【DXストーリー No.1　越えられない壁は打ち壊せ】

佐藤実はOEM工場である「青星工業株式会社」で工場全体の運営を任されている工場長だ。郊外の土地に居を構えるこの工場は、さまざまな顧客からの無理難題に応えながら、堅調な業績を上げてきた。「大きな業績上昇は人員規模からも工場面積からも見込めないが、雇用している工場員の家庭を支える程度には十分稼いでいる」と経営陣は自負していた。佐藤も昔から人の好い経営陣の経営方針に心から賛同しており、経営陣の理解のもと、アウトプットの品質も良く、満足度も高い職場を保持できていると考えていた。工場員は50名ほどいたが、顧客からの信頼度も高かったため、顧客からの組立注文ごとに埋まる製造ラインは常にフル稼働していた。顧客からの無理な納期希望に応えるため多少の残業も発生していたが、職場の雰囲気も良く社員も会社の立場をよく理解していたため、多くのメンバーが残業してくれていた。

ところが最近、事情が変わった。まず「働き方改革」の声がそのずいぶん前から聞こえ始めた。2019年の後半、社長が佐藤を呼び出し、「佐藤君、世の中は『働き方改革』という声が聞こえてきたね。もちろんうちの会社は残業代も払っているし残業量も過度ではないと理解しているが、うちも小さいながら株式会社だし、なにかできることがないか考えてみたほうがいいかもしれない。常務にも話してある。常務と一緒にできることがないか考えてみてくれないか？」と言ってきた。佐藤はわかりましたと頷きながらも、「そうは言われても、工員のレベルはすごく高いし、業務的に効率化する方法と言われると難しいな…」と思っていた。その後常務とも会話を重ねたが、「今のまま残業時間を単純に減らすとしたら、業務量を減らすしかない。それはそのまま減収につながる」という壁にぶちあたっていた。

そして2020年、新型コロナウイルスによる外出制限が始まった。もともといろいろなものがフル勤務でやっとまわっていた大きくはない工場において、新型コロナウイルスへの対応は致命的なダメージとなった。毎日50人弱が入っていた工場において、シフト量を調整し、半分以下のシフトで製造ラインを回さなければいけなくなったのだ。元々人員的に「密」ではないが、電子機器も扱う組立工場であり工場自体は一部完全密閉環境となるため、人数を減らした上、空気の入れ替えを目的とした作業の中断なども発生した。元々経験の長い作業員が多いので作業の質が下がることはないが、それを半分以下のシフトでさらに作業の中断時間を増やす対応をするということは、素直にアウトプットの量が下がるということを意味する。

コロナウイルス発生当初は顧客側も自身の対応にいっぱいいっぱいで、発注量が激減した。幸か不幸かその間暗中模索ながらも試行錯誤し、なんとか売り上げを下げつつも顧客対応自体は回すことができた。しかし6月以降、顧客はこれまでの遅れを取り戻すべく、徐々に後ろ倒しになっていた新製品の組み立てを発注してきた。新製品であればラインを安定させるのに時間がかかる。そしてラインに充てられる作業員の数も時間も圧倒的に足りなかった。

佐藤は自身もラインに入りながら、「どうすればいいんだ、どうしたらこの状況を打破できるんだ…」と自問自答していた。経営陣は顧客に対して理解を得るよう努力してくれている。コロナ自体は自分の責任じゃないが、何かこの問題を軽減させる手段はないか…。

いつもベテランの工員たちに任せている作業を改めて自分でやってみると、「いつもよりなんか手作業が多いな」と感じた。（ああ、いつも治具を作ってくれる佐々木さんがこの製品のラインに入ってないからかもしれない）と思った。佐々木さんはもうすぐ定年の男性だが、手先が人一倍器用なうえ、現場経験の長さから必要な治具のパターンをパッと思いついて作ってくれるのだ。治具があると作業の再現性も高くなるので、納品時も結果としてきれいな仕上がりになることが多い。作業効率が上がるので、佐々木さんが治具を作ってくれている間多少手作業が多くなっても、あとからキャッチアップするのが簡単になる。

(だからと言ってシフト時間はずして待機してもらっている佐々木さんに、治具作るために来てくれっていうのも変な話だしな…) 工場員のシフトの減少は、企業にとっても工場員にとっても減収を意味する。なので喜んで治具は作ってくれるかもしれないが、じゃあ佐々木さんに会社の命運を託すのか？佐々木さんはいい人だが、治具専任にするっていうのも妙な話だ。 (佐々木さんだってもうすぐ定年だ。定年になったらいろいろなところに奥さんと一緒に旅行したいと言っていた。今佐々木さんがいるうちに、この問題を解決しておかないと大変なことになりそうだ) 黙々と組立作業を進めながら、佐藤は相談相手を頭に思い浮かべ始めた。

「よー、佐藤、久しぶりだな！」
遠慮しがちに営業している居酒屋に、マスクをしながらも気持ちのいい印象の男性が入ってきた。佐藤のかつての同期であった広野武雄だ。組み立て工場に長く勤めながらもアイデアマンでいろいろ顧客に提案を続けてきた広野は、ずいぶん前にコンシューマエレクトロニクス製品のメーカーである「デイジープロダクツ株式会社」に声をかけられて転職した。
「コロナ始まってからいろいろな人たちと結構音信不通だから、声かけてもらって嬉しかったよ！あ、やっぱりこの店も座席数の制限してるな。こんな広いテーブルに二人だけなんて妙な感じだよ。一応対角線に座っとくか！」
「時期が時期なのに来てもらってこっちも嬉しいよ。ちょっと話し相手が欲しくてさ。いろいろ悶々としちゃって」
と佐藤も嬉しそうに広野を見て言った。
「おー、そういう時期だよな、今は。とりあえずちょっと頼んだら腰据えて話そうぜ」
と広野は要領よく注文をとりまとめて、店員を呼んだ。
(相変わらずちゃっちゃとしてるよな)と佐藤は思った。

二人はビールを飲みながら以前会って以降の情報をアップデートした。広野は佐藤から懐かしい名前を聞くたびに「へー、相変わらずだなー、よかった」と感心していた。そして佐藤は自分が困り果てていること、治具を工場員に頼らずに作る方法を考えていると話し始めた。
「…そっか、あそこの人たちみんなレベル高いから、自分でやれちゃうんだよな。でも今は全員のフルパワーは回せないもんな…」
広野は少し遠くを見ながらビールを一口飲んだ。
「で、お前は治具が問題解決のヒントになると思ってるわけね」
「そうなんだよ。治具に注目したのはいいんだけど、そっから先どうしようかなって思っちゃってさ。外注したら金も時間もかかるし、毎回ラインの内容は少しずつ変わるから、現実的じゃないなって思ってさ」
「そっか…じゃあ、3Dプリンタ使ってみたら？お前3D CAD一時期勉強してたじゃん」 広野が真顔で佐藤の目を見ながらやや抑えめの声で言った。
「えっ」 佐藤はあっけにとられた。確かに3D CADは勉強した。顧客の製品理解に役に立つかなと思ったからだ。自然と質問が山のように出た。
「3Dプリンタで作ったものって、工業目的で使えんの？」
「固定具くらいしか作れないんじゃないの？」
「稼働する器具が欲しいんだけど、動かせんの？」
「頑丈なの？すぐボキッといきそうなんだけど」
「静電気出るんじゃないの？」
広野は大量の質問を繰り出す佐藤が話しきるまで待ってから笑みを浮かべて言った。
「もちろん3Dプリンタ自体はじっくり選ばないとダメだけどさ。それなりの金額の工業グレードのFDM方式の3Dプリンタなら、お高いけど治具としての機能は十分果たすと思うよ。自動車メーカーの生産ラインとかも使ってるらしいし。実は俺の会社は製品デザインの方で違う方式の3Dプリンタ使っててさ。そのついでにいろいろ調べたんだよ。だからまさに治具ならそこの会社の3Dプリンタなら使えるんじゃないかなって思ってさ」
「えっ、自動車メーカーの生産ライン治具に使える3Dプリンタってあるんだ…」
「そうそう、結構前から使ってるらしいよ。もしよかったらそこの営業紹介するよ。性能的に合わなければ切ってくれて全然かまわないし、俺の紹介ならひどい扱いもされないだろ、きっと」
「え、広野、お前そんなに顔が利くの？」
「はは、俺うちの会社の製品デザインのタイム・トゥ・マーケット縮めるのに結構戦ってフルカラーできる3Dプリンタ入れたんだよ。結構高かったからそりゃもう大変だったけど、今はあのマシン無しではこのタイムスパンで製品デザイン完成できないからね。で、今は製品開発部長やらせてもらってるから、そのメーカーの営業からいろいろ情報仕入れてるわけ」
へーっ、と独り言を言いながら、佐藤は広野の破天荒ぶりに感銘を受けていた。そうだ、広野はいつでもアンテナ張って、効率よく最大のリターンを得るためのアイデアを考えていた。アイデアマン広野は健在だ。
「一応言っておくけど、工業グレードの3Dプリンタは高いから、よくよく検討しろよ。最初っから気張って買って失敗したら目も当てられないから、サンプルモデル造形してもらうとか、まずは造形サービス利用するところから始めるとか、それすら時間がもったいないならレンタルするとかいろいろ手段はあるはずだから、よく話聞けよ」
「でもさ、3Dプリンタって造形時間それなりにあるんだろ？それで造形成功するかしないか微妙だって聞いたことあるんだけど」
佐藤はいぶかしげに聞いた。せっぱつまっているところでリスクのある検討はしたくない、という本音があった。
広野はとても冷静に言った。
「いい3Dプリンタっていうのは再現性が高いんだよ。再現性っていうのは、前に作ったものとほぼ同じものができあがるってことだ。だから一晩に３つ同じ造形ジョブで仕込んでおけば、全く同じものが出来上がる。ちゃんと材料のカートリッジさえ仕込んでおけば、造形可能な面積分の治具が1回の造形時間で仕上がるってことだ。どれくらいの造形時間でできるのかは作るものによるから、確かめたほうがいい。でも一晩寝てる間にできあがってるなら、外注に出してもう客先への納品期日が過ぎた頃に治具が届けられるよりずっとマシだろ？だから、絶対いい3Dプリンタを選ばなきゃいけないんだよ。失敗する3Dプリンタなんか買うな」
広野は言葉を続けた。
「いいか、このままじゃ青星は倒れるぞ。俺はもう出てしまった身だけど、あそこの人たちは本当にいい人たちだ。社長も常務もすごくいい人たちだ。俺はお前も大好きだから、困ってるなら助けたい。だから、可能性があるなら試してほしいんだ」
佐藤は広野が思った以上に真剣になってくれているのを悟った。
「お前、DfAM(ディーファム)とか知ってるんだろ」と広野が言った。
「ああ、デザイン・フォー・アデティブ・マニュファクチャリングってやつか。」 佐藤は昔の記憶をたどった。3D CADを学んだ時、アディティブ・マニュファクチャリング(積層造形)に関する本も何冊か読んだ。3D CADができれば立体造形ができるからだ。その中の一つの手段が3Dプリンタで、3Dプリンタの造形方法は下から積み上げる「積層造形」と呼ばれている。
「サポート材とか使ってコンポーネントの間に隙間を作ると、サポート材除去した時に稼働パーツがつくれるってやつ。あと部品点数を減らせるとか。3D CAD習ったときについでに本を読んだよ。でもその通りに作ったところで稼働するパーツを実際作るのはなかなか難しいって聞いたけどね」
「それがさ。俺が知ってる3Dプリンタメーカーのはそれで動くんだよ。稼働パーツの例も実際に作ってる。だから多分そこがいいと思う」
「え、あれ本当なのか。単なる理想論かと思ってた」
「それから、そこの会社のプリンタはクラウドから造形ジョブを送ることもできる。お前が工場現地にいなくても、ジョブだけ送っておいて翌日取り出すこともできる。出張時の急な対応もある程度ならできる」
「え…世の中そんななってるのか…すごいな」
広野は少し間をおいてから、ししゃもを頬張り、モグモグしたあとビールでそれを流し込んで、佐藤を笑顔で見つめていった。
「いよいよ青星もデジタルトランスフォーメーションだな！今流行りのDX、だ、ディー、エックス！後で俺の担当営業の連絡先教えておくからさ、明日にでも連絡しろよ！」
佐藤もつられて笑顔になった。「わかった、すぐに連絡するようにするよ」
「今製造業全員が壁にぶち当たってる。この壁はまともに上ってたら絶対越えられない。越えられないならぶち壊せばいい。これまでのやり方を見直して、根本的に作り替えるんだ。なにしろディー、エックス！だからな！」
二人は「DX！」と言いながらビールを高く掲げた。
そのあとしばらくたわいのない会話で盛り上がったが、時期を考慮してあまり長居せずに店を去った。日にちが変わる前には、広野から佐藤へ営業の連絡先の情報を記したメールが送られていた。

翌日、佐藤は広野が教えてくれた3Dプリンタの営業に直接電話をしてみた。
「あ、広野さんのお知り合いなんですね。ああなるほど、その使い方でしたら弊社だとFDM方式の3Dプリンタが良いかと思います。もしよろしければ、具体的にどんな材料をご利用になられるのがいいか必要な要件をお伺いしたいので、いろいろお聞かせ願えますか？静電気防止とか、耐薬品性とか、耐高熱とか、いろいろご希望があるかと思いますので」
佐藤はいろいろ要件を伝えて、「でも3Dプリンタそのものを自分で動かせるくらいの経験値はないです。3D CADの設計は何とかなると思いますが」と正直に話した。
「あ、では弊社の造形サービスで何度か練習されませんか？うちのエンジニアが3D CADのデータを拝見するところから始めますので。それでご経験を積まれればよいと思います。造形した治具の強度とか特性も確かめられますよ」
そんな選択肢があるのか。なんか狐につままれたような気分だ。

佐藤は早速常務に相談した。常務も客先周りやら納期の心配やらを抱えていた中で佐藤の提案を受けて、「やってみよう」と言ってくれた。造形サービスを使ううちは外注になるので多少時間はかかる。この間は佐々木さんの手も借りつつ、また佐々木さんから治具について学びながら、自分の3D CAD設計の腕も磨きながらと多忙になるだろう。でも確実で具体的な一歩を踏み出した実感があった。

青星工業株式会社が経験するかもしれない
3Dプリンタを使ったデジタルトランスフォーメーション(DX)

■ 3D CADデータを使った治具の作成

3D CADデータを使って3Dプリントすることで、極めて短期間に思い通りの治具を作成することが可能になる。例えば男女の手の大きさによって治具をカスタマイズすることも可能だ。可動式の治具が簡単に作れれば、作業効率の大幅なアップが見込める。 経験を積んで3Dプリンタ本体が扱えるようになれば、治具を含む様様なパーツが大きさによっては一晩、一日といった極めて短時間で利用可能になる。
(参考: DXで効率の高い治具を導入する)

■ 3D CADデータで治具やパーツを管理 – デジタル在庫

3D CADデータから再現性の高い治具やその他部品の造形がいつでも可能になれば、金型の保存や「万が一の時用」の余計な治具/部品のストックは不要に。在庫管理がシンプルになり、スペースが有効に使えるようになる。
(参考: スペースと在庫管理にともなうコストを最小限に)

■ 治具製作時間の削減

治具を作成するのにどれくらいの時間をかけてきたか考えてほしい。もし治具を考えた後制作手段がない場合は、外注することも多いはずだ。ある企業の試算によると、治具を外注に出した場合と3Dプリンタで内製した場合を比較すると、治具の完成日数を14日ほど縮めることができるという。もちろん3Dプリンタでの造形を外注した場合はこれほどではないかもしれないが、14日間といったら、その間にかなりの仕事がこなせるはずだ。さらに、3Dプリンタで作った治具に何らかの不具合があれば、簡単に作り直すことができる。不具合は、作業員の手のフィット感かもしれないし、大きさかもしれない。とにかく少し3D CADデータに修正を加えて再度造形すればいいだけだ。これは売上の向上に大きく寄与するファクターとなるだろう。その時間を使って、もっと製品製造ラインそのものを再構築し、より作業全体を効率化することができれば、仕事の数もより多くこなせるはずだ。

治具にかかる時間の短縮イメージ

■ データの再活用が容易に

企業というものには残念ながら人的資源が代謝していくという特性がある。つまり、優秀な社員もいずれはいなくなる。その時治具のデータなどが3D CADで管理できていれば、担当者が入れ替わっても再活用が容易になる。

■ 治具の部品点数の削減と稼働パーツが可能に

3Dプリンタは「アディティブ・マニュファクチャリング(積層造形)」という方式でモデルを造形する。つまり3D CADデータから作られたモデルデータが3Dプリンタにセットされた後、その下の方から積み上げてながら造形する仕組みだ。これをうまく活用すると、従来の金型製作では作れなかった形が作れるようになる。さらに各パーツをねじくぎを用いずに最初からデザイン上結合してしまうことも可能になるケースが多い。すると最終的には結合作業が必要になったとしても、その工数を減らすことができる。また、精度のよい工業グレードの3Dプリンタを使うと、サポート材などをうまく使って部品間の「隙間」を設定することが可能で、1度の造形で「動くパーツ」を造形することが可能になる。例えば歯車を持つ稼働パーツが作れるのだ。 精度の高い3Dプリンタを選択することは非常に重要だ。データと違うものが出来上がってしまうと、パーツ同士のサイズが違ってしまって、いわゆる「嵌合」がうまくいかなくなる。どうやっても嵌められない、どうやっても浮いてしまう、どうやってもゆるくて固定できないなどの問題を抱えていては、とてもではないが安心して3Dプリンタを使ったデジタルトランスフォーメーションに移行できない。

■ 外部での3D造形から内製へ

今回の主役であった佐藤はまだ3Dプリンタを触ったことがなく、不安だったためまずは造形サービスの活用からスタートするだろう。たとえ3Dプリンタを使ったとしても、外注造形の場合、やはり見積もりを含め多少の日数が必要になるし、中には設計データが漏洩するのではないかと心配する声もあるだろう。 完全内製に移行するには多少の投資が必要だが、その投資効果は非常に大きい。データは外部に流出しないし、何しろ本当に造形に必要な時間だけ待っていればいいのだ。外注のように他の客のために動いている間待つ必要もない。これは市場投入期間を縮め、製造ラインの効率化をするのに非常に重要だ。

■ オンラインで造形スタートと造形準備のシンプル化

3Dプリンタを社内に持つ大きなメリットのうちのひとつだ。ストラタシスの3Dプリンタの多くはGrabCAD Printというソフトウェアに対応している。GrabCAD Printをパソコンにインストールし、3DプリンタをLANにつないでおけば、自分のパソコンから3Dプリンタに直接アクセスできる。しかも3D CADデータをそのままGrabCAD Print上で開いて、プリンタでの造形位置を設定し、そのまま造形キューを走らせることができる。通常3D CADデータをSTLのような3Dプリンタ対応データに変換するのは手間だし、万が一変換後に修正箇所を発見してしまうと、また3D CADデータに戻って修正し再度変換する、という非常に煩わしい作業を繰り返すことになる。GrabCAD Printを使えばその手間を一気になくすことができる。

GrabCAD Printを使って工数を削減

ソリューションとしての「ストラタシス」

工業グレード3Dプリンタ

ストラタシスは「工業グレード」として高機能・高再現性を誇る3Dプリンタを提供している。テクノロジーとしては大きく分けて以下の2つである。

FDM方式：熱可塑性樹脂を使用し、熱で固めていく方法で、単一材料での造形となる。現在21種類の樹脂に対応している。使用したい樹脂に基づいてプリンタを選択する。エラストマー、カーボンファイバー素材、中には宇宙での使用に耐えるものなど、特殊用途の材料も取り揃えている。軽量で治具の作成や頑丈なパーツの作成に向いている。

プリンタ例）

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  F370

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  Fortus 380mc & 450mc

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  F900

PolyJet方式：インクジェット方式で、UVで固まる樹脂をスプレー噴射して造形する。現在30種類以上の材料に対応している。材料を混ぜることで独自の材質を作ることも可能(デジタルマテリアルと呼ぶ)。こちらはフルカラーに対応しており、複数の材料を同時に使用するマルチマテリアル造型も可能。テクスチャーの再現などが可能なので、デザイン要素が多いモックアップに最適だ。

プリンタ例）

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  J55

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  J826

• 
  

  J850

3D CADデータをクラウド上でレビューできる「GrabCAD Workbench」

GrabCAD Workbenchはオンライン上で高セキュリティの空間をメンバーと共有することができるクラウドプラットフォームだ。特定のメンバーだけ招待制で入ることができ、格納された3D CADデータをいろいろな角度からレビューできる。この空間ではデータの書き換えはできないので、安心してデータを関係者に公開できる仕組みだ。無料なのでぜひ取り入れてみたい。

オンラインで3Dプリンタにつながる「GrabCAD Print」

GrabCAD Printはストラタシスの3Dプリンタに直接アクセスできる専用ソフトウェアだ。PCにインストールして使用する。3Dプリンタが接続されたLANを指定することで、リモート環境から3Dプリンタに接続し、造形キューを送ることができる。もはや3Dプリンタ用のデータ形式に変換する手間すらなくすことができ、GrabCAD Print上でのデータ修正も可能だ。

以上、Withコロナの時代に3Dプリンタメーカーであるストラタシスが提供できるサービスの一部を紹介した。ストラタシスではこのほかにもさまざまなサービスを展開しているので、お困りの場合はぜひ一度問い合わせしてみてはいかがだろうか。

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ストラタシスではすでに開催されたウェビナーを録画してご用意しております。簡単にご登録いただくだけで、いつでも好きな時間にご覧いただけます。ご興味ある内容をクリックしてゆっくりご覧ください。

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