生産技術・情報システム
第2章 生産の管理
生産技術は、設計図面どおりの製品を効率的に作り出すための技術です。ここでは切削・研削・塑性加工・鋳造といった基本的な加工技術と、NC・MC・FMC・FMS・FAといった生産の自動化技術、さらにSCM（サプライチェーンマネジメント）について学びます。
切削加工と研削加工
簡単にいうと
簡単にいうと、切削加工は「工具で削って形を作る」加工法、研削加工は「砥石で磨いて精密に仕上げる」加工法です。代表的な機械に旋盤・ボール盤・フライス盤があります。
切削加工とは、切削工具を使用して不要部分を削り取り、工作物を所定の形状・寸法に仕上げる加工法です。代表的な加工機械として以下があります。
旋盤加工：工作物を回転させ、固定した切削工具を当てて削る加工法です。円筒形の部品加工に適しています。
ボール盤加工：工作物を固定し、主軸に取り付けたドリルを回転させて穴をあける加工法です。
フライス盤加工：多くの刃を持つ回転切削工具（フライス）を工作物に当てて削る加工法です。平面加工や溝加工に適しています。
切削工具の材質は、削るものよりも硬い必要があり、炭素工具鋼・超硬合金・セラミックス・ダイヤモンドなどが利用されます。
研削加工は、砥石に硬度の高い材料を使うことにより、極めて精度の高い加工が可能です。超硬合金などの硬い材料の加工にも対応できます。
具体例
自動車のエンジン部品であるシリンダーは、まず旋盤で大まかな形状を削り出し（切削加工）、その後研削加工で内面を高精度に仕上げます。このように切削→研削の順で加工することが多いです。
試験のポイント
- ・旋盤（工作物回転）・ボール盤（穴あけ）・フライス盤（多刃回転工具）の違いを覚えましょう
- ・研削加工は切削加工より高精度な仕上げが可能という特徴を押さえましょう
塑性加工と鋳造加工
簡単にいうと
簡単にいうと、塑性加工は「金属を力で変形させて形を作る」方法、鋳造加工は「溶かした金属を型に流し込んで形を作る」方法です。
塑性加工とは、金属に弾性限界を超える力を加え、永久変形（塑性変形）の性質を利用して所定の形状に成形する加工法です。
代表的な塑性加工には以下があります。
プレス加工：プレス機械を使った加工で、①抜き加工（外形抜き・穴あけ）、②曲げ加工（V曲げ・U曲げ・端曲げ）、③絞り加工（底つきの容器などの成形）に分かれます。
鍛造加工：材料をたたいたり圧縮して成形する加工法です。温度により熱間鍛造・温間鍛造・冷間鍛造の3種類に分類されます。
鋳造加工は、砂や金属で鋳型を作り、溶かした金属をその空間に注入して凝固させる方法です。複雑な形状のものでも1回の流し込みで製造できるのが大きな特徴です。金属材料の中では鋳鉄が多く使われます。
具体例
缶ジュースのアルミ缶は絞り加工（プレス加工の一種）で作られています。1枚のアルミ板を何段階かのプレスで絞っていき、底つきの円筒形に成形します。一方、マンホールの蓋は鋳造加工で作られ、複雑な模様も1回の鋳込みで再現できます。
試験のポイント
- ・プレス加工の3種類（抜き・曲げ・絞り）を覚えましょう
- ・鋳造加工は「複雑な形状を1回で製造できる」点が特徴です
化学処理等（めっき・塗装）
簡単にいうと
金属の表面を守ったり見た目を良くしたりするために、めっきや塗装といった「表面処理」があるよ。電気を使うめっきや、静電気を利用した塗装など、方法ごとに得意な素材や仕上がりが違うの。
製品の耐食性・耐熱性・外観などを向上させるために行う表面処理技術です。
めっき
金属や非金属の表面に薄い金属膜を形成する処理で、大きく2種類あります。
| 種類 | 原理 | 特徴 |
|---|---|---|
| 電気めっき | 電解液中で通電し、陰極（対象物）に金属を析出させる | 導電性のある素材にのみ適用可能。プラスチックなど非導電性素材にはそのままでは使えない |
| 化学めっき（無電解めっき） | 化学反応を利用して金属膜を形成する | 通電不要のためプラスチックやセラミックスにも処理可能。均一な膜厚が得られやすい |
塗装
塗料を対象物の表面に塗布して被膜を形成する処理です。主な方式は以下の通りです。
| 方式 | 概要 |
|---|---|
| はけ塗り | 刷毛で直接塗る最も基本的な方法。小面積や補修に適する |
| スプレー塗装 | 圧縮空気で塗料を霧状にして吹き付ける。広い面を均一に塗れる |
| 静電塗装 | 塗料粒子に静電気を帯びさせ、接地した対象物に付着させる。塗料の無駄が少ない |
| 電着塗装 | 塗料を溶かした液に対象物を浸し、通電して塗膜を形成する。複雑形状にも均一に塗れる |
表面処理の目的
表面処理全般に共通する主な目的は、耐食性（さびにくさ）の向上、耐熱性の向上、耐摩耗性の向上、装飾性（美観）の向上などです。
生産自動化の段階的拡大
試験のポイント
- ・電気めっきは導電性素材にしか使えない点が出題ポイント（プラスチックへの直接適用は不可）
- ・化学めっきは非導電性素材にも使える点を押さえる
- ・塗装方式の特徴（特に静電塗装と電着塗装の違い）が問われやすい
自動機械（NC・MC・FMC・FMS・FA）
簡単にいうと
簡単にいうと、工場の自動化には段階があり、NC（数値制御の機械）→MC（工具自動交換つき）→FMC（加工セル）→FMS（柔軟な生産システム）→FA（工場全体の自動化）と拡大していきます。
生産の自動化を段階的に実現する技術体系として、以下のものがあります。
NC（数値制御）工作機械：工具経路や加工条件を数値情報で指令して制御する工作機械です。NC旋盤やNCボール盤があります。
MC（マシニングセンタ）：多数の工具をマガジンに装備し、ATC（自動工具交換装置）により旋削・穴あけ・平面加工など複数の異なる加工を自動的に行います。通常20～70の工具を工具マガジンに装備します。
FMC（フレキシブル加工セル）：NC工作機や産業用ロボットなどを組み合わせた、工程のひとまとまりをカバーする単位です。
FMS（柔軟構造製造システム）：複数のFMCとAGV（無人搬送車）などの搬送装置をコンピュータで統括的に制御・管理するシステムです。規格の異なる製品の混合生産や生産内容の変更が可能で、多品種少量生産を効率的に行えます。
FA（ファクトリーオートメーション）：FMSに加え、資材調達や設計データの管理、間接業務までを含む工場全体の自動化・システム化です。
具体例
スマートフォンの金属筐体を加工する工場では、MCが1台で穴あけ・面取り・溝加工を自動で行い、複数のMCをAGVでつないだFMSで異なるモデルの筐体を柔軟に混合生産しています。
SCM（サプライチェーンマネジメント）の概念図
試験のポイント
- ・NC→MC→FMC→FMS→FAの段階的な拡大を理解しましょう
- ・MCの特徴はATC（自動工具交換装置）です
- ・FMSの特徴は「多品種少量生産への柔軟な対応」です
- ・AGV（無人搬送車）はFMSの搬送装置として覚えましょう
SCM（サプライチェーンマネジメント）
簡単にいうと
簡単にいうと、SCMは「原材料の調達から最終消費者への販売まで、企業の壁を越えてモノと情報の流れを最適化する」考え方です。部分最適ではなく全体最適を目指します。
SCM（Supply Chain Management：サプライチェーンマネジメント）とは、資材供給から生産・流通・販売に至る物またはサービスの供給プロセスにおいて、取引を行う複数の企業が情報共有・協調意思決定などの手法を用いて、必要なときに必要な場所に必要な物を必要な量だけ供給できるようにし、サプライチェーンに介在するムダを排除して経営効率を向上させる方法論です（JIS Z 8141-2309）。
SCMの目的は、キャッシュフローマネジメントを実現するとともに、最新の情報技術を活用して市場の変化に対してサプライチェーン全体を俊敏に対応させることです。部門間や企業間における業務の全体最適化を図ることができます。
サプライチェーンの流れは「サプライヤー→メーカー（調達→生産→物流→販売）→卸売→小売→顧客」であり、各段階でITを活用した情報共有が行われます。
具体例
大手コンビニチェーンでは、POSデータ（レジの販売実績）をメーカーや物流業者とリアルタイムで共有し、売れた分だけ自動的に補充発注がかかる仕組みを構築しています。これにより、欠品と過剰在庫の両方を防いでいます。
試験のポイント
- ・SCMは「部分最適」ではなく「全体最適」を目指す点がキーワードです
- ・サプライチェーン全体での情報共有がSCMの基盤です
- ・キャッシュフローマネジメントの実現がSCMの目的です
まとめ
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