加工現場における標準化と技能伝承セミナーの概要
先日、「品質と生産性を改善する金属加工技術の標準化と伝承」というタイトルのセミナーで講師を務めました。
内容は主催者側の意向に合わせたものでしたが、こちらのホームページで取り扱っている技術面でのお話しにも沿うところが結構ありました。そこで、お話しした内容を一部ご紹介させていただきます。
なお今回の内容は、講師である私の専門分野である金型メーカーや部品加工メーカーでの事例を題材にしております。
また加工現場については、特にマシニングセンターを使った切削加工の現場にスポットを当てた内容になっております。
それでは、どうぞ。もしよろしければご覧ください。
加工現場における標準化の必要性について
それでは、まず「加工現場における標準化の必要性」から見ていきたいと思います。
標準化は、品質と生産性を維持・向上していくために必要な取り組みになります。また近年、特に標準化が必要な理由として、分業体制が主流になっているという事情があります。
加工現場では、主に次のような理由で分業体制が採用されています。
- 個々の作業に必要な技能習得期間を最短にするため。（まず多能工よりも単能工を一人前に育成して実戦投入したい）。
- 機械稼働率の最大化（例えば、CAMと機械オペレーターを分業することで、出来るだけ機械を止めず、次々とワークを仕掛けられるようにしたい）。
- リードタイムの短縮にもつながる（コンカレントエンジニアリング）
標準化されていない現場の事例として、例えば、CAMと機械のオペレーターが分業されている現場において、CAMオペレーターごとに、使用するドリルやエンドミルの径・種類などに個人差があったり、その日の気分で変えていると、とたんに後工程である機械の段取りの効率性は低下します。
ですから、個人差が大きくなるほど、特に工程間の受け渡しなどでデメリットが大きくなります。これは全ての工程間で言えることです。例えば、加工と検査の間などでも同様です。
したがって、品質と生産性を維持・向上させることの天敵は、現場に「個人差が蔓延する」ことだとも言えます。
工程間だけではなく、個々の工程の中で見ても、やはり個人差があることは望ましくありません。特に切削・研削・放電などの加工の出来栄え品質は、手順に大きく影響を受けるため、しっかりと標準化しておく必要があります。
また製品原価につながる加工時間の点からも、個人差があると、加工を担当する者によって原価に違いが出来てしまうため望ましくありません。やはり標準化し工数にバラツキを生まないよう管理するべきです。
では、ここから切削加工にスポットを当てて、加工現場における標準化を行うポイントを、作業工程ごとに見ていきましょう。
工程ごとの標準化のポイント
標準化のポイントを見ていくにあたり、工程は次の５段階で見ていきたいと思います。一番メインになるところは、2.の段取り作業と、3.の加工作業になると思います。
- 準備作業（工程検討）
- 段取り作業
- 加工作業
- 仕上げ作業（バリ取り）
- 検査作業
では、まず最初にお伝えしたいのが、加工現場での標準化は、次の３つで整理するという点です。
- （作業の）手順
- あるべき状態
- 急所
概ねこの３つで押さえておけば、重要なポイントを押さえた標準化ができるということになります。
まず最初は、①作業の手順、これは作業の順番を、作業する人全員で同じにして、出来栄え品質を安定させる目的があります。
次に、②のあるべき状態、これは個々の作業において、望ましい状態を見える化して共有する目的があります。
最後に、③の急所ですが、これは、もしこれをやってしまうと重篤なミスや不具合につながってしまうという状態を共有化します。
この３つで整理することで、切削加工や研削加工、放電加工などを標準化することができます。
書面にすると、下の表のような感じになると思います。手順を定め、個々の作業ごとに、必要であれば「あるべき状態」と「急所」を見える化するイメージです。
では、まず最初は、準備作業から見ていきます。
準備作業（工程検討）の標準化のポイント
では、まず最初は、準備作業の標準化のポイントから見ていきたいと思います。
ここで重要な点は、どの機械を使うかなど「工程検討」から標準化することです。この作業での標準化のポイントは「標準化3原則」のうち「①手順」を明確にすることです。
様々な選択肢にぶつかるため、フローチャート形式などで標準化します。
様々な選択肢ということで、例えば、次のような検討テーマがあると思います。
- 放電加工は精密な精度が出しやすい反面、粗くていい加工においても、どうしても時間がかかってしまいますので、「切削加工でいくのか、放電加工でいくのか」といった選択肢があります。
- 機械加工は「大は小を兼ねない」といった前提がありますので、「大型機を使うのか、それとも小型機で加工するのか」といった選択肢があります。
- 主に荒取り加工の内容によって、「剛性マシンを使うのか、精度マシンで軽切削するのか」といった選択肢があります。
- 両方使えるという人であれば、「汎用機か、NC機械か」といった選択肢もあると思います。
このように切削加工においては、まずどのような加工内容があり、そこにどの機械を使うかといった選択は、個人差が生まれる変化点になるため、しっかりと標準化します。
なお、知識の伝承ポイントの事例として、穴あけ加工しかないプレート加工でも、リーマ穴のピッチ精度が必要な場合、スケールフィードバック機能のついたマシニングセンターで加工するなど、それぞれの機械の特徴・特性は、機械選定の重要なキーになるため、知識の伝承ポイントになります。
段取り作業の標準化のポイント
次は、段取り作業になります。
ここでの標準化のポイントは「標準化3原則」のうち、普段の業務では「②あるべき状態」と「③急所」を重視します。
「①手順」は新人の初期教育で使われることが多く、熟練になるほど見なくなる傾向があります。したがって日常的に確認するのは「②あるべき状態」と「③急所」の資料だけになってきます。
さて「①手順」の標準化は、作業段階に分けて行います。
例えば、マシニングセンターの段取り作業の一例として、このような作業があると思います。
- ワークの下準備（合いマーク、向きの確認など）
- 工具のセッティング（ミーリングチャック締め方、振れの確認、コレット）
- ワークの機械へのセット
- 機械の操作（平行出し・基準位置決め・工具取付・データ準備など）
- 最終確認（関所）
これらの作業ごとに、手順を標準化するということになります。例えば、「工具のセッティング」のところでは、ミーリングチャックの締め方や、振れが出ていないかの確認方法、コレットの痛み具合を確認する方法などを標準化します。
「①手順」と「②あるべき状態」の関係について
ではここで、「機械の操作」作業を題材として取り上げ、「①手順」と「②あるべき状態」の関係を見ていきたいと思います。
「機械操作」作業では、次のような手順で作業を行うと思います。
- ワークをクランプする
- ワークの平行出し
- 基準位置決め（XYZ）
- 使用する工具のセット
- 工具長補正の入力・確認
- 工具径補正の入力・確認
- NCプログラムの読み込み・確認
- 空運転による確認
そして標準書の方では、このそれぞれに、「あるべき状態」を、写真や図で示すということになります。
また、NCプログラムの読み込み・確認においては、もしこのような間違いがあると、致命的な問題を引き起こすといった、「③急所」を示します。例えば、似た名前の別のプログラムを読み込んでしまうなどの事例があると思います。
例えば、下のマンガ図のような、早送りで機械をぶつけてしまうといった致命的なミスが起こり得るということです。
このように、まず「①手順」を明確にする、次に「②あるべき状態」と必要に応じて「③急所」を示す、切削加工においては、この３つで標準化のポイントを押さえるといった方法が適しています。
下図は「②あるべき状態」と「③急所」をセットで示した事例なのですが、マシニングセンターの段取りで、松葉クランプを使った場合の例です。
まずあるべき状態は左の図のように、松葉クランプの後ろ側の方が高くなっていて、ネジはできるだけワークに近くなっていることが理想です。
一方、これは絶対にやってはいけない急所として、後ろ側が低くなって、正常に押さえられていない状況です。実際にこれは企業さんんであった事例です。
よく多いのが外国人のオペレーターの方に、ここまできちんと教えられていないというケースをよく見かけます。
このように、やってはいけない事例を示すことで、はじめてあるべき状態の根拠が理解できます。なぜこのようにするのかということです。
イレギュラーが起こった場合への対応
さてここで、段取り作業中における「イレギュラーが起こった場合への対応」ということで、バイスクランプと松葉クランプ、それぞれの場合で見ていきたいと思います。
まずバイスクランプの場合、基本は、ワークの上面をダイヤルゲージで水平確認をして、さらに裏に敷いたパラレルブロックが動かないかの確認をするのがセオリーですが、イレギュラーが起こった場合、ワークの直角が出てなかったときなど、上面の水平が例えば規定値よりも狂っていたとき、どのような処置をとるか、この規定値そのものや、対処の仕方に個人差が起こり得たりしますので、ここはきちんと標準化しておくべきです。
また松葉クランプの場合、ワーク側面の基準面の平行をとっているとき、これもイレギュラーとして、側面のフライス面が大きく反っていたときどうするか、これも対処の仕方に個人差が起こりますので、やはりきちんと標準化しておくべきです。
このようにまずは、何も問題が起こらない前提で、手順を標準化しますが、ある程度の頻度で発生するイレギュラーについては、やはりここも標準化しておくことで、出来栄え品質や効率性も、大きな違いを発生させずに作業できるということになります。
特殊な事例
あとは特殊な事例として、鋳物や溶接製缶品ワークのクランプ作業があります。
振動防止のための補強や捨てびき加工など、独特なノウハウがあります。
クランプや補強の良し悪しが、加工性の良し悪しに強く影響するため、自社固有のノウハウとしてしっかりと標準化します。
「②あるべき状態」を標準化する事例
先ほど出てきた「機械操作」作業の中の手順にあった、「使用する工具をセット」する作業においての「②あるべき状態」の事例を紹介します。
標準書には、「あるべき状態」として、次のようなことが書かれると思います。
- 正しい種類の工具が取り付けられている
- 正しい直径の工具が取り付けられている
- 使用が許可された摩耗状態の工具が取り付けられている
- 指定されたミーリングチャックに取り付けられている
- 指定された突き出し長さになっている
- 工具に芯ブレ（振れ）が出ていない
- 数値で示す（0.005ミリ以内など）
事例として「工具に芯ブレ（振れ）が出ていない」などに技能の伝承ポイントがあると思います。例えば、ミーリングチャックの締め方や締めた後の確認方法などです。
ただ近年は、非接触の工具長測定器などを使うことで、振れ確認の自動化が進められています。
一方、バイスで締めた後の樹脂ハンマーで叩く作業も、標準化の重要なポイントです。まさに下のマンガのとおりのことがよくあります。
ここも、正しい叩き方を標準化します。
バイス段取りにおける樹脂ハンマーの叩きかたについて、基礎教育されていないという現場は意外と多いです。望ましい叩きかたは下図のとおりです。
この図のように、真っ直ぐ水平に当てるということです。
したがって、先ほどのマンガのように、振りかぶって叩いていると、このように水平に当てるということはできないということになります。
ちなみに、そこまで思いっきり叩かないとワークの水平平行が出ないというのは、これも実際にあったことなのですが、バイス自体が反ってるなど別の問題が起こっていることが多いです。
それと、ワーク上面のどこを叩くかですが、真ん中だけを叩くのではなく、下図のように左・右・真ん中を順に均等に叩くことで、ワークの水平を維持させながら、底のパラレルブロックに押し当てるように叩きます。
このように、意外とマシニングセンターの段取りにおける樹脂ハンマーの使い方というのは、個々の作業者にお任せ状態になっていることが多いので、ここは標準化に加え、教育の要素が強いですが、しっかりと標準化して個人差を生まないようにしておくべきです。
加工作業の標準化のポイント
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