タイの金属缶メーカー向けに、カメラとデジタルゲージで測定するDSIS缶巻締め検査装置

課題の背景

この事例の課題は、サンプル缶のダブルシーム測定にかかる時間を減らし、測定結果が測定者に左右されないようにすることです。ダブルシームは缶を密閉する部分であるため、工場は缶を抜き取って測定し、製品の基準と定期的に比較する必要があります。従来、品質管理部門は折り目を目視で確認し、ダイヤルゲージ（Dial Gauge：針とダイヤル目盛りで距離を測るゲージ）で測定して、値を一つずつ記録していました。

市場で販売されているシーム検査機は高価な輸入機です。そこで当社は、タイ科学技術省の輸入代替技術製品開発プロジェクトのもとでDSIS装置を開発しました。装置のユーザーはタイの金属缶メーカーです。

要件と制約

装置はゲージの値と画像の値の両方を測定でき、測定の証跡を後から確認できるように保存する必要があります。製品ドキュメントに記載された主な要件は次のとおりです。

• デジタルゲージ（Digital Dial Gauge）から4つの値を取得します：缶の高さ（Can Height）、蓋の深さ（Countersink Depth）、シームの厚さ（Seam Thickness）、フランジ幅（Flange Width）
• カメラ画像からシームの4つの値を測定します：Seam Length、Body Hook、Cover Hook、Overlap
• 缶型式ごとに最小値、中心値、最大値の基準を設定し、いずれかの値が基準を外れると警告色を表示します。
• ゲージとカメラの両方を校正（Calibration）できます。
• 測定値とシーム画像を、工場のERPシステムが取得して利用できるデータベースに保存します。
• CPK（工程能力指数）レポートとControl Chart（管理図）を出力します。
• ユーザー権限を4段階に分け、Remote Desktopを介してチームが遠隔からシステムの保守を支援できるようにします。

DSIS装置が目視ではなくカメラ画像でシームを測定する理由

DSIS装置は、測定者の目視と手作業での記録への依存を減らすため、カメラ画像でシームを測定します。Body Hook、Cover Hook、Overlapはシームの内部にあるため、シーム断面の画像で確認する必要があります。画像上で測定すれば、測定者は保存前に測定線を縁に合わせて動かすことができ、値は手書きの記録なしに画像とともにシステムに入力されます。

ゲージで測る値には引き続きデジタルゲージを使いますが、測定者は記録する代わりにフットスイッチ（Foot Switch）を押して値をシステムに送信します。処理はEmbedded Linux（組込み機器向けのLinuxオペレーティングシステム）を搭載した組込み処理ボード上で行います。一回の測定の手順は次のとおりです。

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   ログインと缶型式の選択

   ユーザーは自分の権限でログインし、測定する缶型式を選択します。型式ごとに最小値、中心値、最大値の基準があり、管理者は型式を自分で追加または削除できます。

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   デジタルゲージで測定してフットスイッチを押す

   測定者はデジタルゲージでCan Height、Countersink Depth、Seam Thickness、Flange Widthを測定します。フットスイッチを押すと、値は手書きの記録なしにシステムに入力されます。

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   断面画像上でシームを測定

   プログラムはシーム断面の画像をSeam Length、Body Hook、Cover Hook、Overlapの測定線とともに表示します。測定者は保存前に線を縁に合わせて動かすことができます。

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   値が基準を外れたときに警告

   システムは測定値をその型式の基準と比較し、いずれかの値が基準を外れると警告色を表示します。

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   データの保存とレポート出力

   測定値とシーム画像は、ERPシステムが取得して利用できるデータベースに保存されます。ユーザーは、データレポート、グラフ、画像、製品型式設定レポート、校正レポート、CPK、Control Chartを印刷できます。

缶シーム検査機DSISの案件で当社が納品したもの

当社は、ハードウェア、ソフトウェア、機構のすべてを自社で設計したDSIS装置2台を、ユーザーの工場での設置・テストおよび製品ドキュメントとともに納品しました。装置の主な構成は次のとおりです。

• デジタルゲージの値取得ユニット（フットスイッチ付き）
• シーム断面画像の測定カメラ（測定者が調整できる測定線付き）
• Embedded Linux組込み処理ボード
• 缶型式と型式ごとの基準の設定画面、およびゲージとカメラの校正システム
• 測定値とシーム画像のデータベース（ERPシステムが取得して利用可能）
• データレポート、グラフ、画像、製品型式設定レポート、校正レポート、CPK、Control Chart
• 4段階のユーザー権限：Operator、QC Shift Head、QA Supervisor、Admin
• チームが遠隔からシステムの保守を支援するためのRemote Desktop

実施手順と修正

この案件は2016–2017年に実施し、装置の製作、工場への設置から、使用状況に応じた修正までを行いました。作業の流れは次のとおりです。

1. 2016年：タイ科学技術省のプロジェクトのもとでDSIS装置2台を設計・製作しました。
2. 2016年：ユーザーの工場で設置とテストを行い、ユーザーの要望に応じて4回修正しました。内容は2016年末版の製品ドキュメントにまとめています。
3. 2017年：2017年の活用レポートに、ユーザーの工場での装置2台の使用が記録されています。

ユーザーから要望のあった追加項目の一部は、次のフェーズに持ち越すことで合意しました。そのため、それらの項目は今回の作業には含まれていません。

工場での使用から確認できた成果

この事例で確認できた成果は、2017年の活用レポートに基づきます。同レポートには、工場がDSIS装置2台で良品の缶を選別し、作業時間を短縮し、目視とダイヤルゲージによる測定からカメラによる測定に切り替えたことでより細かく測定できるようになったと記載されています。

このレポートが示すのは使用面での成果であり、短縮された時間などの数値は記載されていません。この成果は今回の作業のみを対象とし、次のフェーズに持ち越した追加項目は含みません。

私たちが学んだこと

この案件から、工場の品質測定機に関する次の原則が得られます。

• データベースを設計する前に、レポートの書式と製品型式のデータ構造を取り決めます。この案件では、修正要望の多くがレポート形式に関するもので、同じ名前の缶型式を複数の生産ラインで使いたいという要望にはデータベースの再設計が必要でした。
• 工場に設置する測定機には安定した電源が必要です。この案件のテスト期間中には電源サージでシステムがフリーズしたため、当社は無停電電源装置（UPS）の設置を提案しました。
• 測定値を品質判定に使えるのは、測定機が校正を受け、基準を変更できる人を限定できる場合です。この案件の装置は、ゲージとカメラの両方を校正でき、ユーザー権限を4段階に分け、シーム画像を測定値と対にして保存します。

この手法をお客様の工場に適用する方法

お客様の工場で缶シームの抜き取り測定や、ゲージによるワークの複数値の測定が必要であれば、この事例と同じ手法を利用できます。デジタルゲージの値をシステムに直接取り込み、シーム内部の値を断面画像から測定し、型式別の基準と比較するという手法です。調整が必要なのは、お客様の工場のゲージ、ワーク、レポート形式です。

• シームの抜き取り測定を定期的に行う必要がある金属缶または缶蓋の製造工場
• 自社で缶の巻き締めを行い、シーム検査の証跡を保管する必要がある食品・飲料工場
• デジタルゲージをすでに保有し、手書きでの値の記録をやめたいQC室