航空宇宙分野で自動化によりROIを見つける

大手のOEMおよび機体メーカーは自動化された固定、シーリング、マテリアルハンドリング、および炭素繊維の配置機械を少なくとも10年間使用してきました。 その同じ時期に、タービンエンジンメーカーはタービンのブレードなど核となるエンジン部品を製造するためにロボットによるバリ取り、マテリアルハンドリングそして視覚検査を使用してきました。 現在の航空宇宙業界で最も自動化にお金がかかっているのは穴開けと充填であることに疑問の余地はありません。 航空宇宙コンサルタントのNick Bullenによると、“機械的留め具がコスト面で機体組立の60％、休業障害の80%、そして欠陥の80%を占めています。” 翼に数千個のリベットがあることから投資に対しリターンを得ることは明白です。 しかし、ビジネスに実質的に貢献するのは、品質の向上および怪我の削減です。 

例えば、Boeing Co.は翼に穴をあけてリベットを取付けるパネルの組立ラインを設置して、廃物を66％削減し、怪我の数を半減させました。 これは自動的にOEEを改善し、成長する航空機需要を支えるための処理能力を高めます。 

一方、自動化させることがビジネスとして意味を成す他の機会を特定することは大きな挑戦です。 自動化された“穴開け＆充填”分野で活動する会社Comau Aerospaceの前COOであるNeil Willettsは、こう述べています。“製造プロセスがはっきり定義されていてどの会社のプロセスも似通っている自動車産業とは違い、航空宇宙産業の製造プロセスは、大抵とてもユニークです。” 

部品の大きな差異により、航空宇宙業界は自動化を推進するための工作機械を据え付けることが課題となります。 「従来、航空宇宙製造業での自動化は手動プロセスで入力を行う巨大な機械で構成されていました。」と、Assembly MagazineのAustin Weberは話します。 

しかし、ロボット工学とマシンビジョンの柔軟性はこの溝を埋める助けとなります。 統合されたビジョンシステムを持ったロボットは、プログラミングによっていくつかの異なる部品に対し容易に対応することができます。 “ロボットを使用することにより、特定の治具を設計する必要がなくなり、ロボットがビジョンシステムを使用して穴を望んだ場所に掘削する”と万能ロボットグリッパーのメーカーであるRobotiqのMathieu Bélanger-Barretteは述べています。 実際、人と一緒に働くことができる協働ロボットの使用は、一部プロセスで頻繁な人の介入が必要となる航空宇宙業界にとって魅力的なものとなってきました。 協働ロボットは、従来の6軸ロボットが持つ安全およびプログラミングに関する問題がなく、航空宇宙施設を自動化させるアプリケーションを識別する新たな機会を開きます。 

自動製造アプリケーションを識別したなら、事業計画を開発しなければなりません。 製品のライフサイクルが4年と短い自動車とは異なり、航空宇宙プログラムは通常、開発に10年かかり、20年から30年存続します。 そうすると5年のROIはすごいと感じるかもしれません。 しかし、多くの企業は四半期ごとの成績要件があるので、5年の投資計画では現在の財政年度の会計が悪くなっていしまいます。 

代わりに、企業はプログラムの全期間を通した総所有コストに注目することができます。 この節約は部品毎の節約の本当のコストを計算する助けになります。 部品当たりの費用は、大抵は少量である最初の数年ではなく、プログラムの全期間における総量要件に基づいて計算されます。 

そのため、初年度の設備投資には負のキャッシュフローが見られるかもしれませんが、長年にわたる人員および廃物の削減、処理能力の高さを考慮すると、キャッシュフローは徐々に増加します。 

特定の製造プロセスに関する投資利益率を計算する際、航空宇宙産業の企業は事業計画を構築するために以下の要因に注目します。 これらの要因の多くは定性的であり、費用を見積もることは容易ではありません。

ROIの計算に使用する要因例には以下が含まれます。 

人件費：

1. 自動化による全体的な人件費の削減。
2. 熟練労働者と自動化機器を使用する非熟練労働者の人件費の差。
3. 熟練労働者の不足による費用。 増加した生産量を支えるために必要な熟練労働者を確保できないことによる費用があります。

1. 怪我による生産時間のロス。 
2. 怪我をして病気休暇中の従業員に支払う賃金。 

品質： 

1. 品質の向上による廃棄率の低下がもたらす節約。 
2. ヒューマンエラーまたは多様性がもたらす長々とした製造プロセスの費用。 
3. やり直し費用の低減による部品当たりの費用の削減 

処理能力： 

1. 新たな自動化機器を使用することによる処理能力の上昇。 
2. 既存の資本設備の稼働率の増加 
3. 部品交換のための機械のダウンタイムの削減s 
4. SCADA制御システムを使用して生産効率を増加させる

エンドカスタマーに部品当たりの費用低減および納期短縮をもたらす。

• リスクの費用です。 企業の生産ラインを止めてしまうリスクまたは航空機の突発故障を引き起こしてしまうリスク。
• 時間的な費用。 資源の選定から製造プロセスまで航空宇宙系の部品を製造するには多くの場合何週間もかかります。 製造プロセスの最終段階で廃棄となってしまうなら、全ての時間は無駄になり、企業は再度、数週間の時間を待たなければなりません。

要するに、航空宇宙業界内でプロセスを自動化する説得力のある理由が多くあるということです。 挑戦となるのは、どのプロセスが長期的に黒字のキャッシュフローを示すことになるか特定することです。 

自動化は企業が品質を改善し、費用と怪我を削減する方法であることが証明されていることは事実です。 業界が成長し、自動化技術が進歩するとともに、自動化により安定したROIを供給する機会がより多く生まれ、世界中の航空宇宙製造業者はさらに工場自動化を推進するでしょう。 

引用元

• Boeing Market Outlook
• Assembly Magazine
• RobotIQ
• RIA