FUJITSU. 63, 5, p. 610-616 （09, 2012）610

あ ら ま し

昨今のスマートフォン化により，「開発期間の短縮とコスト削減」が最も重要なキー

ワードとなっている。そのためには，短期製造に対応した垂直立上げ技術および機種変

更に対応した自動化手法が必要である。富士通周辺機（FPE）では，これまで携帯電話やタブレットPCなどのユビキタスプロダクト製品の開発・製造，また大型システムプリンタやものづくりを支える自動化設備などのメカトロニクス技術を蓄積してきた。これら

の技術を応用した自動化手法を活用し，汎用化を進めながらMade in JAPANにこだわったものづくりを展開している。FPEの手法は，各種ロボット（パラレルリンクロボット，多関節ロボット，直動ロボット）をプラットフォームとして，FPEに合った自動化システムにするためにロボットハンド部や試験連携など周辺部分を独自にカスタマイズしたこ

とを特徴としている。

本稿では，スマートフォン開発製造に求められる課題と，保有技術を活用した解決手

段を中心にMade in JAPANのものづくりをサポートする自動化技術を中心に紹介する。

AbstractDue to the transition to smartphones in recent years, the keywords in their manufacture

have become shortening the development period and reducing costs. To that end, it is necessary to have technology for vertical launch (a marketing technique where, rather than expanding a business in steps, it is maximized in one go from the start of business to production and sales) to be able to manufacture products in a short time. In addition, an automatic production method is needed that can cope with model changes. Fujitsu Peripherals Limited (FPE) has accumulated technology to develop and manufacture ubiquitous devices such as mobile phones and tablet PCs. At the same time, it has acquired superior mechatronics technologies in its system printer business and automated manufacturing equipment business field. While utilizing an automatic production method that applies these technologies and brings them to general use, it is developing its manufacturing while sticking to the principle of “Made in Japan.” FPE’s method involves using various types of robot (parallel link robots, multi-joint robots, linear motion robots) as a platform, and uniquely customizing peripheral parts such as a robot hand or testing part in order to have an automatic production system that suits FPE. This paper focuses on the issues in developing and manufacturing smartphones, and presents ways to solve them using the technology FPE possesses. It also introduces automation technology that supports “Made in Japan” manufacturing.

● 荻野　学　　　● 山田弘志　　　● 後藤光宏　　　● 助友誠司　　　

スマートフォンのものづくりを支える自動化手法

Automated Production Method Supporting Our Smartphone Manufacturing

FUJITSU. 63, 5 （09, 2012） 611

スマートフォンのものづくりを支える自動化手法

とで短期開発（図-1）を実現し，トータルリードタイム短縮によるメリットを生かしながら海外人件費に対して高い国内製造の加工費をいかに低減するかである。このような状況を眺めると，従来型のものづくり手法では競争力のあるコスト実現は困難になってきている。このため新たなものづくり革新による大幅な効率化が求められている。

ラインへの自動化展開

開発期間および製造期間の短い携帯電話の製造においては，量産開始時点からの自動化が必須である。しかし，機種数が多く，製品ごとに形状・外観・機能の違う携帯電話の自動化においては，自動化内容の「汎用性」が最大の課題である。富士通周辺機では，機種ごとの共通作業を抽出し，自動化の効果，自動化内容の汎用性，継続性を含めて自動化対象を検討し，自動機開発を進めてきた。まず取り組んだ自動化がネジ締め作業の自動化である。現在の携帯電話は防水機能を有しており，ネジ締め作業不良は，製品の不良に直結するため，製品品質の向上ということも含めてネジ締め作業の自動化を最優先のテーマとして自動機の開発に着手した。本自動機（図-2）の特徴は，M1.0微小ネジ対応とネジ浮き，空回り検出などの不良検出機能，折り畳み構造対応機能と併せて機種固有のワーク保持カセットの自動検出により機種切替時間を大幅に短縮していることである。ネジ締め条件の最適化により，現在では全ての機種に展開している。次に取り組んだ自動化がプリント基板（PT板）

ラインへの自動化展開

ま　え　が　き

2010年までの国内携帯電話は，折り畳み型のフィーチャーフォンが主流であり，薄型/防水やお財布機能などの多機能化が図られていた。しかし，世界市場と比較するとガラパゴスと言われるような特殊な環境であり，海外メーカの参入障壁となっていた。しかしながらスマートフォン化により，海外メーカの多機能化対応も加速しており，海外メーカと競合する現状の市場環境においては，「開発期間の短縮とコスト削減」が最も重要な課題となっている。本稿では，スマートフォンのものづくりに当たり，高品質かつ低コストを実現するための，自動化技術について事例を交えながら紹介する。

従来のものづくりと課題

携帯電話のものづくりは，顧客ニーズに合わせた機能製品を開発していたために開発機種数が多く，製品ごとに形状・外観・機能が違っており，また，機種ごとの製造期間は数か月と非常に短い期間である。このため，ものづくりの改善は，IE（Industry Engineering）分析などによる改善にとどまり，製造工程は人によるものづくりとなっていた。そして，製造コストは，海外の安価な労働力での加工費に比べて高額となり，徐々に海外に製造拠点を移行していくメーカが増加していったのである。一方，国内製造は，マーケットに近いことによるタイムリな製品供給が可能であり，生産変動に対応しやすいメリットがある。課題は，従来のシリーズ的な開発プロセスを設計と製造拠点が国内にあるメリットを生かした並行開発に変革するこ

ま　え　が　き

従来のものづくりと課題

図-1　装置開発プロセス

製品企画 製品設計

製品設計

量産製造生産準備（治具/設備）

試作評価

プレ量産

製品企画 VPS/試作評価/プレ量産

生産準備

量産製造

従来プロセス

スマートフォンプロセス

VPS：Virtual Product Simulator

FUJITSU. 63, 5 （09, 2012）612

スマートフォンのものづくりを支える自動化手法

ラ画像物品確認，アームロボットによる基板分割装置へのハンドリングなどの新規自動機の導入により組立自動機を連結した一貫ライン（図-4）を構築し，オペレータ1名により稼働中である。なお，今回導入した自動機は，全て段取り替えにより，他機種，次機種への展開が可能である。自動化を進める上で，自動化要素技術の確立は最重要課題であり，自動機の短期開発，汎用性の課題も要素技術の完成度に依存するところが大きく，次世代スマートフォンへの対応も含め今後更に取り組む必要がある。

自動化手法

富士通周辺機では自動化手法を活用し，汎用化を進めながらMade in JAPANにこだわったものづくりを展開している。携帯電話の短製造ライフ，およびスマートフォンへの急速な移行に伴い，自動機・自動化の導入による合理化効果の垂直立上げが課題である。本章では，自動機の短期開発・製造手法（モジュール化設計）と自動機品質の向上に向けたパラメータ設計，短期評価手法（品質工学）を解説する。● モジュール化設計の取組み（1）モジュール化設計の狙い富士通周辺機では，以下5項目のカテゴリに対して，モジュール化設計を運用している。特に図面の流用・使用率向上に関しては，短期開発，コス

自動化手法

2次組立工程における組立工程の自動化である。PT板2次組立においては，シールド板金のはめ込み，テープなどの貼付作業を行っている。対象部品の形状，仕様は機種ごとに異なるが類似部材であるため，共通のハンドリング作業での自動化を検討した。手作業の複雑な動きと作業スピードを考慮し，ベースとなるロボットは，パラレルリンクロボットを選定した。組立工程における自動化においては，「作業の自動化」と「部材供給の自動化」「ワークのハンドリング自動化」の対応が必要である。自動化を推進するに当たり，最終的な自動化ライン（自動化一貫ライン）の構想をベースに従来の製造ラインのライン構成（作業順，人員構成，ラインレイアウト）の見直し，自動化仕様の検討を行い，パラレルリンクロボットをスタンドアロン形態（図-3）で導入した。そして，自動機へのワークセットはオペレータが行い，ワークセット検出により，自動で部品の組み付け作業を行う自動機を開発し導入した。ハンドツールの交換機能を付与し，複数部材の自動化を行うことにより，段取り替え時間の短縮も実現した。現在の製造ラインは，スタンドアロン形態で導入したパラレルリンクロボットに連結/移載の自動機，更には，製造ラベル貼付機，カメ

図-3　パラレルリンクロボット

折り畳み構造

ネジ浮き，空回り検出

ワーク保持カセット検出

図-2　自動ネジ締め機

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スマートフォンのものづくりを支える自動化手法

ト改善に直接的な効果が大きいため，優先的に活動している（図-5）。・設計出図遅延の解消によるリードタイム短縮と生産混乱の防止

・顧客ニーズに対応できるオプション・バリエーションの整備とラインナップの強化

・図面の流用・使用率向上・製品構成の明確化による保守・消耗部品の迅速提供

・設計力のシフトによる新製品開発・研究の強化（2）多様化への対応モジュール化とは，製品を構成する部品を機能単位としてまとめた上で，機能単位を組み合わせる基本部に，ニーズに対応したカスタム部を付加（組合せ）することである。製品仕様の多様化（仕様のバリエーションの増加）に対して，組合せの変化を増やすことにより，短期QCD（Quality，Cost，Delivery）への対応を

パラレルリンクロボット

移載ユニット/コンベア

パラレルリンクロボット

ラベルプリンタラベル貼付機

アームロボット

基板分割機

パーツフィーダ

カメラユニット

①出図遅延の解消

②ラインナップの強化

③図面流用・使用率向上

④保守・消耗部品の迅速提供

⑤新製品開発・研究の強化

狙い

事務コスト削減

製品品質の安定

部品調達の効率化

コストダウンの加速

モジュール化手法の導入

図-4　PT板2次組立工程自動機構成

図-5　モジュール化手法

FUJITSU. 63, 5 （09, 2012）614

スマートフォンのものづくりを支える自動化手法

技術見積～詳細設計期間が大幅に短縮した。損益課題に対して，モジュール開発導入で，開発工期短縮を50％改善し，カスタム部の一週間設計を実現した。また，モジュール化を営業活動，ものづくりの生産手配，製造などでの全カテゴリでトライ中であり，トータルリードタイムについても従来の3か月から2か月に納期短縮の目処がついた。保有技術マトリックス表のロボットプラットフォーム部，オプションプラットフォーム部のモジュール化設計は完了しており，両プラットフォームを組み合わせることにより顧客ニーズに対応した自動機を短期に提供することが可能となった（図-7）。

● 品質工学（注）の導入（1）品質工学導入の狙い品質工学導入により，パラメータ設計，つまりロバスト性の高い（外乱に強い）自動機を短期に開発・導入できる。その結果，製品の持つべき機能とその安定性を早期に設計でき，製品導入後の品質問題に対しても，迅速に原因をシミュレーションできる。導入するカテゴリは以下である。・短期のパラメータ設計を要する技術課題・解決が困難な状況に陥ってしまった技術課題 ・解決に困難が予測される技術課題 以上は，垂直立上げを急務とする自動機の設計になくてはならない要素である。（1）

（2）期待される効果機能性の評価，改善による三つの利点は以下のとおりである。・先行性－開発期間の短縮 製品企画に先行させて，製品に使う技術の善し悪しや技術の限界を短期間で評価できるので，開発効率の著しい向上と大幅な開発期間の短縮が図れる。・汎用性－類似製品への適用性技術の基礎体力が向上するので，同じ技術を使う類似製品や次の新製品開発にも問題なく対応可能である。・再現性－実験結果の信頼性使用，環境条件の変化や劣化に対して本質的に強靭な技術にでき，開発段階で確認した結果が製

（注） 技術開発・新製品開発を効率的に行う開発技法。考案者の田口玄一の名を冠してタグチメソッドとも呼ばれる。

可能とするものである。（3）実務課題顧客ニーズ・仕様を実現するために，装置全体を流用して図面を作成していくと，毎回異なる図面を作成することとなる。これでは，装置レベルの図面の再利用率・流用率はゼロ％に限りなく近く，ロット数の少ない自動機開発では，非常に非効率な設計・ものづくりとなる。（4）課題解決の手段モジュール整備の考え方を以下に示す。カスタム設計における設計工数削減には，モジュール自体の定義と同時にバリエーションを整備，管理する仕組みが必要である。モジュールを規定することにより図面の共通化・流用時の設計思想の統一を図り，図面の流用率を上げ工数の削減はもとより，実績のある図面を流用することで，設計品質および製造品質の向上も図れる。この考え方の導入で，下流工程である製造，品質保証工程の効率化も可能となる（図-6）。（5）効果モジュール化手法によって製品QCDに対して，図-6に示す効果が得られた。そのほか，営業提案の見える化，隘

あい

路部品の先行手配などの間接的効果があった。保有技術をモジュール化した製品マトリックスに応用することによって，モジュール化開発の定量的成果が出始めており，グループ内技術提案，

間接的効果直接的効果受注増

売上高向上約30％

設計手戻り低減約40％

事務工数削減約30％

リードタイム短縮約30％

部品削減約30％ 図面流用率の向上

一人あたり売上高向上

在庫削減

製造品質の向上

営　業

設　計

調達

製造品質保証

出図遅延低減約70％

図-6　モジュール化手法の効果

FUJITSU. 63, 5 （09, 2012） 615

スマートフォンのものづくりを支える自動化手法

質・信頼性判断をするなど，プロジェクトごとに最適化した評価用ツールとしても運用している。（3）

● 自動化の要素技術自動化はMade in JAPANの最後の砦

とりで

と言っても過言ではなく，ここまでで紹介した取組みを水平展開して自動化を進めていくわけであるが，新たな自動化の技術についても，並行して技術確立を推進していく。試験工程に分類される感応試験，例えば，クリック感覚，音声品質，微小な塗装欠陥は，人間の力覚，聴覚，視覚に頼っており，定量化した上で自動機に具備できるセンシング技術が必要である。現在，富士通研究所などと連携しながら，活動している。

む　　す　　び

本稿では，スマートフォンのものづくりを支える自動化手法について事例を交えながら紹介した。富士通周辺機は，開発部門と製造部門を持つ特徴を生かし，お客様に満足いただけるものづくりを推進している。今後も，Made in JAPANのものづくりを更に進

む　　す　　び

造現場や市場においても再現でき，クレーム費を大幅に軽減できる（損失関数）。（1）

（3）微小ネジ締め機での活用事例まず，ネジ締め機能を最適化するため実験計画を立案する。制御因子にドライバの昇降スピード，押付力，回転数などを設定し，誤差因子をドライバビットの芯ズレ量とした直交表に則って実験を行う。次に実験結果（アウトプット）の要因分析図から品質を測り，SN比，感度の高い因子の水準を選定することで，最適条件を導き出した。（2）

（4）導入範囲の拡大～設計検証から品質保証検証ステージへ～活用事例は開発設計段階での品質工学の運用を紹介した。品質工学では，要因分析図とともに，設定値に対する標準偏差など様々な統計データを得ることができる。以上のコンセプトは，設計部門だけが用いる手法ではなく，むしろ，ものづくり全体で活用すべき手法であり，適用範囲の拡大を図っている。また，品質工学全体を適用するだけでなく，要素の詰まった直交表から得たデータを統計的手法を使って品

自動機保有技術マトリックス オプションプラットフォーム部の開発

ロボットハンド部 周辺機器 連結インタフェース・ピックマウント・ネジ吸着ドライバ・微量ディスペンサ

・パーツ供給・カメラ・プリンタ連携

・TP連携・生産連携

・移動積載機・コンベア・反転ユニットソフトウェア エレキ メカ

◆ ビジョン◆ 画像処理◆ ログ機能◆ UI機能

◆ 制御ボード◆ PLC◆ 共通ハーネス◆ FPGA

◆ 高密度実装◆ 軽量ハンド部◆ 防振ロッカ◆ 耐久性

ゲンコツロボベース・FANUC製

アームロボベース

直動システムベース・独自開発

シール貼り

板金マウント

PT板移載

インラインネジ締め微小ネジ締め

塗布機

充電試験

システム化 2次一貫ライン

基板分割

IMEI試験

メカトロ独自研究・開発

ロボットプラットフォーム部の開発

図-7　自動機保有の技術マトリックス

FUJITSU. 63, 5 （09, 2012）616

スマートフォンのものづくりを支える自動化手法

ドの真髄．日本規格協会，2005．（2）矢野 宏：超成功法　誰も教えてくれなかったタグチメソッド．講談社，2005．

（3）関西品質工学研究会：品質工学ってなんやねん？．日本規格協会，2009．

荻野　学（おぎの　まなぶ）

富士通周辺機（株）開発統括部 所属現在，ユビキタス製品の開発に従事。

山田弘志（やまだ　ひろし）

富士通周辺機（株）第一事業部 所属現在，携帯電話の製造/試験設備の自動化に従事。

後藤光宏（ごとう　みつひろ）

富士通周辺機（株）第一事業部第二製造部 所属現在，携帯電話の製造に従事。

助友誠司（すけとも　せいじ）

富士通周辺機（株）自動機ビジネス部 所属現在，自動機設備の開発に従事。

著 者 紹 介

化させ，ユビキタスプロダクト製品の普及，発展に貢献していきたいと考えている。

参 考 文 献

（1）田口玄一：研究開発の戦略　華麗なるタグチメソッ