セル生産方式とは？ - リーン生産方式

セルラー生産方式とは、複数の生産工程を単一の製造セル内に集約した生産システムです。米国では、1,000以上のシステムが稼働しており、製造レイアウト部門では8,000人以上の従業員が働いています。このシステムは、段取り時間、在庫コスト、生産プロセスの簡素化を実現します。セルラー生産方式に関する様々な側面については、こちらのブログで詳しくご紹介しています。それでは、早速始めましょう！

セル生産とは何ですか?

セル生産方式では、機械とワークステーションを「セル」状に配置して製品を製造します。単一のセル内に小型生産ラインを構築することで、効率性と柔軟性を高め、無駄を削減します。この戦略は、リーン生産方式の重要な要素です。リーン生産方式は、無駄の排除、顧客価値の優先、そしてプロセスの継続的な改善に重点を置いたシステムです。セル生産方式では、自動車用バルブボディ、航空宇宙用ブラケット、医療機器用ハンドル、電子機器用ヒートシンク、自転車用ハブなどの製品が製造されています。

リーン生産方式の種類

リーン生産方式では、廃棄物とコストを削減し、効率を高め、製品品質を向上させるために、さまざまな手法が用いられます。具体的には以下のとおりです。

• ジャストインタイム (JIT) 生産。
• 継続的な改善のためのカイゼン。
• 職場の組織化のための5S。
• プルシステム用のカンバン。
• ミス防止のためのポカヨケ。
• 生産の平準化のための平準化。
• プロセスフローを視覚化するバリューストリームマッピング。
• エラー検出と修正を自動化する Jidoka。

セルラー生産の定義方法

これは、機械や設備をセルと呼ばれる専用のワークステーションに組み合わせて、類似の製品を生産するリーン生産戦略です。

ワンピースフロー

ワンピースフローはシングルピースフローとも呼ばれ、一度に1つの製品のみが生産ラインを通過し、大量生産されないリーン生産方式です。

セルラー製造の例

一般的な例としては、自動車組立ライン、電子機器製造、カスタム製品の製造などが挙げられます。

セル生産方式と従来の組立ライン

セル生産方式と従来の組立ラインには次のようないくつかの違いがあります。

フローとWIPの違い

従来の生産ラインでは標準化された製品を生産します。一方、セル生産方式ではバリエーションのある製品を製造します。例えば、各作業セルは製品に使用される単一のサブアセンブリを生産し、部品ファミリーを利用してサブアセンブリのバリエーションを形成します。

柔軟性と製品ミックス

セル生産方式は、製品構成の柔軟性が高く、小ロット生産にも対応できます。従来型の組立方式は、大量生産や単品生産に適しています。セル生産方式は、迅速な再構成が可能で、様々な製品タイプに対応した品質管理を統合できます。一方、従来型の組立レイアウトでは、材料フローが長くなり、製品構成の柔軟性が低下します。

品質と手直しの取り扱い

セル生産方式は、品質管理と手直しをより効率的に行います。関連する機械と多様な技能を持つ作業員をセルに統合し、個別に検査を行うのではなく、欠陥に対してチーム全体で即座に責任を負います。従来の組立工程では、欠陥品は多くの場合、別々の手直しステーションに送られます。

切り替え時間

セル生産方式では、段取り替え時間が短縮されます。セル生産方式では、特定の製品群に合わせて設備を配置し、段取り替えを迅速化できます。一方、従来の組立工程では、機械の大幅な調整や再構成が必要になることがよくあります。

コスト比較

セル生産方式は、材料処理、仕掛品（WIP）在庫、段取り時間、リードタイムの​​削減により、よりコスト効率に優れています。一方、従来の組立工程では、大型の専用機械を用いた工程レイアウトが採用されています。

細胞生産が最も効果的に機能するとき

セル生産が最も効果的に機能する条件はいくつかあります。

繰り返し部品ファミリー

同じ部品をファミリーにグループ化し、そのファミリーごとに効率的なCNC加工ワークセルを作成します。これにより、最も重要な加工ステップを実行し、移動時間と段取り時間を短縮できます。

重複ルーティング

単一のセルで、同じ加工手順と経路を持つ部品群を、同じ機械内で異なるオーダーで効率的に処理できます。これにより、柔軟性とリソース利用率が向上します。

ショートタクト、小ロット

セル生産方式は、連続した一品生産フローです。これは、頻繁な小ロット生産や短納期に非常に効果的であり、生産ニーズへの迅速な調整を可能にします。

コンパクトパーツ

小型部品の生産のために機械と作業員を小さな専用ユニットにまとめた単一セルは、従来の製造よりも効率的です。

セルラー生産レイアウトの種類

セルラー製造にはさまざまなタイプのレイアウトがあり、次のようになります。

U字型セル

このセルでは、機械がU字型に配置され、コンパクトで省スペースなレイアウトを実現しています。作業員間の高度なコミュニケーションと連携が求められる製品製造に使用されます。作業員を密集させて配置するため、スペース効率の高さから最も一般的なレイアウトとなっています。

I-/線形セル

このレイアウトでは、機械は直線状に配置されています。これは、一方向に移動する単純で連続的な操作を必要とする製品に使用されます。

O-/ケージ細胞

機械が円形に配置されており、同じ機械を複数回通過させる必要がある製品に使用されます。すべての機械を操作する熟練した技術者がいます。

L/T/S/Z シェイプ

L字型はシンプルなプロセスシーケンスで、シンプルな製品に使用されます。T字型は異なる供給源からの材料に使用されます。S字型は障害物を回避し、生産フローを維持するためのものです。Z字型はS字型と同様に、障害物を回避して移動するためのものです。

セルラー生産レイアウトの例

これらのレイアウトの実際の例をいくつか示します。

• U字型は、民生用電子機器の最終組み立てに使用されます。
• I字型は簡単な加工工程に使用されます
• ケージセルは、複雑な仕上げ工程を要する製品に使用されます。

セルラー製造プロセスの実装方法

セル生産プロセスの実装方法を理解するには、次のヒントを考慮してください。

部品ファミリをグループ化する

まず、設計、加工、顧客ニーズの類似性に基づいて製品を部品ファミリーに分類します。次に、適切な機械と工具を特定し、作業セルに配置します。

コーディングと分類の基礎

部品データを収集し、目視検査や生産フロー分析などの手法を用いて部品をファミリーに分類・コード化します。部品と機械の関係マトリックスを作成し、類似の機械をセルにまとめます。

家族ごとに機械とツールを選択する

同様のファミリーに同様の機械とツールを配置した後、リーン原則を統合し、作業員をトレーニングし、継続的な改善プロセスを作成して新しいセル システムを最適化します。

より良い実装のためのヒント

より良い実装のために、これらのヒントを考慮してください

• カンバンのようなプルシステムを実装する
• 手順を標準化し、セル内の人員を訓練する
• パフォーマンスを監視し、改善する

CNC加工におけるセル生産

この製造システムは、CNCプロセスを最適化し、関連する設備とリソースを専用の「セル」に物理的にグループ化して、部品ファミリーを製造します。このシステムは、材料の流れが少なく、リードタイムが短縮され、生産性、効率、品質、柔軟性が向上します。

旋盤およびミルターンセル

CNC旋盤とミルターンセルは、旋削加工と旋削加工/フライス加工を必要とする円筒部品の生産を効率化します。旋盤とミルターンを1つのセルに統合し、一体型のフローを実現します。自動車や航空宇宙用途のシャフトやリングなどの部品を生産します。

ミリング/5軸セル

3軸/5軸フライス加工セルは、複雑な多軸部品や角柱部品の加工を最適化します。3軸および5軸加工機を統合し、複雑な形状を単一のフローで加工します。例えば、ヒートシンクハウジングなどの電子機器やドローン部品などが挙げられます。

超硬合金加工セル（チタン、ステンレス）

これらのセルは、チタンやステンレス鋼といった難削材の加工が可能です。CNC装置と工具は、航空宇宙機器や医療機器の部品など、硬質金属部品の製造に効果的かつ効率的に活用されています。

セル生産方式の利点と欠点

セルラー製造には多くの利点がありますが、いくつかの制限もあります。

セルラー生産の主な利点

セル生産には以下が提供されます。

• 材料処理時間が短縮され、リードタイムが短縮されます。
• 品質管理の向上と欠陥の特定迅速化。
• 生産性の向上と仕掛品（WIP）在庫管理の改善により、生産量が向上します。
• 廃棄物の削減。
• 仕事への満足度とモチベーションが高まり、従業員の士気も高まります。
• コミュニケーションと柔軟性の向上。
• コスト効率が高く、セットアップ時間が短縮されます。

セル生産方式の主な欠点

セル生産方式の制限は次のとおりです。

• 初期資本投資額の増加：
• 遅延や混乱のリスクが高い:
• 作業負荷のバランスを取るのは難しい。
• 全体的にプロセスの複雑さが増します。
• 柔軟性が失われる可能性が高くなります。

細胞製造におけるリスク管理

リスク管理には、原材料の可用性を確保するためのサプライ チェーン管理、サイバー脅威による混乱を防ぐためのサイバー セキュリティ対策、作業員向けの複雑な安全プロトコル、需要の変化に適応して遅延のリスクを軽減するための柔軟な設計が含まれます。

細胞生産はどのように廃棄物を削減するのでしょうか?

製品群ごとに機械を作業セルにまとめることで、無駄を削減します。プロセスを合理化し、材料の取り扱い、輸送、待ち時間、在庫を最小限に抑えます。継続的なフローによりコミュニケーションが改善され、セル内での即時品質管理によって不良品が減少します。

結論

セル生産方式は、リーン生産方式の一つです。ワークステーションと設備を小さな専用セルに配置し、限られた種類の類似製品を製造します。必要な機械はすべてまとめて配置され、チームメンバーはU字型のレイアウトでこれらの機械と作業を行います。この生産方式により、材料の移動や廃棄物が削減され、スムーズで連続的な「一貫生産フロー」が実現します。これにより、生産速度と柔軟性が全体的に向上します。

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よくあるご質問

細胞生産の例は何ですか?

セル生産の最も一般的な例は、Dell のような企業がコンピューター工場を複数のセルに配置することです。

セル生産方式とフレキシブル生産方式の違いは何ですか?

セル生産方式では、機械をセル状に配置する。一方、フレキシブル生産方式は、より幅広い製品と数量に対応できる自動化システムである。