIが活用される背景

製造業界は、社会的な少子高齢化の影響を受け、労働人口の減少が深刻な問題になっており、作業員一人あたりの生産性向上は急務です。産業用ロボットの活用が有効な手段として、徐々に認知されはじめています。

しかし、産業用ロボットが工場全体を自動化することは難しく、ロボットに動作を覚えさせる「ティーチング」や、定期的なメンテナンスには人の手が必要不可欠でした。さらに、このような作業には知識や経験も必要であり、作業員に一連の業務を習得させるためには、教育コストもかかります。

こうした課題を解決するために開発が進んでいるのが、AIを搭載した産業用ロボットです。AIを搭載したロボットは、ティーチングをはじめとした運用コストを削減できると期待されています。

人の関与を減らす。産業用ロボットにAIを搭載するメリット

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AIを搭載している産業用ロボットは、非搭載のロボットと比べてどんなメリットがあるのでしょうか。AIを搭載したロボットの代表的なメリットをご紹介します。

ロボットが自分で考えて動作を制御する『ティーチングレス』が実現できる

AIは、産業用ロボットの運用で最も手間のかかる「ティーチング」のコストを削減できます。ティーチングとは、「行動のプログラミング」とも呼ばれ、専門のエンジニアがプログラミングによってロボットの動作を制御することです。

AIを搭載した産業用ロボットには「自己学習機能」が備わっています。最初はティーチングが必要ですが、自らの動作をデータとして分析して、最終的にロボットが自分自身をティーチングできるようになります。AIの学習によって、ロボットが形の不揃いな製品を自動で仕分けたり、正確に掴んだりすることが可能となります。

従来の産業用ロボットが対応できなかった複雑な処理が可能

AIを搭載した産業用ロボットは、従来の産業用ロボットが対応できなかった精密な作業が可能となります。

産業用ロボットにとって、ラインに流れてきた製品のピックアップは基本的な動作です。ロボットはプログラムで決められた動作を実行するため、流れてくる製品の向きやタイミングを一定に揃える必要があります。少しでもプログラムと異なる挙動があるとロボットが対応できなくなり、生産ラインがストップしてしまいます。産業用ロボットを効果的に活用するために、生産ラインを細かく「定義」する必要があるのです。

これまでの産業用ロボットは、積まれ方が一定ではない製品を、正確に取り出す作業を苦手としていました。製品の位置や角度など、多くの情報を一つずつスピーディに定義し、アームを柔軟に制御する必要があるからです。

しかし、AIが搭載されていれば、製品を補足・判別することよって自分自身でアームを制御できます。エンジニアが様々なパターンに合わせてプログラミングする必要がなくなり、難しい作業をロボット自身でこなせるようになります。

従来の産業用ロボットでも運用コストを削減できる

先ほどご紹介したように、AIを搭載した産業用ロボットは、AIによってティーチング無しで作業でき、データの蓄積によって精度を向上させていきます。そのため、ティーチングや作業員の育成コストが抑えられ、運用コストを低くすることが可能です。

また、AIによって産業用ロボット本体の故障を予測するプログラムの開発が進められています。ロボット自身が工場内のプレス機械や成形機の動作音と振動データを収集、解析して異常を感知できれば、故障の防止に繋がります。

産業用ロボット向けのAIは、すでに現場で稼働しているロボットに追加で搭載することも可能です。初期コストはかかるものの、「ティーチングレス化」や「複雑な処理への対応」も可能になります。長期的な運用コスト削減を検討している場合は、AIの搭載が有効な手段となるでしょう。

検査が必要な作業に最適。AIを活用した最新事例を紹介

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最後に、AIを搭載した産業用ロボットの導入事例を紹介します。AI搭載ロボットを導入した工場は、導入前にどんな課題を抱えており、どのような成果が得られたのでしょうか。実際の導入事例から、AIを搭載した産業用ロボットの可能性を解説します。

事例1.検査(製造業)

AIを搭載したアルミホイールのバリ取りロボットは、画像判別技術の精度が向上し、検査工程のさらなる効率化を実現しました。

AIロボットを導入する前は、ホイールを形成する部品があらかじめ決められた順序でなければエラーとなっていました。しかし、部品によっては欠損があったり、作業者のミスよって部品の順序を誤ったりするため、それをカバーするために多くのロボットを必要としていました。

そこにAIを搭載したロボットを導入することで、決められた生産順序ではなく、生産現場での画像判別によって工程を決定するため、急な変更にも柔軟に対応できる生産体制が整えられました。ロボットのコストも従来は1億円ほど発生していましたが、AIロボットを導入後コストは5,200万円に抑えられ、およそ半分にまで下がりました。

引用:ロボット導入実証事業事例紹介ハンドブック2018

事例2.ハンドリング・成形・加工(製造業)

AIを搭載したロボットはプレス加工の現場でも活躍しています。以前は熟練の男性作業員がワーク材にプレス加工油を塗布していました。この工程で使用するタンクは非常に重く、女性や高齢作業員はプレス絞りに従事することはできませんでした。

一方で、担当する作業員には大きな負担が生じ、熟練作業員の減少にも課題を抱えていました。ロボットに移行させることを検討してきましたが、温度条件によって塗布方法を変える必要があり移行が進みませんでした。

そこへAIを搭載したロボットを導入し、温度条件をふまえて最適な塗布方法を計算させるようティーチングさせました。AIの柔軟な対応力によって、この工程をロボットへ移行できるようになり、生産性を2倍ほど向上させたそうです。

引用:ロボット導入実証事業 事例紹介ハンドブック2017

事例3.ハンドリング・検査・搬送・パレタイズ(サービス業)

AIロボットは、食物の鮮度を適切に判別できます。ある工場では、加工野菜の熟度判断は人の目と手の感触で一つひとつ確認して行われてきました。人手による検査は、感覚的な要素が多く、単純な画像判別では対応困難な状況でした。

そこにAIを搭載したロボットを導入し、人が判断した熟度判定をAIが学習し、データの蓄積を図りました。このAIによって、品質を一定の基準でキープすることができ、作業員によるバラつきが発生しにくくなるメリットも生まれました。5名必要としていた作業も2名に抑えられ、品質向上だけでなく、人件費削減においても効果を得られたそうです。

引用:ロボット導入実証事業事例紹介ハンドブック2018

AIと産業用ロボットを活用すると、これまで以上の課題を解決できる

コスト削減のために産業用ロボットを導入しても、「ロボットの動作を考える人」が必要です。結果的に、ロボットを制御するコストが発生しており、 人材不足を抜本的に解決できていませんでした。産業用ロボットにAIを搭載することで、ティーチングやメンテナンスが必要ない、完全自動化された製造工場も実現できます。

もはや「AI」は最先端技術ではなく、実用的な技術です。産業用ロボットだけでは解決できなかった課題も、AIと掛け合わせることで解決できるかもしれません。すでに課題を抱えている場合、産業用ロボットだけでなく、AIの活用も検討してみてください。

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