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人件費が削減できる
中小企業をはじめ、生産コストの大部分を占める人件費に悩まされている製造現場は多いものです。産業ロボットを導入することで従来手作業で行なっていた工程を自動化できるため、人件費を抑えることが可能になります。

たとえば、複数の作業員で分業して行なっている工程を1台のロボットに一元化して対応することも可能です。

人件費を削減することによって元々人件費の安い東南アジアなどの地域で生産される廉価な競合製品に対抗できるようになるため、経営状況が改善することが期待されます。


生産性が向上する
人間は24時間365日働き続けることは難しいため、人間の労働力だけで生み出せる生産量には限界があります。また作業員の習熟度によっても生産性は大きく左右されます。

一方、産業用ロボットであれば、プログラムされた一定の動きを続けることができるため、作業量と作業スピードを向上させることができます。

またロボットであれば営業時間内はもちろん夜間などの営業時間外にも作業を自動的に継続することができるので、生産性が大きく向上するでしょう。生産性を向上させることで、経営状態が改善され事業拡大を目指すことも可能になります。

危険な作業を人がしなくて済む
製造現場では長時間続けるのが難しい作業や有害物質が発生する作業など、人間にとって過酷な条件も多いものです。

一方、産業用ロボットであれば、現場環境に合わせた仕様で設計・導入することができるため、人間にとって過酷な作業も難なくこなすことができます。

このように産業ロボットが危険な作業を代替することで、製造現場の過酷な労働環境を改善させることができます。

人手不足を解消できる
少子高齢化が加速している昨今、人手不足に悩む製造現場は多いものです。産業用ロボットを導入することで人手不足を補うことができます。

たとえば垂直多関節ロボットなどを駆使すれば、従来のロボットでは困難であった熟練工の繊細な腕の動きも再現可能です。

熟練工のスキルをロボットで再現することで、作業員の高齢化や属人化による技術継承問題を解消することができるというメリットがあります。


作業の質が担保される
人間の手作業には体力と時間に限りがあります。またその日の健康状態や長時間労働によって製品の仕上がりにムラが生じたり、集中力の低下によるミスや事故が起こりやすくなったりする可能性もあります。

一方、産業用ロボットはプログラムされた一定の動きを繰り返すことができるので、作業の質を一定に保つことができます。

そのため人間の手作業を産業用ロボットで代替することによって品質管理や納期管理がしやすくなるというメリットがあります。

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ロボットと関係性の深い「AI」についても、もう少し詳しく掘り下げていきましょう。

AIとは、「Artificial Intelligence（人工知能）」の略語で、しばしば人間のような知能・学習能力を持つコンピュータのことを指すと説明されがちです。本来は動物や人間など自然に産み出された知能（自然知能）に対し、人工的に作り出された、ある種の賢い判断や行動を行えるものを意味します。

現代科学で人工知能を実現できる方法が、ほぼコンピュータ、ないしコンピュータプログラムに限られるため、上記のような説明となると思われますが、例えばアシモフのSF小説に登場するロボットの人工脳は、培養液のような中で製造される描写があり、半導体で構成される現代のコンピュータとはかなりイメージが異なるようです。


もともと「コンピュータ」は「計算機」という意味だったのですが、今や複雑な計算と認識、分析、判断を行えるものとなり、それゆえにコンピュータという言葉そのものが人工知能を表すように変化しているとも思われます。

また、「人間のような」という部分についても、AI、人工知能が必ずしも人間のような思考形態を行う必要も、また必然性も本来ありません。そもそも、半導体という人間の身体、脳を構成するタンパク質などから成る生物細胞とは全く異なる要素で作られたコンピュータが、人間と同様の思考を行える保証はないです。あくまで人間の思考を元に考えられたプログラムを組み込むことで「人間を真似た」思考を模倣しているだけとなります。

現在のAIのほとんどは、プログラムしやすい特定の目的に特化して作られた「特化型人工知能」と言われるものになります。チェスや囲碁、将棋で人間の世界チャンピオンと対戦するようなAIがその代表例の一つと言えるでしょう。
現代社会の様々な場面で活躍する、画像処理や音声認識、自然言語処理を行うAIも基本的に特化型人工知能になります。
人間の代わりにさまざまなことを実行してくれるApple社の「Siri」やお掃除ロボット、Google社の自動翻訳などに代表されるように、私たちの生活の身近なところで「特化型人工知能」と呼ばれるAIは画期的な役割を果たし、私たちの生活をより良いものにするために日々使われています。

対して、さまざまな問題・課題に対して、自ら柔軟に認識・判断を行えるAIは、「汎用人工知能」と呼ばれます。汎用人工知能は、様々な分野での活用が期待されていますが、現在の技術では、汎用人工知能の実現はしていません。

人間は、これまでの経験や知識、または想像力などを様々に駆使し、未知の事態に対しても柔軟に対処することができます。AIには、このように現実の様々に複雑な問題への対応がしばしば期待されるため、「人間のような」という言葉が冠せられるのかも知れません。
そして、人間と同等、あるいは人間以上の重要な判断を行えるAIに対し、人は何かしらの感情や意識、感性などといった「人間的な要素」を望むのでしょう。


さらに近年では、「深層学習（ディープラーニング）」と言われる人工知能に対する機械学習の方法の一つが多く使われるようになっています。
この技術は、生物の神経細胞とそれによる神経ネットワークを模倣したニューラルネットワークを多層にして用い、そこに大量のデータを流し込み、入力されたデータのパターンに応じた望ましい出力が得られるよう、学習をさせる方法です。
人間が複雑なプログラムを考える必要がなく、とにかく大量のデータを用いられれば結果が得られることから、現代のデータ社会において非常に多く使われるようになりました。
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実際に3Dプリンターを導入後、造形時間を短縮するにはどのようなポイントがあるのでしょうか。ここでは、出力を完了させる時間の短縮と、設計開発全体の時間短縮の主なコツに分けて解説します。

出力を完了させる時間短縮のコツ
・3Dプリンターの設定を調整する
3Dプリンターの速さを決める要素で紹介した設定の調整で出力の時間短縮が可能です。ただし、設定の調整で速度を速めた場合、デメリットが発生する場合もあるため注意が必要です。

例えば、積層ピッチを0.1mmから0.3mmに変更すれば出力の速度は上がります。しかし、積層痕が目立ち造形されたモデルの精度は落ちるため、繊細を求めるものや複雑なモデルの作成などには向いていません。

また、ヘッドスピードの速度を速めた場合は、表面が粗くなるうえに機器への負担が増加する可能性があります。その他にも、充填率を下げれば試作品自体の強度が弱くなってしまうでしょう。


設定変更による速度アップは何かしらのデメリットとのトレードオフになるケースがほとんどです。そのため、社内での確認用だけで使う、表面部分や外壁部分など目に触れる部分の速度は落とすなどの工夫も欠かせません。

・サポート材とモデル材のノズル切替を少なくする
サポート材とは、出力するモデルが複雑な形状であったり、空中に浮いている部分があったりした場合に、出力中に自重で潰れるのを防ぐために設置する土台です。モデル材（出力するモデル自体の素材）とサポート材のノズル切替を少なくすることで、時間短縮を図ることが可能です。

・大きなサイズのモデルはパーツ分けする
大きなモデル、具体的には1辺が50cmを超えるモデルを出力する場合、1回の工程で出力してミスがあった場合は、最初からすべてやり直しになります。また、単純に大きなモデルは出力に何十時間もかかる可能性も高いため、複数のパーツに分けて出力する方法がおすすめです。ミスの修正も少なくなり、コスト削減にもつながります。

設計開発全体の時間短縮のコツ
・3Dプリンターを活用できる人材の雇用・育成
3Dプリンターを活用し、試作品やモックアップなどの設計から完成までの時間短縮を実現するには、3Dデータの作成、データ編集などの知識を持った人材が欠かせません。さまざまな種類のある3Dプリンターから適切な種類を選択し、効果的に活用できる人材の確保もしくは育成も進めていかなければすべて内製による時間短縮は難しいでしょう。


3Dプリンター出力サービスを活用する
3Dプリンターでの出力を外部サービスに依頼するのも1つの方法です。社内に3Dデータを作成できる人材がいなければ、専門知識を持った外部スタッフが最適な出力を行います。用途に応じてさまざまな印刷方法を駆使できるため、自社で3Dプリンターを維持管理するコストの削減も可能です。

また、3Dデータではなく、2Dの図面しかない、イラストしかない、といった場合でも、3Dデータ作成からの支援も可能で、迅速な3D出力を実現します。
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ここでは、ステッピングモーターの一般的な長所と注意点を紹介します。

ステッピングモーターの長所
ステッピングモーターの主な長所は以下の4つです。

正確な位置決めが可能

ステッピングモーターの回転角度はパルス数に比例します。2相ステッピングモーターの場合、1.8°づつ動きます。

停止時の自己保持力が優れている


ステッピングモーターは、停止時に一定の電流を流すことで、保持力を発生できます。
※通電していないときにもローター磁石の吸引力による保持トルク（ディティントトルク）があります。
高トルクを実現できる

ローターに永久磁石を採用しているので高トルク。
駆動方式や巻線仕様により、「高速・高トルク」「低速・低トルク」といったねらった速度域で高トルクとすることが可能です。


HB型なら分解能が高い

分解能とは、モーターの1回転をステップ角度で割って求められる数値のことで、1パルスあたりにモーターがきざむ回転角度を表します。
例えば1000p/revの分解能を持つ場合、モーターの1回転（360°）を1000分割できるということになります。 分解能が高くなるほどモーターの位置決め精度も良くなり、より細やかな動作制御が可能です。

ステッピングモーターの注意点
ステッピングモーターには専用の駆動回路が必要となります。
尚、駆動条件や負荷状況によってはイレギュラー状態となり、振動/騒音/脱調といった事象になることがありえます。

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汎用フライス
汎用スライスは主に角材やプレートを切削加工する機械です。主軸に工具を保持し回転させ、テーブルにジグで固定したワークを加工します。軸の動作はハンドル操作によってXYZ軸の３軸を動かして切削加工を行います。ハンドルには目盛りがあり、この目盛りを目視で確認しながら必要な量だけハンドルを回し加工を行います。工具の交換は手動で行います。クーラントの自動吐出などもなく、切削油はハケをつかってワークに油をさします。切粉の処理についても手動でハケを使って回収します。

移動軸は摺動面となっており定期的に油をさすメンテナンスが必要です。また、安全カバーなどもなく加工時は怪我のないよう注意が必要です。切粉が飛んでくることもあるのでゴーグルの着用が必須、さらに主軸回転に服や手が巻き込まれないように注意しなければなりません。もちろん、NCマシニングセンターの様な補正機能はありませんので、熱変位や工具長などはオペレターによる調整が必要です。したがって、加工品の品質や加工時間はオペレターによって異なり、生産品質は属人化します。


ボール盤
ボール盤は穴あけ加工に特化した汎用機械です。主にプレートや角材に穴加工を行います。主軸にドリルを搭載し、ハンドルを回しながらZ軸をおろして穴あけ加工します。穴あけ時にトルクを変更するのに主軸上部のベルトを手動で交換します。見た目はフライス盤と似ていますが、Z軸のみの稼働で、X軸Y軸はありません。


汎用旋盤
汎用旋盤は丸材やピンを加工する機械です。主軸にワークを保持し回転させ、固定された工具をXY軸の2軸をハンドルで操作して切削加工を行います。汎用フライスと同様にハンドルに目盛りがあり目視で確認しながら加工を行います。汎用フライス同様カバーがないため、切粉の排出や油、安全性についても細心の注意が必要です。

ワークを保持する際にチャックハンドルを使用してクランプ、アンクランプを行います。このチャックハンドルを刺しっぱなしにしての主軸回転による事故が多発しているため、チャックハンドルを必ず取り外すということを指差し確認して使用してください。熟練工になるとX軸・Y軸を同時にハンドル回転させ加工時間の短縮をはかることも可能です。

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