工場を自動化せよ！メリット・デメリットのほか作業別具体例や進め方を解説

工場のDX化「スマートファクトリー」などとのかかわりで、工場の自動化の必要性が叫ばれています。工場の抱える問題を解決するためにも、工場の自動化は有効だと言えます。

この記事では、工場の自動化について、メリット・デメリット、作業別の具体例や導入の進め方について解説します。企業のご担当者様はぜひ参考にしてみてください。

導入は難しい？工場の自動化とは

自動化した工場を「ファクトリーオートメーション（FA）」と呼びますが、FAを実現する具体的な手段について解説します。ここでは以下の3つに分けてまとめます。

 

1つずつ確認していきましょう。

ロボット

産業用ロボットにより、人が行っていた作業を自動化する方法があります。主な産業用ロボットとしては、次のような種類が挙げられます。

・垂直多関節ロボット…人間の腕に近い構造で複雑な動作が可能。汎用性が高く用途は多様

・スカラロボット…水平移動用の回転軸と上下方向の動作アームを持つ。真上からの作業向きで組立に適している

・パラレルリンクロボット…リンク（骨）が並列に並んでおり、クレーンゲームのように天井から吊るして使用。軽量物のピッキングなどに向く

・直交ロボット…2～3個の直交するスライド軸からなり、軸に沿って直線上を動く。低価格でありながらさまざまな用途に使用が可能

ロボットはハード面で自動化する方法です。AI技術などソフト面の自動化と連携させることで、高度な作業を自律的に行うことが可能になります。

IoT

IoTは「Internet of Things （モノのインターネット）」の短縮形で、モノをインターネットで接続して情報を交換する仕組みを指します。工場で言えば、各種機器やセンサーなどをインターネットで接続し、自動的に監視したり管理・分析を行ったりすることです。

システムなどソフト面の自動化に該当します。自動化の範囲を広げるためには必須となる技術です。

その他

その他にも、工場の自動化を支える技術があります。

まず「5G（第5世代通信）」があります。スマートフォンのキャリアでも名前を聞くようになった通信方法で、高速大容量・低遅延・多接続という点が特徴です。中でも「ローカル5S」は企業が独自に設置することができ、工場の自動化に役立つと期待されています。

さらに「人工知能」を指す「AI」もよく聞く言葉でしょう。工場では設備のメンテナンスや検査など作業の自動化、需要の予測や生産計画など生産管理の自動化などに役立ちます。

工場自動化が求められる背景にある現場の課題

近年、多くの工場では生産体制の維持や品質確保が難しくなっており、その解決策として工場の自動化が注目されています。

背景には人材や品質、安全面など、製造現場特有の課題が複雑に絡み合っている状況があります。ここでは、工場自動化を検討するきっかけとなりやすい代表的な現場課題について整理します。

慢性的な人材不足に直面する製造現場

製造業では少子高齢化の影響もあり、人材不足が慢性化しています。特に現場作業を担う人員の確保が難しく、欠員が出るたびに生産計画の見直しを迫られるケースも少なくありません。

限られた人員で現場を回し続ける状況は、作業負担の増加や生産性低下につながり、結果として安定した操業を妨げる要因となっています。

作業者の差による品質の不安定さ

人手による作業が多い工程では、作業者の経験や習熟度によって品質に差が生じやすくなります。熟練者が担当している間は問題がなくても、担当者が変わることで不良や手直しが増えるケースもあります。

このような品質のばらつきは、検査工数の増加やクレームリスクにつながり、工場全体の生産効率にも影響を与えます。

人力作業に依存した工程の安全リスク

製造現場には重量物の取り扱いや危険を伴う作業が存在し、人力に頼った工程では労災リスクを完全に排除することが難しいのが実情です。

安全対策を講じていてもヒューマンエラーによる事故が発生する可能性は残ります。作業者の安全確保は企業にとって重要な課題であり、自動化を検討する大きな理由の一つとなっています。

関連記事：工場の省人化は重要課題！メリットや省人化を実現する4つの方法とは？

工場自動化のメリット

次に、工場を自動化することのメリットについてまとめます。具体的には次のような点が挙げられます。

 

1つずつ見ていきましょう。

人材不足の解消

まず、自動化は人材不足の解消に役立ちます。人が行っていた作業を機械が行うことで、作業のための人材が少なくて済むようになるからです。その結果、従来より少ない人材で工場を稼働させることが可能になります。

さらに、自動化が新たな求職者からの応募につながる可能性もあります。製造業はきついイメージがあり敬遠されがちです。しかし自動化によって労働環境が改善されると、きつい作業がなくなったり残業や休日出勤がなくなったりします。労働環境が改善されていると求職者に伝わることで、応募者が増えることが期待できます。

生産性の向上

自動化は生産性の向上にもつながります。まず、工場の稼働率を上げることができます。人間は休憩が必要ですが、機械は長時間稼働することができ、メンテナンスを除けば365日24時間稼働できるからです。

また作業の品質・スピードも安定するため、ロスの減少などにつながります。さらに従来作業に当たっていた人材を、より付加価値の高い業務に配置することも可能です。

これらにより生産性が向上することが期待できます。

製品の品質の安定化

自動化は製品の品質の安定化ももたらします。機械に作業させることにより、ヒューマンエラーを排除することが可能です。さらに機械は同じ動作を同じように反復して行います。これら2つの理由により、品質が安定化します。

品質が安定化することによって検査の省力化やロスの削減などが実現され、生産性の向上ももたらされるでしょう。

作業環境の改善

さらに自動化は作業環境を改善することにもなります。重量物を扱う作業や危険な作業、単純作業の反復などを自動化することで、作業員は過酷な作業をしなくて済むようになるからです。企業にとっては労災のリスクも減らすことができます。

さらに作業環境だけでなく全体的な労働環境・労働条件も改善することが可能です。生産性が向上することや機械が長時間稼働することにより、作業者の労働時間が短縮されます。その結果、残業や休日出勤が不要となります。そのほかリモートでの作業も可能になり、労働環境がより柔軟なものとなるでしょう。

コスト削減

工場の自動化により長期的なコスト削減効果をもたらす点も重要なメリットです。自動化によって人件費が削減されるのはもちろんのこと、ヒューマンエラーによる不良品や再作業の発生頻度を下げることで、原材料や仕掛品のロスを減らすことが期待できます。

加えて、IoTやAIを活用した予知保全や省エネ運転により、設備の稼働効率を最大化し、保守・消耗品関連費用の最適化につながるという実例も報告されています。これらの取り組みを通じて、単なる省人化だけでなく、トータルの生産コスト削減が見込める点が、工場自動化の大きな魅力です。

属人化からの脱却

工場の自動化を進めることで、特定の熟練技術や経験に依存する工程から脱却できるのも大きなメリットです。長年培ったノウハウが個人に依存していると、人員異動や退職時に技術継承が困難になり、生産の安定性が損なわれるリスクがあります。

自動化システムやデータによる標準化された作業フローを採用することで、誰が担当しても同じ品質と生産性を維持しやすくなり、技術伝承の課題も軽減されます。結果として、属人化によるボトルネックが解消され、全体の生産力向上につながります。

関連記事：食品工場の自動化のポイントやロボットの導入メリットをご紹介

工場自動化のデメリット

工場の自動化はメリットが多くありますが、デメリットもあります。具体的には以下のような点が挙げられます。

 

1つずつ確認していきましょう。

導入・運用のコストが高い

まず、導入・運用のコストが高いことが挙げられます。導入のためのイニシャルコストが必要です。設備が低価格化しつつあるとはいえ、とくに複数台導入するとさらにコストがかかります。また電気代やメンテナンス費用など、ランニングコストも必要となります。

ただし導入により大きなメリットも得られるので、必要なコストだけでなく費用対効果を考慮すべきでしょう。

故障のリスクがある

また自動化は機械を利用するだけに、故障のリスクを排除できません。自動化後は生産計画が高い生産性を前提したものとなるので、稼働できなくなった時のリスクは大きいと言えるでしょう。復旧の手順や、緊急時に生産を止めない手だての策定と周知徹底が必要です。

ただし自動化という目的に沿うように、マンパワーに頼りすぎることなく自動的な監視システムなどにより予防することが大切です。

一定のスペースが必要

さらに一定のスペースが必要なのもデメリットです。機械が大型だったり機械の稼働にスペースが必要だったりして、人間が作業するより広いスペースが必要なケースも多くあります。そのため人間が行っていた作業を自動化する場合は、スペースが不足する可能性があります。

その場合、レイアウトや工程の変更も検討しなくてはなりません。希望の設備の導入はあきらめなくてはならないこともありえます。狭いスペースで使用できるシステムを導入するなどして対応する必要があります。

専門的な知識のある人材が必要

自動化で作業を行う人材は少なくても済むようになりますが、自動化技術を管理する人材が必要になります。その点もデメリットです。

具体的には、ロボットの動作条件の設定と微調整を行う「ティーチング」を行う人材、メンテナンスや保守を行う人材などが必要になります。外注する方法もありますが、人材が不足しており思うように確保できない可能性があります。

工場の自動化の例

自社に自動化を導入する場合について、作業別にポイントや具体例を解説します。ここでは次の作業についてまとめます。

 

1つずつ確認していきましょう。

組立

組立の自動化は、ヒューマンエラーが起こりやすい作業・危険度が高い作業・熟練度で個人差が出る作業を優先的に検討しましょう。完全に自動化する方法と半自動化して人間も一部の作業を行う方法の2つがあります。

機械は多くのメーカーがオーダーに合わせて設計・製造してくれます。そのほか、スムーズに自動化するために工程やレイアウトを見直したり、製品の設計を変更したりすることも検討しましょう。

検査

一般に検査の自動化は難しいとされています。熟練した作業員の経験や技術に頼る部分が多いためです。とくに多品種の検査にはあまり向きません。

自動化する場合は、精度や処理速度などの問題もあります。そのため、すべての検査作業を自動化しようとせず、人力と機械をどう組み合わせるか考える方が現実的です。

機械の導入においては、自社製品向けにカスタマイズする必要があるのを理解しておく必要があります。また、綿密にシミュレーションして費用対効果を検討しておきましょう。

出荷

出荷の作業を細分化すると、梱包、パレタイズ、ピッキング、検品などの作業があります。いずれも自動化が可能です。事実、物流業界では人海戦術からの脱却としてこれらの作業の自動化が進められています。

ロボットを導入すると大規模になりますが、人力と組み合わせると比較的リーズナブルに自動化を進めることができます。たとえば検品ならハンディターミナルやタブレットを使用するなどの方法があります。

日報

日報の自動化は、日報作成者の負担軽減に加えてデータベースの構築という点でもメリットがあります。日報作成を自動化すると、人力による記入ミスなどなしに製品の品質や稼働を正確に記録することが可能です。

また手書きの日報を転記する必要なしに集計・分析することができ、作成だけでなく管理も省力化が可能になります。こうしてより正確なデータベースとして活用でき、問題発見や改善に有益です。

また、省力化というよりペーパーレス化という文脈で語られることも多くあります。日報の自動化は、管理用のツールが多数提供されています。

工場の自動化を進める際に意識したいポイント

工場の自動化は設備を導入すれば完了するものではなく、進め方次第で効果に大きな差が生まれます。ここでは、自動化を検討・導入する際にあらかじめ押さえておきたいポイントについて解説します。

失敗を避けるための「自動化範囲」の見極め

すべての工程を闇雲に自動化しようとすると、かえってコストパフォーマンスが悪化したり、システムの複雑化を招いたりすることがあります。まずは現場の作業を「付加価値を生む作業」と「付加価値を生まず、単に労力を要する作業」に仕分け、後者を優先的に自動化することが鉄則です。

また、将来的な製品ラインナップの変更や増産計画を視野に入れ、拡張性のあるシステム構成を選ぶことも重要です。現場の声を無視せず、実際に運用する作業者が使いやすいインターフェースを意識することが、スムーズな定着への近道となります。

安定した稼働を見据えた設備選び

工場の自動化を成功させるためには、設備の性能だけでなく、長期間にわたって安定して稼働できるかという視点が欠かせません。自動化設備は一度導入すると簡単に入れ替えができないため、稼働実績や信頼性の高い機器を選定することが重要です。

初期コストだけで判断するのではなく、故障頻度や耐久性を踏まえた設備選びを行うことで、導入後のトラブルや想定外の停止リスクを抑えることができます。

導入後のサポート体制も含めたメーカー選定

自動化設備は導入して終わりではなく、運用・保守を含めて初めて効果を発揮します。そのため、メンテナンスや故障時の対応体制が整っているメーカーを選ぶことが重要です。

万が一トラブルが発生した際に迅速なサポートを受けられるかどうかは、生産停止による影響を最小限に抑えるうえで大きな差になります。導入前には、保守内容や対応範囲についても確認しておくと安心です。

自動化後の運用を担う人材の重要性

工場の自動化によって作業人数は削減できますが、設備を適切に運用・管理する人材は引き続き必要です。ロボットやシステムの設定変更、日常点検、トラブル時の一次対応など、自動化後に求められる役割は変化します。

現場担当者への教育やスキル習得の機会を確保することで、自動化の効果を継続的に引き出しやすくなるため、人材面の準備も含めて自動化を検討することが大切です。

なお、工場の自動化を定着させるためには、設備導入だけでなく、日々の工場管理の考え方も重要になります。自動化を活かしきるための管理の考え方について、以下の記事で押さえておきましょう。

【工場管理とは？】効率化・生産性・品質向上を実現！工場管理力を高めるポイントもご紹介

工場自動化の進め方

次に、実際に工場を自動化する際の手順・進め方についてまとめます。以下の手順となります。

 

スモールスタートでPDCAを回し、ノウハウを得てから範囲を拡大するのが基本姿勢です。1つずつ解説します。

 

また、在庫管理・入出金管理・会計連携機能等の機能を備えたクラウド販売管理システムもありますので併せてご参照ください。

クラウド販売管理システム s-flow | 株式会社コデックス

①課題の抽出と優先順位策定

まず初めに、課題を抽出して解決すべき優先順位を決めます。

解決方法は意識せずに、課題となっている工程をピックアップしましょう。その中で解決すべき優先順位を検討します。企業によりポイントは異なるかもしれませんが、一般には以下のような工程の優先順位が高くなるでしょう。

 

この検討作業をしっかり行うことで、方針や目指すゴールが明確になります。

②自動化の対象と手段決定

次に、自動化する対象を選定してどのような手段で自動化するかを決めます。

自動化を導入した場合の費用対効果などを計算し、①の優先順位と比較しつつ導入の対象となる工程を決定します。初めは、自動化に向く工程から導入してノウハウを得るのがおすすめです。

単純作業や反復する作業、統計・分析作業などが自動化に向いています。優先順位の高い工程の中にそのような作業がないかチェックしましょう。あるいは本丸となる課題の前に、共通点のある小さな課題で成功体験を積んでおくという考えもあります。

なお一度に多くの工程を自動化するのは避けた方が無難です。リスクヘッジのためスモールスタートとしましょう。

工程・作業を決定したら、自動化に適した手段（システム）を検討、選定します。見積もりを取ったり、メーカーや専門知識のある人に相談しながら選定しましょう。

導入と効果の検証

自動化する工程と手段を決めたら、いよいよ実際に導入します。導入に際しては、あらかじめ現場への説明や教育、新しいポストの準備などを行っておきましょう。とくにその作業のベテランは人員削減などの不安を感じるケースもあるからです。

現場の理解を得てから導入し、一定期間稼働させたら効果を検証します。自動化しやすい工程は効果を得やすいでしょう。またすでに述べたように自動化の範囲を狭めておくと、効果測定しやすいほかリスクヘッジになります。

改善と効果の再検証

効果が芳しくない場合など、必要に応じて問題点の改善を行います。改善の手段は自由な発想で検討しましょう。設備を現状に合わせて解決するほか、課題を設備に合わせることで解決できる場合もあります。

たとえば、組立作業の自動化で問題がある場合を考えてみましょう。設備を改善するという方法もありますが、製品の設計や工程を変更して、自動化した設備で組み立てやすくする方法もあります。両面から検討しましょう。

改善してみたら、さらに効果の再検証を行います。PDCAを繰り返してブラッシュアップしていきます。

自動化する対象の拡大

課題を解決してノウハウが得られたら、優先順位と知見・コストなどのバランスを見ながら自動化する工程を拡大していきます。

設備をトータルで見たときにちぐはぐ・つぎはぎにならないよう、システム同士の連携など全体の最適化も意識しつつ拡大していくことが大切です。人材の育成など、ソフト面の向上も同時進行で行いましょう。

導入を後押しする「補助金・助成金」の活用

工場の自動化には多額の投資が必要となるため、国や自治体が実施している支援制度の活用を検討しましょう。

これらを活用することで、初期投資のリスクを大幅に軽減しながら最新設備を導入することが可能になります。公募時期や条件は年度によって異なるため、事前の情報収集と事業計画の策定が採択の鍵を握ります。

設備投資の柱「ものづくり・商業・サービス生産性向上促進補助金」

製造業において最も代表的な補助金です。新たな価値を提供することを目的に自社の技術力等を活かして新商品・新サービスを開発することに対して補助されるもので、機械装置・システム構築費や、技術導入費などが補助の対象となります。

そのため、産業用ロボットの導入や自動化ラインの構築に広く活用されています。補助上限額は数千万円規模に及ぶこともあり、大規模な投資を検討する際の強力な味方となります。単なる設備の買い替えではなく、その導入によっていかに生産性が向上するかという「革新性」を示す事業計画が採択のポイントです。

もちろんあらゆる条件を満たす必要があるため、詳しくは下記の公式サイトを確認してください。

参考：ものづくり・商業・サービス生産性向上促進補助金

DX・AI化を支援する「デジタル化・AI導入補助金」

2026年度より「IT導入補助金」から名称が変更され、より「AI活用」や「業務プロセスの自動化」に重点が置かれるようになりました。ソフトウェアの購入費だけでなく、クラウド利用料や導入に関わるサポート費用も対象となります。

生産管理システムやAI検査ソフトの導入など、ソフト面から工場の自動化を推進したい場合に最適です。インボイス制度への対応など、バックオフィス業務の自動化と併せて申請できる枠も用意されています。

参考：デジタル化・AI導入補助金

カタログから選べる「中小企業省力化投資補助金」

あらかじめ国が登録した「省力化製品カタログ」の中から、自社に必要な製品を選んで導入する比較的新しい形式の補助金です。自動搬送ロボット（AGV）や検品ロボットなどが登録されており、複雑な事業計画を一から作成する手間が省ける点が大きな特徴です。

「自動化に興味はあるが、何から手をつければいいか分からない」という企業にとって、スピーディに導入を進められる非常に使い勝手の良い制度と言えるでしょう。

なお、個別の現場や事業内容等に合わせた設備導入・システム構築等の多様な省力化投資を支援する「一般型」も新設されています。詳しくは公式サイトを確認してみてください。

参考：中小企業省力化投資補助金

大規模投資向けの「中小企業成長加速化補助金」

中小企業を主な対象とした、大規模な投資を支援する制度です。新工場の建設や、工場全体のフルオートメーション化といった「建屋」に関わる費用まで補助対象に含めることができる点が他の補助金にはない大きな魅力です。

最大で数億円単位の支援が受けられるため、自動化を機に生産拠点を刷新したい、あるいは海外拠点に負けない国内マザー工場を構築したいといった野心的なプロジェクトに向いています。

参考：100億企業成長ポータル

自動化対応の工場建築ならファクトリアへ

これまで見てきたように、既存の工場の設備部分を変更することでも自動化に対応できます。しかしスペースやレイアウトの問題が起こることもあります。

設備導入の費用対効果や建物の築年数などにもよりますが、リセットして新しい工場にするのも選択肢の一つでしょう。その方が高い効果を得られることも少なくありません。

新規設備購入にあたりまずはお試ししたい場合にはタブレットのレンタルがおすすめです。

工場建設を検討するなら、わたくしども「ファクトリア」にご相談ください。ファクトリアは設計から施工までワンストップで対応するため、実際に稼働したときのノウハウを設計に反映させることができます。ご興味おありならお気軽にお問い合わせください。