工程切替について、私たちが誤っていたこと

ある工場では、1台の洗浄機で9種類のハウジング変種を生産しており、その切替時間は約2時間かかっていました。生産マネージャーは20分以内への短縮を要望し、一見すると単純に思えました——クイックチェンジ式の治具パッドと、各変種ごとのプログラムを用意すれば完了です。

実際には4か月を要し、そのうち2か月間は、私たちが手を加える前よりも明確に性能が低下しました。以下に各月の経過を示します。なぜなら、単なる最終結果よりも、その進行順序のほうが有用だからです。

1か月目：治具の変更

最も明白な制約は治具でした。9種類の変種に対応するため、9セットのパッドとストップ部品をボルトで交換する必要があり、このボルト締め作業が2時間の大部分を占めていました。

私たちは、ボルト固定式のパッドをクイックリリース式のピンに置き換え、位置決め用の目印を追加しました。これにより、パッドは正しい位置にしか装着できないようになり、初回試行で切替時間は約70分まで短縮されました。これは全員が成功と評価した結果でした。

そうではなかった。3週間のうちに、右側に配置されたパッドが本来の仕様位置から12mmずれていたために2件の不合格が発生し、さらに前工程の部品からノズルボックスが残ったままになっており、かろうじて不合格を免れた事例が1件あった。治具は確かに作業速度を向上させたが、その一方でラインの信頼性は低下した。気づかずにこのような取引（＝速度と信頼性のトレードオフ）を行ってしまうのは、明らかに好ましくない。

2か月目：状況はさらに悪化

2か月目は、このプロジェクトにおいて最も困難な時期であり、その原因は私たち自身にあった。

治具の切替が迅速になったため、作業員はより頻繁に切替を行うようになり、納期達成のために、従来まとめて生産していたロットを分割するようになった。これは作業員側にとっては合理的な判断であった。しかし問題は、切替に要する時間は短縮されたものの、不確実性はそのままだったため、結果として切替回数が増え、誤りの発生率は変わらなかったことにある。その結果、誤りの発生率が顕在化してしまった。

一次合格率が4ポイント低下し、96.2％から92.1％となった。原因は治具ではなく、プログラム選択が依然として手動で行われており、最初の部品の検査も非公式な場合が多く、また切り替え作業のスピードアップによりオペレーターが異常を発見する余裕がさらに減っていたことにある。

これは切り替え作業のうち、しばしば省略されがちな工程である。機械的な作業時間の短縮は目で見てわかりやすく、成果として祝われやすい。しかし、検証に要する時間はそれと連動して短縮されず、検証工程をそのままにしたまま機械的作業だけを短縮すれば、単に同じミスをより速く量産するだけの、遅いプロセスを高速化したことになる。

却下した選択肢

2か月目の途中で合格率が低下し始めたため、工場からは洗浄機をもう1台導入する提案が出された——各バリエーション・ファミリーごとに専用の洗浄機を1台ずつ設置し、一切の切り替え作業を不要にするという案である。

我々は正直にコストを算出しました。つまり、2台目の機械では解決できない作業も含めて計算したのです。2台目の機械を導入しても、依然として各機械に適切なプログラムをロードする必要があり、最初の部品を測定する必要があり、さらにロット間で治具を清掃する必要があります——この3つの工程が、当初の2時間のうちの大部分を占めていたのです。2台目の機械が削減できるのは、-pad交換だけであり、その所要時間はすでに22分まで短縮されていました。

つまり、この提案は、1台の機械とそれに伴う電源・空調などの設備投資、および追加の保守作業というコストをかけて、わずか約20分の工程切替時間（チェンジオーバー）の短縮を図るものであり、一方で、初品確認までの40分間の待ち時間には一切手を打たないものでした。この提案はこうした理由から却下されましたが、その判断は正しかったのです。

ここで取り上げたのは、多くの工場がまず検討する典型的な選択肢だからです。2台目の機械は目に見える存在であり、予算化も容易で、正当化もしやすい一方で、実際の工程切替を構成する4つの作業間隔は、誰かがストップウォッチを持って現場に立って計測しない限り、その存在に気づきにくいのです。

3か月目：真のボトルネックを特定しました

私たちは改めて作業を確認し、ストップウォッチで正確に切り替え時間を計測し、合計時間ではなく各工程の間隔を一つひとつ記録しました。

治具の交換は22分かかりました。また、ロット間での機械清掃（前ロットの部品の残渣を治具台座・ドレイン・スプレーシャドウから除去すること）には31分かかりましたが、この作業は治具交換と同時に行われていたため、誰もその時間を別途計測しておらず、「同じ作業の一環」と見なされていました。さらに、最初の部品の検査に40分かかり、そのほとんどは測定結果を待つ時間でした。

つまり実際の時間配分は以下の通りです：私たちが最適化していた作業が22分、誰も名付けなかった（＝認識されていなかった）作業が31分、そして他者が生成した結果を待つ時間が40分でした。

その後、3つの変更が実施されました。まず、治具ベースを着脱式トレイ付きに再設計し、清掃時間を30分から4分に短縮しました。次に、ロード時に部品の種類を自動識別する工程を追加し、プログラムをオペレーターではなく部品自体から自動選択するようにしました。さらに、機械に初品検査用ゲージを設置したため、検査を検査室に依存しなくなりました。

4か月目：現在の状態

現在の切替時間は約24分です。内訳は、治具交換6分、清掃4分、プログラム設定および初品確認8分、意図的に確保した余裕時間6分です。

不良率（初回合格率）は回復し、プロジェクト開始前の水準をわずかに上回るまで改善しました。これは、部品種別自動識別によって、プロジェクト開始前から存在していた故障モードが解消されたためです。また、ラインの切替頻度は、4か月前と比べて増加しており、これは本プロジェクトの実際の目的でありながら、当初は明示されていなかった目標でもありました。

そこから得た教訓は、治具に関するものではありません。むしろ、工程の切替え時間は通常、機械に起因すると見なされ、治具・ロット間の清掃・プログラム・測定という4つの要素に分けて負担されるということです。そのうち自社が担当する要素を最適化しても、数値は向上しますが、ライン全体の稼働率は変わりません。

いまだにわからないこと

残しておいた6分の余裕は、あくまで推定値です。工程全体がきつめに感じられたため追加しましたが、その後ラインは安定しています。ただ、2分で十分だったのか、あるいは10分ならより安全だったのか——その判断はできません。

正直なところ、我々は計測可能なリスクを、計測不能なリスクと交換したにすぎません。もし、この余裕幅を「感覚」ではなく「定量的に」評価する方法をお持ちの方がいらっしゃれば、ぜひその話をお聞かせいただきたいと思います。