粒状の製品の数を数えて、決まった数だけケースに詰める…。 言葉にすると単純な作業なんですが、これが意外と厄介なんですよね。
※この記事は、以前公開していた内容をもとに、加筆・再編集したものです。
時短設計®士 けたろーです。
省力化の本質は、時間をつくることだと思っています。 でも、時間ができたからといって、何かが変わるわけじゃない。 大事なのは、その「生まれた」時間で何を考えるか。 あるいは、何に気づくか…。
このブログは、そのための「余白」のつもりで書いています。
さて、今回の記事は…
「数を数えるだけ」のはずが、現場を悩ませる理由
十数年前、包装受託業務をされている会社様から、こんな相談をいただきました。
粒状の製品を規定数、数えて、
専用のケースに自動充てんしたい。
手作業を機械化したいのだけど…。
今は数名のスタッフで対応していて、人件費が嵩んでしまっているのを何とかしたい…。 そんなご相談でした。
数名がかりで、目視と手作業で数える。 ミスも出るし、何より人がいないと回らない作業です。 これを機械化できないか、という依頼でした。
この案件の最大のテーマは、どのように決まった数を安定して数えるか？ ということでした。
きちんと計数できなければ、機械として成立しません。 ここが成立しないと、機械化する意味がなくなってしまいます。
第一案： 高さで数えようとして、ぶつかった壁
対象となる製品を送ってもらって、まず思いついたのが「筒状の中に製品を入れて、積み上がった高さで数を計る」という方法でした。
さっそく簡単なモック（模型）を作って検証してみました。
一見、うまくいきそうに見えたんですけど、筒へ何度か入れ直し、よく観察していくと、致命的な問題が見えてきました。 製品の形が、ラグビーボールのような楕円形で、しかもサイズが不揃いだったんです。
これが大きさも形状も一定な製品なら、この方法でも十分に成立したと思います。
でも、形も大きさも不揃いで、且つ楕円形上だと、筒への入り方によって積み上がる高さが変わってしまう。 高さがわずかに変わるだけで、累積誤差が生まれて、１〜２粒の誤差は普通に出てしまう可能性がありました。
結局、きちんとした計数ができないので、この方法は却下しました。
第二案：胃薬の杓子から着想を得た「枡計量方式」
次に考えたのが『くぼみ付きの杓子』でした。 これは、地方の薬メーカーで昔から使われている胃薬の玉数を数えるための方法から着想を得ました。
プレートに規定数の穴を開けて、そこに粒を流し込めば、形状が不揃いでも数を確定できるんじゃないか？
そう考えて、これもモックを作って試してみました。
感触は良好だったので、この方法で進めることにしました。 これは一種の「枡計量方式」です。
このとき大事にしたのは、単に「数えられるかどうか」だけではなく、機械として現場で運用していくための、確実性と再現性です。 毎回、安定して確実に計数できること。
第一案の高さ計測方式を却下した理由も、実はここにあります。
第一案での積み上がる高さが毎回変わる可能性がある…。 ということは、必ず同じパフォーマンスを再現できるとは限らない、ということです。
こと、『規定数を数えるという』と機能については、毎回同じ結果がでなければ、機械としての信用にかかわります。
モックの段階でうまくいっても、それはあくまで机上の確認です。 実際の運用条件に照らし合わせたときに、本当に成立し、都度安定した結果が得られるかどうか？
ここを詰めておかないと、現場に導入したあとで「思っていたのと違う」ということになりかねないのです。
処理能力を上げるために、２個同時処理という発想
方式が決まったところで、次にぶつかったのが処理能力の壁でした。
お客様からは「毎分これくらいの処理能力がほしい」という要望があります。 今回の場合、この方法を使って、実際、どのように処理能力を満たすか、ということがテーマになりました。
あれこれ検討を重ねた結果、たどり着いたのが「２個ずつ同時に処理する」というアイデアでした。 並列で２つ処理すれば、単純に処理能力は２倍になります。
計数部と充填部を組み合わせて、最終的にできあがったのが自動計数・充填装置です。 作業スタッフは専用のハカマ（受け治具）にケースをセットするだけ。
計数された粒製品が、そのケースへ自動で充填されていく、という流れになりました。
実際の動作は、こちらの動画でご覧いただけます。
余談ですが…。
この頃のボクはまだ設計に携わっておらず、設計や図面を描く部分は外注していました。 でも、このアイデアの部分は、外注先の設計者が出したものではなく、うちのアイデアによるものです。
現在、設計、図面描きは自前になりましたが、この件に限らず、アイデアを考え、それに基づいてモックをつくって検証し、方向性を決めるという仕事のスタンスは変わってないです。
リリース後、しばらくして起きたアクシデント。
機械が完成し、現場でしばらく順調に使っていただいていて、安心していました。 でも、それは長くは続かなかったんです…。
ある日、「計数にミスが起きている」という連絡が入りました。 規定数が入っているはずのケースに、実際は数が足りていない、というクレームでした。
調べていくと、重大なことが見えてきました…。
扱っていた計数対象の粒状製品は、糖衣がかかったものでした。
依頼を受けた当初のサンプルとしていただいていた製品には、多少の不揃いはあるものの、大きな問題は感じられませんでした。 そのサンプルをもとに計数方式を検討し、機械を設計。
試運転用のサンプルでも十分に動作確認を行い、現地でも検証を重ねた上でのリリースでした。
それでも、問題が起きた…。
サンプルと実際との違い。
原因をたどっていくと、製品そのものが悪いわけではなく、どうやら、原料として受け入れた製品に混じっている「糖衣の欠片や塊」に起因しているようでした。
原料として入荷された製品は、欠片や異品を選別することなく、そのままホッパー（原料をためる部分）へ投入される運用になっていました。
計数用の穴に製品が入る際、その欠片や塊も一緒に入り込んでしまい、センサーがそれを製品として拾ってしまう…。 これが計数ミスの正体でした。
原因が特定できたので、先方に、『投入時に、欠片や塊の混入自体を未然に分別できないか？』と提案しました。
なのですが… 糖衣の製法上、混入は避けられないとのこと。 また、原料出荷時に、選別するのはコストの問題があってできないとの回答でした。
機械を改造すれば何とか対応できる可能性もあったのですが、『不良物を１００％除去できます』とは言い難く、また、先方の予算の都合もあって、残念ながら、稼働を終えるという結論に至ったのでした。
この失敗で痛感したこと。
この一件で得た教訓は、「バックグラウンドをよく知っておく」ということでした。
概ね、開発の依頼を受ける際に、最初にいただくサンプルは、『きれいに整った状態のもの』が多いんです。
「サンプルだからきれいなものを渡そう。」という気持ちは理解できます。 でも、それは同時に厄介な状況を生んでしまう可能性があります。
サンプル品が、本番で使用されるものと全く同じなら問題はないです。 でも、たまにサンプルに「試作の要素」が含まれていて、実稼働の状態とは異なるという場合があります。 その状況が発生すると、機械の本番稼働時に支障がでてしまうことがあります。
言い訳にしたくはないのですが、設計する側として「サンプル品＝本番で使用される正規品」という理解で設計を進めていきます。 今回の案件では、「欠片や塊が混じることがあります」というバックグラウンドの情報を最初に共有いただけていれば、対策を織り込んだ設計ができたかもしれません。
これが、この案件で痛感したことです。
この時の教訓を経て、今は、きれいなサンプルだけでなく、あえて「状態の悪いもの」もサンプルとしていただくようにしています。 それに加えて、サンプルが本番品と同等であることを念を押して確認するようにしています。
粒状の製品を数えて、詰める。
文字にすればシンプルな作業でも、製品の形状や状態ひとつで最適な方法はまったく変わってきます。 その背景には、さまざまな条件や、状態が隠されています。 それをできるだけ丁寧に聞かせていただく。
それが、機械の機能を成立させていくための、最良な方法だとボクらは考えています。
もし「うちの製品、どう数えたらいいか分からない」「導入したはいいけど、思ったように動いてくれない」という悩みをお持ちでしたら、状態の良くないサンプルも含めて、一度現状を聞かせてください。
ここまで読んでくれてありがとうございます！
読んでみて、気になったことがあれば。
機械の話でも、現場の悩みでも、「こういうことって相談できますか？」くらいの温度感で大丈夫です。
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