包装企業の生産効率が30％向上：フィルムスリッターの変革記録

競争が激化する包装業界において、生産効率は企業にとってコスト削減と市場獲得の鍵となる重要な要素です。本日は、国内大手のフレキシブル包装材メーカーを取材し、「心臓部」とも言えるフィルムスリッターの精密な技術革新によって、いかにして全体の生産効率を30%も飛躍的に向上させたのかをお伝えします。

1. 背景と課題：成長のボトルネック

当社は主にBOPP、CPP、PEなどの各種プラスチックフィルムのスリット加工と販売を行っています。市場からの受注が継続的に増加するにつれ、従来のフィルムスリット機は徐々に能力不足となり、生産工程における最大のボトルネックとなっていました。具体的には、以下の点が挙げられます。

1. 注文変更効率が極めて低い：製品の仕様（幅、直径など）を変更するたびに、ツールの位置、張力パラメータなどを手動で調整するために機械を最大20〜30分間停止する必要があり、設備の総合利用率（OEE）に重大な影響を及ぼします。

2. 生産速度の制限：古い電気制御システムでは、高速スリット加工を安定してサポートできず、フィルムの破損や切断面の不均一などの品質問題を回避するために、オペレーターは通常、速度を機器の上限の 80% 以上に上げないようにしています。

3. 歩留まりの向上が必要：従来の磁性粉クラッチで制御する張力システムの安定性が悪く、始動・停止時や高速運転時に張力変動が生じやすく、その結果、「キャベツ」状の破裂腱やスリット入りフィルムロールの端面の凹凸などの欠陥が発生し、不良率は依然として高いままです。

4. 熟練作業者への依存度が高い：調整の精度は熟練者の経験と勘に大きく依存し、有資格者のトレーニングサイクルも長く、人員の流動性が生産の安定性に影響を与えます。

経営陣は、新しい設備を購入するだけで問題は解決できると認識していましたが、投資コストが高すぎる上に回収サイクルも長くなるため、既存のスリッター機を体系的に改修するという賢明な決断を下しました。

2. 変革計画：ソフト面とハード面の両方における明確な政策

同社は、設備サプライヤー、自動化エンジニア、社内技術者で構成されたプロジェクトチームを立ち上げ、詳細な診断を経て、電気制御システムとコアアクチュエータを中核とした改造計画を策定した。

変革の核心：機械とアナログをサーボとデジタル化に置き換える

3. 変革記録：主要技術の実装の詳細

1. ワンクリック注文変更機能の実装：

◦ 変更前: オペレーターは定規を使って測定し、手動でハンドホイールを振って左右のツールホルダーの位置を調整し、張力などのパラメータを手動で入力します。

◦ 加工後：HMIタッチスクリーンで目標体積の幅、直径などのパラメータを入力し、「ワンクリックで加工順序変更」をクリックします。サーボモーターがツールホルダーを駆動し、プリセット位置に正確に移動し、制御システムがプリセットされた張力と速度曲線を自動的に呼び出します。このプロセス全体は、手動操作なしで2分以内に完了します。

2. 張力制御の精密な飛躍：

◦ 応答が遅く、発熱量が高く、制御精度が低い磁性粉クラッチを排除し、サーボモーター + 張力センサーを使用して完全な閉ループ制御システムを形成します。

◦ システムは張力の変化をリアルタイムで監視し、アルゴリズムを用いてサーボモーターにミリ秒レベルのトルク補正を指示することで、空ロールから満杯ロールまでの工程全体を通してフィルム張力が一定に保たれるようにします。これにより、張力の不安定さに起因する製品品質の問題を根本的に排除します。

3. 高速動作と安定性の向上：

◦ 新しいサーボスピンドルドライブシステムにより、より高いパワーとスムーズな速度制御が可能になり、オーバークロック時でも設計速度の 100% で機器を安定して動作させることができます。

◦ モーション コントローラは、巻き出し、牽引、巻き戻しなどの複数のモーター間の正確な電子カム同期を保証し、速度の非同期によって発生する伸びや折り目を排除します。

4. 効果とメリット：数字が物語る

変換が完了し、1 か月の継続的な運用とデータ統計を経て、結果は期待をはるかに上回りました。

• 生産効率の向上：全体的な効率は30%以上向上しました。これは主に、オーダー変更時間が平均25分から2分に短縮され、平均生産速度が当初の75%から95%以上に向上したことによるものです。

• 製品品質の向上：歩留まり率（Aグレード製品）は、転換前の92%から98.5%以上に向上しました。端面の凹凸や腱の割れなどの問題はほぼ解消され、顧客からのクレーム率も大幅に減少しました。

• 運用コストの削減：

◦ エネルギー消費量の削減：磁気粉クラッチ（大きな電力を消費する部品）をなくすことで、機械全体のエネルギー消費量が約 15% 削減されます。

◦ 人件費の最適化: オペレーターのスキル要件が削減され、新入社員のトレーニング サイクルが半分に短縮され、1 人のオペレーターがより多くの機械を処理できるようになります。

• インテリジェンスとデータ: すべての生産データ (メーター、速度、スクラップ率、ダウンタイムの理由) が自動的に記録およびレポートされ、経営上の意思決定に正確なデータ サポートを提供し、透明性の高いデジタル管理を実現します。

5. 結論と啓蒙

このフィルムスリッター機の改造の成功記録は、製造企業にとって、古い設備に直面した場合、「改造とアップグレード」は「廃止と交換」よりもコスト効率が高く、戦略的であることが多いことを示しています。

成功の鍵は次のとおりです。

1. 正確な診断: 盲目的なアップグレードではなく、生産効率を制限する実際のボトルネックを正確に見つけます。

2. 体系的な思考：ハードウェアの交換だけでなく、「ハードウェア + ソフトウェア + プロセス」の体系的な最適化も行います。

3. 技術の選択: 変革の信頼性と先見性を確保するために、サーボ技術やデジタル制御に代表される成熟した先進技術が選択されます。

この変革は設備のアップグレードにとどまらず、同社が「インダストリー4.0」スマートファクトリーへと移行するための重要なステップでもあり、将来の同社の持続可能な発展に向けた強固な技術基盤を築くものとなる。