フレキシブル生産システムを理解する：ガイド

フレキシブル生産システム(FMS)は通常、システムエンジニアリングとグループテクノロジーの原則を採用している。コンピュータ数値制御（CNC）工作機械（加工センター）、三次元測定機、材料搬送システム、工具プリセッタ、三次元工具マガジン、ワークピース搬出入ステーション、ロボットをローカルエリアネットワークで接続する。

コンピュータと制御ソフトウェアの制御により、製造業で一般的な多品種少量生産に対応できる統合加工システムを形成する。このシステムは、自動加工の全プロセスを最適化する。

1967年にイギリスのモリンズ社が最初のFMS（System-24）を設立して以来、フレキシブル生産技術は世界的に注目され、先進国の製造業で幅広く応用されている。

フレキシブル生産技術の活用は、1世紀近くにわたって続いてきた中・小・中・大バッチの多品種加工における自動化の問題を解決するだけでなく、製品の継続的な急速な更新にもうまく適応する。

フレキシブル生産技術の特徴は、高い柔軟性と汎用性、素早い段取り替え時間、短い準備期間、高い設備稼働率、24時間無人で稼働できることである。また、生産コストを低く抑えながら、高く安定した加工品質を確保することができる。このように、フレキシブル製造技術は、機械製造の全分野における中核技術となっている。

フレキシブル生産システムの構成

FMSは主に、マルチステーションCNC加工システム、自動材料保管・輸送システム、コンピューター制御の情報システムで構成されている。

マルチステーションCNCマシニング・システムには、主に加工センター、ターニング・センター、またはコンピュータ数値制御（CNC）旋盤、フライス盤、研削盤、歯車加工工具が含まれる。これらは、様々な機械加工を自動的に行い、工具や工作物の自動交換を行うために利用される。

自動材料保管・輸送システムは、ワークピースと固定具の自動供給とロード／アンロード、およびオペレーション間の自動転送、ディスパッチ、保管作業のために設計されています。コンピューター制御の情報システムは、FMSの様々な種類の情報を取り扱う。

CNC機械と材料システムの自動操作に必要な情報を出力し、FMS内の中・小ロット生産と多品種生産の効果的な管理、制御、最適化を保証する。

フレキシブル生産システムの分類

その規模から、FMSは以下の4つのカテゴリーに分けられる：

1.柔軟な製造ユニット

フレキシブル・マニュファクチャリング・ユニット（FMC）は、1～2台のマシニングセンター、産業用ロボット、CNC工作機械、材料搬送・保管装置で構成される。多様な製品の加工に適応し、フレキシブルに対応できる。

FMCは最小規模のFMSと考えることができ、費用対効果と小型化に向けてFMSを進化させたものである。その特徴は、シングルマシンによる柔軟性と自動化の実現であり、現在では広く採用されています。

2.フレキシブル生産システム

FMSは通常、4台以上の全自動CNC工作機械（マシニングセンターやターニングセンターなど）を含み、集中制御システムと材料システムで接続されている。機械を止めることなく、多品種・中・小ロットの加工と管理を実現することができる。

3.柔軟な製造ライン

フレキシブル・マニュファクチャリング・ライン（FML）とは、単品または少品種の大容量フレキシブルでない自動ラインと、中・小ロットの多品種FMSの中間に位置する生産ラインである。その加工設備は、汎用マシニングセンター、CNC工作機械、または専用工作機械やCNC専用工作機械を採用することができる。

4.柔軟な製造工場

フレキシブル・マニュファクチャリング・ファクトリー（FMF）は、自動化された3次元倉庫を備えた複数のFMSラインをコンピューター・システムでつないだものである。

受注から設計、加工、組立、検査、輸送、納品に至るまで、完全なFMSを採用している。これはCAD/CAMを含み、CIMSを実用的なアプリケーションに統合し、生産システムの柔軟性と自動化を実現し、さらに工場全体の包括的な生産管理、製品加工、材料保管・輸送プロセスを実現する。

フレキシブル製造技術の開発

FMSは、未来の工場のための斬新な概念モデルと開発トレンドを示すものであり、製造業の軌跡を形作る戦略的イニシアティブである。現在は、工場全体のレベルを反映した第一世代のFMSが主流であり、この状況は今後も続くと思われる。1991年に日本が開始した知的生産システム（IMS）プロジェクトは、第二世代のFMSと考えられている。

しかし、第二世代のFMSが本格的に実現するのは21世紀に入ってからと予想されている。その時点では、インテリジェントな機械と人間が統合され、受注から生産、販売までのすべての活動が柔軟に調整される。

FMSは1980年代半ばに急成長を遂げ、生産自動化の中心的存在となった。これは一方では、CNCマシニングセンター、産業用ロボット、CAD/CAM、リソース管理、その他のハイテク進歩などの個別技術の発展によるもので、システム統合のための重要な技術的基盤を提供した。

一方、世界市場には大きな変化があり、伝統的で比較的安定した市場から、ダイナミックで不安定な市場へと移行した。この市場で生き残り、成功するために、企業は新しい生産方式やビジネスモデルを模索し始めた。近年、FMSは近代工業生産の科学的な「哲学」であり、ファクトリーオートメーションの先進モデルとして、国際的に認知されるようになった。

オートメーション技術、情報技術、製造技術に基づき、エンジニアリング設計、生産製造、経営管理といった従来は独立していたプロセスを、企業全体をカバーする完全で有機的なシステムに統合するインテリジェントな製造システムである。その目的は、全体的な動的最適化、高効率、高柔軟性を実現し、競争に勝つことである。

製造自動化の発展におけるフロンティア技術として、FMSは21世紀の機械製造業の主要な生産モデルになるだろう。

工業先進国ではフレキシブル生産技術が広く応用され、CNC工作機械、マシニングセンター、FMC、FMSの利用が拡大している。コンピュータ統合生産（CIM）は、設計、製造、販売、財務をコンピュータで一元管理し、工場管理の全自動化を実現する。

1980年代までに、CIMは機械製造開発の方向性を示すようになったが、CIMの確立には多額のハードウェア投資と開発期間の延長が必要となることが多い。

一方、コンピューター・アプリケーション技術の急速な発展により、一元的な管理に偏重すると、変化する生産に対応できなくなる。CIMのコンセプトは絶えず進化しており、急速に変化する生産に適応するための柔軟性が求められている。