FAとは？工場の自動化をわかりやすく解説｜FDK解説コラムVol.2

製造業では近年、人手不足への対応や生産性向上を目的としてFA化を進める工場が増えています。FAは、食品や飲料、自動車、化粧品、医薬品、物流など、さまざまな業界の製造現場で活用されています。

この記事では、FAの意味からFA化のメリット、制御盤との関係まで、初心者の方にも分かりやすく解説します。

FAとは？

FAとは「Factory Automation（ファクトリーオートメーション）」の略で、日本語では一般的に「工場の自動化」を意味します。これまで人が行っていた作業や判断を、機械やロボット、センサー、制御機器などを使って自動化する仕組みです。

例えば、工場では製品を運ぶ、部品を組み立てる、決められた位置に置く、検査する、箱詰めするといったさまざまな作業があります。こうした工程を機械や制御システムによって自動化することがFA化です。

ただし、FAは単純に「人の代わりにロボットを置く」というものではありません。設備の動きを制御したり、製品の有無をセンサーで確認したり、異常が発生した際に設備を停止させたりするなど、さまざまな機器を連携させながら工場全体を効率よく動かしていくことが重要になります。

工場ではどんな作業を自動化できる？

FA化できる作業は幅広くあります。

代表的なものとして、次のような工程があります。

• 製品や部品の搬送
• 部品の組立
• 加工
• 充填
• 包装・梱包
• ラベル貼付
• 製品の検査
• 個数のカウント
• 仕分け
• 温度や速度などの管理
• ロボットによるピッキング
• 異常検知や設備停止

例えば食品工場では、商品をベルトコンベアで運びながらセンサーで位置を確認し、決められた数ごとに包装する仕組みを構築できます。物流現場であれば、流れてきた荷物をセンサーで判別し、それぞれ異なる搬送ラインへ自動的に仕分けることもできます。

製品や工場によって必要な設備は異なるため、それぞれの現場に合わせたFAシステムを設計することが大切です。

FA設備はどのような仕組みで動いているの？

FA設備は、一つの機械だけで動いているわけではありません。センサーやモーター、PLC、インバータ、タッチパネル、ロボットなど、さまざまな機器が連携することで設備を自動的に動かしています。

例えば製品を搬送する設備を考えてみましょう。

製品が流れてくるとセンサーが製品を検知します。その情報をPLCと呼ばれる制御機器が受け取り、モーターを動かしたり停止させたりします。製品が指定された位置まで到達すると、再びセンサーから信号が送られ、次の装置が動きます。

このように、「製品を検知する」「情報を受け取る」「機械を動かす」「次の工程へ進める」という動作を繰り返すことで、生産ラインが自動的に動いています。

FA化で必要な「PLC」とは？

FA設備を理解するうえで欠かせない機器の一つが「PLC」です。

PLCとは「Programmable Logic Controller」の略で、設備や機械の動きを制御するための機器です。いわば、FA設備の「頭脳」のような存在。センサーから送られてきた情報をもとにモーターを動かしたり、装置を停止したりなどの指示を出します。

例えば「製品がセンサーの前まで来たらコンベアを止める」というプログラムをPLCに設定しておけば、製品が指定位置へ到達した際に自動でコンベアを停止できます。複雑なFA設備になるほど、多くの条件や動きをPLCで制御することになります。

FAと制御盤の関係

そしてFA設備を動かすうえで重要になるのが制御盤です。制御盤の中には、PLCをはじめ、ブレーカー、リレー、電磁接触器、インバータ、端子台など、設備を動かすためのさまざまな部品が取り付けられています。

FA設備では、

センサーから情報を受け取る
↓
制御盤内のPLCが判断する
↓
モーターや装置に指示を出す
↓
設備が動く

といった流れで機械を制御します。

そのため制御盤は、FA設備全体を安全かつ正確に動かすための重要な役割を担っています。

工場のFA化では、設備そのものだけでなく、どのような動きをさせるのかを考える制御設計やPLCプログラム、制御盤の設計・製作なども重要になります。

工場をFA化するメリット

FA化にはさまざまなメリットがあります。まず大きいのが、生産性の向上です。人が繰り返し行っていた作業を自動化することで、一定のスピードで安定して生産できるようになります。

また、人による作業ではどうしても作業スピードや品質に差が出る場合があります。機械によって作業を自動化することで、品質のばらつきを抑えることも期待できます。

さらに近年では、人手不足への対応としてFA化を検討する企業も増えています。すべての作業を自動化するのではなく、単純作業や繰り返し作業などを機械に任せ、人にしかできない仕事へ人員を配置するという考え方もあります。重量物を運ぶ作業や危険を伴う工程を自動化すれば、作業者の身体的負担や安全面の改善にもつながります。

FA化＝全てを自動化することではない

「FA化」と聞くと、工場全体を大規模なロボット工場にしなければならないと思われることがあります。

しかし実際には、すべての工程を一度に自動化する必要はありません。製品を運ぶ作業だけ・検査工程だけを自動化するといった部分的なFA化も可能です。

現在使用している設備を活かしながら、一部の工程だけを改造・自動化する方法もあります。大切なのは、現場の課題を整理し、そのうえで、費用対効果を考えながら自動化する工程を決めることです。

FA化を進めるときに大切なこと

工場のFA化では、単に機械を導入すればよいわけではありません。現在の作業工程を確認し、必要な動作、安全性、生産量、設置スペース、将来のメンテナンスなども考えながら設備を設計する必要があります。

また、実際の製造現場では「想定していた動きと違う」「製品によって位置が微妙にずれる」など、机上の設計だけでは分からない問題が発生することもあります。

そのため、設備設計だけでなく、制御盤設計・製作、PLCプログラム、配線、デバッグ、現地での試運転・調整まで含めて考えることが重要です。

まとめ

FAとは「Factory Automation」の略で、工場のさまざまな工程を機械や制御技術によって自動化することです。FA化によって、生産性向上、人手不足への対応、品質の安定、安全性向上、作業負担の軽減などが期待できます。

そしてFA設備を正しく動かすために重要な役割を担っているのが、PLCや制御盤です。工場によって設備や製造工程、抱えている課題は異なります。そのためFA化では、現場の状況を把握したうえで、その工場に合った設備や制御システムを設計することが重要です。

「人手がかかっている工程を自動化したい」
「既存設備を活かしながら省人化したい」
「古くなった制御盤を更新・改造したい」

といった課題がある場合は、制御盤の設計・製作を含め、工場全体のFA化を検討してみてはいかがでしょうか。

 

お問い合わせ