工場の省人化とは？設備・技術の種類や事例、進め方を解説

工場での人手不足が深刻化する中、限られた人員で生産体制を維持するために、どのように省人化を進めればよいか悩んでいませんか？

作業員の確保が難しく、従業員一人ひとりの負担も増える中、従来の作業方法を続けることに限界を感じている現場も少なくありません。こうした課題を解決する方法の一つが、ロボットやAI、IoTなどを活用した工場の省人化です。

本記事では、省人化の基本的な考え方やメリット、活用できる設備・技術、実際の導入事例、具体的な進め方を解説します。

工場の省人化とは？

工場の省人化は、人手不足への対応や生産性の向上を目的として、多くの製造現場で取り組まれています。ロボットやAI、IoTなどの技術も活用されており、作業工程に応じた取り組みが進められています。

省人化とは作業工程に必要な人員を減らすこと

省人化とは、作業工程の見直しや設備の導入によって、従来よりも少ない人員で同じ生産量を維持したり、より多くの製品を生産したりできるようにすることです。

例えば、従来3人で行っていた部品の組み立てや搬送をロボットなどで自動化し、2人で対応できるようにする取り組みが挙げられます。また、AI画像検査システムを導入して目視検査の負担を減らすなど、特定の工程から省人化を進める方法もあります。

省人化は、必ずしも工場全体を無人化することではありません。作業に必要な人員を減らし、限られた人材をほかの工程や付加価値の高い業務に活用できるようにすることが目的です。

省人化と省力化・少人化・自動化の違い

省人化と似た言葉に「省力化」「少人化」「自動化」があります。それぞれ目的や意味が異なるため、違いを理解しておくことが大切です。

用語	意味	工場での具体例
省人化	生産に必要な人員を減らすこと	3人で担当していた工程を2人で運用する
省力化	作業に必要な労力や負担を減らすこと	重量物の搬送に補助装置を使う
少人化	生産量に応じて必要な人員を柔軟に調整すること	生産量の変動に合わせて担当人数を調整する
自動化	人が行っていた作業を機械やシステムに任せること	ロボットが部品の供給や組立を行う

工場の省人化によって得られるメリット

工場の省人化を進めると、限られた人員で生産を続けやすくなるほか、人件費の削減や品質の安定化、従業員の負担軽減などが期待できます。ここでは、製造現場で得られる主なメリットを4つ紹介します。

生産性の向上と人手不足の解消につながる

省人化によって作業の一部を設備やシステムに任せると、限られた人員でも生産量を維持・向上させやすくなります。

例えば、ロボットによる部品の組み立てや搬送作業の自動化によって、作業員がほかの工程を担当できるようになります。また、設備が一定の作業を継続して行うことで、作業時間の短縮や生産効率の向上も期待できます。

人材の確保が難しい工場でも、必要な人員を抑えながら生産体制を維持しやすくなる点がメリットです。

人件費や作業にかかるコストを削減できる

省人化によって作業に必要な人員や工数を減らせれば、人件費をはじめとする作業コストの削減につながります。

手作業で行っていた検査や部品供給を自動化すると、作業にかかる時間を短縮でき、残業時間の削減も期待できます。また、作業手順の見直しによって不要な移動や待ち時間を減らせば、人員を増やさずに生産効率を高められます。

ただし、省人化設備の導入費や維持管理費が発生するため、削減できるコストと導入・運用にかかる費用を比較して検討することが大切です。

製品の品質を安定させ、作業ミスを減らせる

手作業による製造や検査では、担当者の経験や習熟度、疲労などによって、作業の精度に差が生じることがあります。設備やシステムを活用して作業手順を標準化すれば、こうしたばらつきを抑えやすくなります。

AI画像検査システムを導入すると、学習データや設定した判定条件に基づいて製品の外観を検査できるため、目視検査の負担軽減や判定のばらつきの抑制が期待できます。また、部品の供給や組み立てを自動化することで、手順の間違いや部品の取り付けミスなども減らしやすくなります。

従業員の負担を軽減し、人員を有効活用できる

省人化は、従業員の作業負担を軽減し、人材をより必要性の高い業務に配置するうえでも役立ちます。

重量物の搬送をロボットに任せれば、従業員が重い荷物を運ぶ負担を減らせます。また、繰り返し行う検査や単純作業を自動化すれば、作業員は設備の管理や工程改善など、判断力や経験が求められる業務に時間を使いやすくなります。

製造業で活用できる省人化設備・技術の種類

製造業の省人化には、ロボットや搬送設備、AI、IoTなど、さまざまな設備・技術が活用されています。適した設備は、製造する製品や工程、現場が抱える課題によって異なります。ここでは、工場で活用される代表的な省人化設備・技術を5つ紹介します。

設備・技術	省人化できる主な作業	活用例
産業用ロボット	加工・組立・搬送	部品の取り出し、組付け
協働ロボット	繰り返し作業の補助	部品の供給、ねじ締め
AGV・AMR	工場内の運搬	部品や製品の搬送
AI画像検査	外観・品質検査	傷や異物などの検出
IoTセンサー	設備監視・点検	稼働状況や異常の把握
自動供給・段取り装置	材料供給・交換作業	ワークの投入、パレット交換
生産管理システム	生産情報の管理	進捗・実績データの集約

産業用ロボット・協働ロボット

産業用ロボットや協働ロボットは、組み立て、溶接、塗装、部品の搬送など、人が行っていた作業を自動化する設備です。

産業用ロボットは、繰り返し行う作業や高い精度が求められる作業に適しています。一方、協働ロボットは、人と同じ作業空間での利用を想定して設計されており、適切なリスク評価や安全対策を行うことで、人とロボットが協力して作業できる環境を構築できます。

これらを導入することで、繰り返し作業の負担を減らし、作業品質の安定化や生産効率の向上が期待できます。ただし、導入時には作業内容や設置スペース、安全対策などを確認する必要があります。

AGV・AMR（搬送ロボット）

AGV・AMRは、工場内で部品や製品、資材などを自動で搬送するロボットです。人が台車などで行っていた運搬作業を自動化し、搬送にかかる人員や時間を削減できます。

AGV（無人搬送車）は、磁気テープや誘導線など、あらかじめ設定した経路に沿って走行する方式が一般的です。一方、AMR（自律走行搬送ロボット）は、センサーなどを用いて周囲の環境を認識し、障害物を避けながら走行経路を調整できます。

部品の供給や工程間の搬送などに活用すれば、作業員が運搬に費やしていた時間をほかの業務に充てられます。導入時には、通路の幅や床の状態、搬送物の重量、既存設備との連携などを考慮することが大切です。

AI画像検査システム

AI画像検査システムは、カメラで撮影した製品画像をAIで解析し、傷や汚れ、欠けなどの不良を検出する仕組みです。従来、人が目視で行っていた外観検査を自動化し、検査作業の負担軽減につなげられます。

例えば、製品の表面に生じた傷や異物、形状の違いなどを検出する用途で活用できます。検査基準に沿った判定を繰り返し行えるため、担当者による判定のばらつきを抑える効果も期待できます。

ただし、検出できる不良の種類や精度は、製品の形状や材質、照明条件、学習用画像などによって異なります。導入前に実際の製品画像を用いて検証し、現場に適したシステムを選ぶことが重要です。

IoTによる設備の稼働監視

IoTを活用すると、センサーなどで収集した設備の稼働状況や温度、振動などのデータを、パソコンやスマートフォンから確認できるようになります。

例えば、設備の稼働状況を遠隔から確認したり、異常の兆候を検知して担当者に通知したりする仕組みが考えられます。これにより、作業員が設備を巡回して状態を確認する手間を減らし、設備の異常への早期対応にもつなげられます。

また、収集したデータを分析すれば、設備の停止が発生しやすい時間帯や稼働率の低い工程を把握し、改善に役立てることも可能です。設備やセンサーの種類、通信環境、監視したい項目に応じて仕組みを構築する必要があります。

自動供給装置・自動段取り装置

自動供給装置は、製造に必要な部品や材料を設備へ自動で供給する装置です。自動段取り装置は、製品の種類や製造条件の変更に伴う工具や治具の交換、設備設定などの作業を自動化・効率化するために使用されます。

例えば、部品を一定の向きにそろえて加工機へ供給する装置を導入すれば、作業員が手作業で部品を並べたり補充したりする手間を減らせます。また、工具交換や加工条件の切り替えを自動化すれば、製品の切り替えにかかる時間を短縮できる場合があります。

こうした設備は、部品の補充や段取り替えが頻繁に発生する工程で有効です。ただし、対象となる部品の形状や大きさ、製品の種類、生産量などによって適した装置は異なるため、現場の作業内容に合わせた選定が求められます。

工場の省人化事例

工場では、ロボットによるさまざまな省人化が進められています。ここでは、弊社ASTINAが実際に開発・導入を支援した事例をもとに、ケーブル挿入作業や溶接部材の供給、検査工程を自動化した取り組みを紹介します。

ケーブル挿入作業の自動化事例

ASTINAでは、設備機器の組立工場において、AIとロボットを組み合わせたケーブル挿入作業の自動化を実現しています。 この工程では、作業員が基板上のコネクタにケーブルを1本ずつ挿入していました。ケーブルが自由な状態で置かれているため、位置や形状を正確に認識する必要があり、従来のロボット技術では自動化が困難でした。 そこで、AIによってケーブルやコネクタの位置を認識し、ロボットがケーブルを把持して適切な位置に挿入する仕組みを開発しました。その結果、従来10名で行っていた作業を3名で対応できるようになり、7名分の省人化につながっています。

溶接部材の供給作業の自動化事例

ASTINAでは、溶接工場でバラ積みされた部材を設備へ供給する作業に、ロボットを活用しています。

この事例のポイントは、既存の溶接設備を活かしながら、部材供給の工程を自動化したことです。新たに生産設備全体を入れ替えるのではなく、これまで人手で行っていた部材の取り出しや供給をロボットに置き換えました。

その結果、従来5名で対応していた作業を2名に削減し、生産効率も300％に向上しました。既存設備を活用し、周辺の作業を自動化することも、工場の省人化を進める方法の一つです。

検査工程の省人化事例

ASTINAでは、製品の傷や異物、形状不良などを検出するAI外観検査システムを開発しています。

従来の目視検査では、製品の状態を確認しながら不良品を見分ける必要があり、熟練者の経験や判断に頼る場面もありました。また、ランダムな模様や光沢、凹凸のある製品は、従来の画像処理では検査が難しい場合があります。

そこで、ASTINAでは独自のAI認識技術を活用し、模様や表面の状態が均一でない製品にも対応できる検査システムを開発しています。例えば、化粧品の模様や凹凸、金属部品の微細な傷などをカメラで撮影し、AIによって良品・不良品を判別します。

工場の省人化を進める方法と手順

工場の省人化を進めるには、設備を導入するだけでなく、現状の作業を把握し、課題や目的に合った方法を選ぶことが大切です。導入後も効果を確認しながら改善を続けることで、現場に定着する省人化につながります。ここでは、具体的な進め方を4つのステップに分けて解説します。

現状の作業工程を可視化し、省人化の候補を洗い出す

まずは、工場内の作業工程や人員配置、作業時間などを整理し、どこに改善の余地があるかを把握します。

作業員の移動や材料の運搬に時間がかかっている工程、同じ作業を繰り返している工程、検査や記録に多くの人手を必要とする工程などを確認します。作業ごとの所要時間や人員数、設備の稼働状況を記録すると、負担の大きい工程を特定しやすくなります。

現場の担当者にもヒアリングし、実際に困っていることや作業上の制約を把握しましょう。こうした情報をもとに、省人化の候補となる工程を洗い出します。

目的と優先順位を決め、対象工程を選定・標準化する

次に、省人化によって何を実現したいのかを明確にし、取り組む工程を選定します。削減したい作業人数や工数、維持したい生産量など、具体的な目標を設定しましょう。

また、省人化する工程を選ぶ際は、次のような項目を確認すると、設備やシステムによる自動化に適した作業を見極めやすくなります。

□　繰り返し行う定型作業が多いか
□　作業に多くの人手や時間がかかっているか
□　作業環境や条件を一定に保てるか
□　自動化した後、担当者をほかの工程に配置できるか

これらの項目に多く当てはまる工程は、省人化による効果を得られる可能性があります。ただし、作業内容や設備との相性によって適した方法は異なるため、現場の状況も踏まえて判断することが大切です。

さらに、担当者によって異なる作業手順や判断基準を整理し、作業を標準化しておきましょう。不要な作業や手順を見直してから自動化することで、必要な設備や機能を検討しやすくなり、導入後の効果も得やすくなります。

目的に合った省人化設備・システムを選定する

省人化の目的と改善対象が明確になったら、現場の課題に合った設備やシステムを選定します。

部品の搬送に人手がかかっている場合はAGV・AMR、組み立て作業を効率化したい場合は産業用ロボットや協働ロボット、目視検査の負担を減らしたい場合はAI画像検査システムが候補になります。また、設備の稼働状況を把握したい場合は、IoTセンサーによる監視も有効です。

選定時には、省人化の効果だけでなく、既存設備との連携、設置スペース、安全性、操作のしやすさ、導入後の保守体制なども確認します。現場の条件によっては、市販設備だけで対応できない場合もあるため、必要な機能や仕様を整理したうえで選ぶことが重要です。

試験導入で効果を検証し、本格導入と運用改善を進める

設備やシステムの候補が決まったら、可能な範囲で一部の工程に試験導入し、想定した効果が得られるかを確認します。検証では、導入前後の作業人数や作業時間、生産量、不良品の発生状況などを比較します。あわせて、設備の動作が現場の作業工程に適合しているか、操作やメンテナンスに問題がないかも確認します。

期待した効果が得られた場合は、対象工程を広げるなどして本格導入を進めます。一方、課題が見つかった場合は、設備の設定や作業手順を見直し、必要に応じて仕組みを改善します。

省人化は設備を導入して終わりではありません。運用状況を定期的に確認し、現場の変化に合わせて改善を続けることで、継続的な効果につなげられます。

工場の省人化で注意したい課題

工場の省人化は、生産性の向上や作業負担の軽減につながる一方、設備の導入費用や既存ラインとの連携など、事前に検討すべき課題もあります。導入後に想定外の問題が発生しないよう、主な注意点を把握しておきましょう。

設備の導入・維持にコストがかかる

省人化設備の導入には、本体の購入費用だけでなく、設置工事や既存設備との接続、システム開発などの費用がかかる場合があります。また、導入後も定期的なメンテナンスや部品交換、システムの更新などが必要です。

そのため、初期費用だけで判断せず、運用や保守にかかる費用も含めて検討することが重要です。省人化によって削減できる作業時間や人件費などと比較し、長期的に効果が見込めるかを確認しましょう。

既存設備や生産ラインとの連携に制約がある

省人化設備を導入する際は、既存の生産ラインや設備と連携できるかを確認する必要があります。設備の仕様や制御方式が異なる場合、そのまま接続できず、追加の機器やシステム開発が必要になることがあります。

既存の加工機にロボットを追加する場合、製品を受け渡す位置やタイミングを調整しなければなりません。また、設備の設置スペースや搬送経路が限られていると、想定した配置が難しい場合もあります。

導入前には、既存設備の仕様や通信方式、設置環境を確認し、必要に応じて設備メーカーやシステム開発会社と連携しながら導入方法を検討することが大切です。

製品変更やトラブルに対応できる運用体制が必要になる

省人化設備は、製品の形状や製造条件が変わった場合、設定やプログラムの変更が必要になることがあります。また、設備の故障やセンサーの異常などが発生すると、生産が停止する可能性もあります。

ロボットで複数種類の製品を組み立てる場合、製品ごとに動作や部品の位置を調整する必要があります。AI画像検査システムでも、新しい製品や不良の種類に対応するため、検査条件の見直しや追加学習が必要になる場合があります。

こうした状況に備え、設備の操作や設定変更ができる担当者を確保するとともに、トラブル発生時の対応手順や保守体制を整えておきましょう。

自動化によって新たな作業負担が発生する場合がある

省人化設備を導入しても、すべての作業がなくなるとは限りません。設備への材料補充や完成品の回収、稼働状況の監視、異常発生時の対応など、新たな作業が発生する場合があります。

部品の組み立てをロボットで自動化しても、部品の補充を頻繁に行う必要があれば、作業員の負担は十分に減らない可能性があります。また、複数の設備を少人数で管理する場合、異常への対応が集中し、担当者の負担が増えることも考えられます。

そのため、設備が担当する作業だけでなく、導入後に人が行う作業も含めて工程全体を見直すことが重要です。材料補充や異常検知なども含めて自動化の範囲を検討し、現場の負担を適切に減らせる仕組みを整えましょう。

工場の省人化に関するよくある質問

工場の省人化を検討する際は、さまざまな疑問が生じます。ここでは、工場の省人化に関してよく寄せられる質問と、その回答を紹介します。

製造業ではどの工程から省人化を始めるべきですか？

まずは、繰り返し作業が多い工程や、搬送・検査など人手や時間がかかっている工程から検討するのがおすすめです。作業時間や必要な人員、ミスの発生状況などを整理し、省人化による効果が見込める工程を選びましょう。

最初から工場全体を自動化するのではなく、一部の工程から取り組み、効果を確認しながら対象を広げると、導入時のリスクを抑えやすくなります。

小規模な工場でも省人化を進められますか？

小規模な工場でも省人化は可能です。工場全体に大規模な設備を導入しなくても、作業手順の見直しや、特定の工程へのロボット・センサーの導入など、取り組みやすい範囲から始められます。

例えば、部品の搬送に台車型の搬送ロボットを活用したり、検査作業にAI画像検査システムを導入したりする方法があります。工場の規模だけで判断せず、現場の課題や導入後の効果を踏まえて、自社に合った方法を選ぶことが大切です。

既存の生産ラインにも省人化設備を導入できますか？

既存の生産ラインにも、省人化設備を導入できる場合があります。ただし、設備の仕様や制御方式、設置スペース、通信環境などによって、導入できる設備や必要な改修は異なります。

導入前には、既存設備の仕様や作業工程を確認し、設備同士の連携や安全性に問題がないかを検討する必要があります。市販の設備だけでは対応が難しい場合は、既存設備に合わせた機器や制御システムを開発する方法もあります。まずは現場の課題と必要な機能を整理し、実現可能な方法を検討しましょう。

まとめ

工場の省人化は、産業用ロボットやAI画像検査システム、IoTなどの技術を活用し、作業工程に必要な人員を減らすことで、人手不足の解消や生産性の向上、コスト削減、品質の安定化を目指す取り組みです。

省人化を進めるには、単に設備を導入するのではなく、まず現場の作業工程や人員配置を把握し、人手や時間がかかっている作業、負担の大きい工程を明確にすることが重要です。そのうえで、省人化の目的や既存設備との連携、導入コストなどを考慮し、自社の課題に適した設備・システムを選定します。

また、導入後も生産品目の変更や設備トラブルに対応できるよう、運用体制を整え、継続的に改善していくことが大切です。
ASTINAでは、AI・IoT・ロボティクス技術を活用し、製造現場の課題に合わせた省人化・自動化システムの企画・開発を支援しています。既存設備を活かした部分的な自動化から、専用装置の設計・開発、導入前の技術検証（PoC）、実際の現場への導入、さらには導入後の効果検証まで一貫して対応可能です。
「自社の工程を省人化できるか知りたい」「市販の設備では対応が難しい」といった場合も、ぜひお気軽にご相談ください。