ネジ締め自動化におけるトレーサビリティ対応の課題と対策
自動車部品や医療機器の製造現場では、品質保証や顧客要求への対応を目的として、締結工程の履歴管理が求められるケースがあります。IATF 16949やISO 13485などの品質マネジメント規格への対応に加え、完成品メーカーなどの顧客から個別に品質管理やトレーサビリティを求められる場合もあり、締結データをどのように記録・管理するかが課題となることがあります。
本記事では、ネジ締めのトレーサビリティ（履歴管理）に関して現場で生じる代表的な課題と、自動ネジ締め機を活用した対策について解説します。
トレーサビリティ対応で現場に起きている課題
ネジ締め工程における「トレーサビリティ非対応」の状態が続くと、次のような課題が現場で発生します。
| 課題 | 起きている事象 | 波及するリスク |
|---|
| 締結データが残らない | 作業者の目視・感覚で締結を判定 | 監査で必要な記録を提示できず、追加確認や是正対応が必要になる可能性 |
| NG発生時の絞り込み不能 | 不良品のロット範囲が特定できない | 対象範囲の特定が難しくなり、原因調査や対応に時間がかかる可能性 |
| 判定が作業者に依存 | 締結状態の確認を目視や作業者の判断に頼る | 判定のばらつきや確認漏れにつながる可能性 |
| 手作業による記録・転記 | 締結結果を紙やデータに記録し、人が別システムへ転記 | 転記ミスや保管漏れが発生する可能性 |
| 工具寿命が管理しにくい |
工具やビットの使用回数を把握しにくい |
工具交換のタイミングを判断しにくくなる可能性 |
なぜ履歴管理が求められているのか
規格・品質管理上の要求
自動車業界では、IATF 16949などの品質マネジメント規格への対応に加え、顧客要求や製品・工程のリスクなどに応じて、重要な工程や特性を管理することが求められます。締結工程についても、製品の安全性や品質に関わる場合には、締結条件や結果の記録・管理が必要となることがあります。
また、医療機器分野では、ISO 13485やQMS省令に基づき、製造工程や製造記録を適切に管理することが求められています。締結工程についても、製品や工程のリスク、顧客要求などに応じて、条件や結果を記録・管理する場合があります。
航空・宇宙分野でも、JIS Q 9100などの品質マネジメント規格に加え、顧客要求や製品の特性に応じて、製造・組立・検査などの記録を管理することがあります。
完成品メーカー・元請けからの監査要求
完成車メーカーなどの顧客からは、品質管理やトレーサビリティについて個別の要求が設定される場合があります。締結工程についても、製造条件や締結結果の記録、保存方法などが要求されることがあるため、適用する規格だけでなく、顧客仕様書や取引先の品質要求を確認することが重要です。
市場クレーム・不具合調査への対応
市場で締結不良に起因する事故や不具合が発生した場合、該当ロット・該当個体の締結データを確認できれば、原因調査や対象範囲の特定に役立ちます。手作業や紙ベースで管理している場合は、必要な情報を探すのに時間がかかることがあるため、締結データを製品情報と関連付けて管理できる仕組みが有効です。
課題への対策① データを自動取得できる自動ネジ締め機を導入する
最も直接的な対策は、締結1本ごとに以下のようなデータを自動で取得・記録できる自動ネジ締め機に置き換えることです。
| 取得データ | 内容 |
|---|
| 締結トルク値 | 実測ピークトルクまたは着座後の締結トルク |
| 締結角度 | スナグ点からの回転角度（角度法対応機） |
| 回転数・締結時間 | ソフトスタートから完了までの回転挙動 |
| OK/NG判定結果 | 設定した上下限窓に対する良否判定 |
| ワークID | ロット番号・シリアル番号（バーコード連携） |
| 工程情報 | ライン番号・ステーション番号・締結ポイント番号 |
| 時刻・作業者ID | 日時と担当者情報（ICカード等） |
| 工具ID・締結回数 | ツール個体識別・累積締結カウント |
必要なデータを取得・記録できる設備を導入することで、締結結果の確認や履歴管理を効率化できます。実際に取得できるデータや保存方法は機種・コントローラ・ソフトウェアの構成によって異なるため、導入前に確認することが重要です。
課題への対策② 上位システム（MES／ERP）と連携させる
取得した締結データは、ネジ締め機や専用ソフトで管理できるほか、MESなどの上位システムと連携することで、ワークIDや生産履歴などと関連付けて管理できます。必要な管理範囲や既存システムの構成に応じて、適した連携方法を検討することが重要です。
ファイル出力方式
CSV/XMLを日次・ロット単位で出力して共有サーバへ格納する方式。改ざん防止・保管期間の運用ルールを整備することが前提です。
リアルタイム通信方式
Ethernet/EtherNet-IP/PROFINET/OPC UAなど、製品が対応する通信方式を利用して締結結果をMESへ送信する方式。ワークIDとの紐付けや、締結結果に応じた後工程への判定情報の受け渡しなどに活用できます。
クラウドサービス連携
メーカー純正または汎用IoTクラウドと連携し、複数拠点の締結データを一元管理する方式。海外拠点を含めた品質可視化・是正措置の共有に有効です。
課題への対策③ 機種選定時に必要な記録・管理機能を確認する
トレーサビリティ対応を検討する際は、自社の品質管理や顧客要求に必要なデータを取得・保存できるかを確認することが重要です。以下のような項目を事前に整理しておきましょう。
| 確認カテゴリ | チェック内容 |
|---|
| データ項目 | トルクと角度の両方が取得できるか／波形記録の有無 |
| 保存件数 | 内部メモリで何万件保存できるか／自動転送機能の有無 |
| 判定機能 | 上下限窓・時間窓・角度窓を組み合わせた総合判定が可能か |
| 外部通信 | Ethernet/EtherNet-IP/PROFINET/OPC UAなど自社ラインに合うか |
| ワークID連携 | バーコード/2次元コードリーダー入力を標準で受け付け可能か |
| 工具管理 | ツール個体の締結カウント・保全時期の通知機能 |
| データ改ざん防止 | タイムスタンプ／署名／ログ削除防止機能 |
| 帳票出力 | JIS/IATF監査で提示しやすい標準帳票の有無 |
導入を進める際の実務ステップ
トレーサビリティ対応機を初めて導入する場合の一般的な流れです。
- 品質保証部門と生産技術部門で、必要なデータ・保存期間・保存場所などを整理する。
- ワークIDの発行方法や締結ポイント、NG発生時の対応など、ライン構成を整理する。
- 要件を満たす自動ネジ締め機について複数メーカーから提案を受け、取得データや出力方法を比較する。
- MESやサーバなど、必要に応じて上位システム側の受け皿を設計する。
- 実機テストや試運転を行い、締結精度だけでなくデータ取得・保存・出力まで確認する。
- 量産開始後も、データの記録状況や保存方法、設備の保全状態を定期的に確認する。
特に品質保証部門と生産技術部門の要件が食い違いやすいポイントのため、着手初期に両部門で仕様を握っておくことが失敗回避の鍵です。
編集チームまとめ
ネジ締めのトレーサビリティ対応では、規格や顧客要求、製品・工程のリスクなどを踏まえて、必要な締結データを適切に記録・管理することが重要です。手作業や従来型の設備ではデータ管理に手間がかかる場合があるため、締結データを自動で取得・記録できる自動ネジ締め機の導入は、履歴管理を効率化する方法の一つです。導入時は、必要なデータ項目だけでなく、ワークIDとの紐付け、保存方法、上位システムとの連携まで確認し、自社の品質管理や顧客要求に適した設備を選定しましょう。
