なぜ自動化が必要なのか？そして、どのような場合に自動化が有効なのか？
材料試験においては、試験結果は材料そのものに関する信頼できる情報を提供するべきであり、作業者の影響、手作業による手順、あるいは実験室の実施方法の違いに関する影響は排除すべきです。自動化された材料試験は、反復的な試験手順を標準化し、作業者の影響を軽減し、試験プロセスの再現性を向上させるのに役立ちます。
試験室や品質保証部門にとって、これはばらつきが少なくなり、再現性が向上し、資格を持った担当者が評価、分析、プロセス改善に集中できるようになることを意味しています。
試験室が限界に達しつつある理由
材料試験は、品質に関する意思決定、材料の承認、および製品開発の基礎です。生産承認、納期、製品開発における技術的な決定はすべて、これらの結果に左右されます。
同時に、試験室に対する要求は著しく高まっています：より少ない時間でより多くの試験を実施すること、文書化とトレーサビリティに関するより厳格な要件、熟練した人材の不足、そしてコストプレッシャーの増大などが挙げられます。
ルーチン試験によって多数の有資格者が拘束される場合、この状況はさらに深刻です。経験豊富なオペレーターは多くの変数を効果的に制御できる一方で、データ分析、材料評価、方法論開発といったより高度な業務に割ける時間は限られています。
それゆえ、重要な問題は次のように複雑です：より多くの試験片を試験するにはどうすればよいでしょうか？
むしろ：再現性、比較可能性、およびプロセスの信頼性を確保するために、試験結果をどのように生成すればよいでしょうか？
材料試験における人的要因
材料試験においては、いくつかの要因が結果に影響を与えます。材料自体に加えて、試験機、試験片の準備、オペレーターにも影響されます。健全な試験戦略の目標は、材料とは関係のないあらゆる影響を最小限に抑えることです。
手動試験シーケンスでは、以下のような要因によってばらつきが生じる可能性があります：
- 試験片の配置が異なる場合
試験片が試験片グリップに一貫して配置されないと、試験結果に影響を与える可能性があります。一貫した取り扱いは、本番稼働に近いルーチン試験において特に重要となります。 - 不正確な断面測定
多くの試験では、試験片の寸法が特性値の計算に直接使用されます。したがって、不正確な測定や一貫性のない測定は、異なる結果につながる可能性があります。 - 手の熱や湿気の影響
手の熱や湿気は材料の破壊挙動に影響を与える可能性があります。材料によっては、降伏点や引張強度といった特性値に影響を与える可能性があります。 - オペレーター間または場所間で手順が異なる場合
複数の試験室、シフト、または場所で試験が実施されると、作業方法の違いにより、さらなるばらつきが生じる可能性があります。これにより、品質管理部門が結果を評価することが難しくなり、再検査が必要になる場合があります。
その結果は、単なる技術的な問題にとどまりません。ばらつきや比較困難な結果は、日常的な試験室業務において、余分な作業、承認プロセスの長期化、そして不確実な意思決定につながります。
自動試験システムがどのようにばらつきを低減するか
自動試験システム 反復的なプロセス手順を標準化：試験片の供給、識別、測定、試験、評価、および文書化。これにより、一連の試験が常に一定の条件下で実施されることが保証されます。
試験内容に応じて、IDスキャナー、断面測定装置、硬度計、表面粗さ測定装置、温度調節装置、データベース接続などの追加システムを統合することができます。
これは、品質保証における意思決定のための、より強固な基盤となります。結果をより確信を持って評価できるようになり、承認プロセスがより予測可能になり、資格のある検査技師は分析、評価、およびプロセス最適化により集中できるようになります。
人員を増やすことなく試験室のキャパシティを増加
より精度の高い試験データは経済的なメリットをもたらします
製品をより早く顧客に届ける
自動化にもかかわらず柔軟
自動化された材料試験に関してよく懸念されるのは、自動化システムは柔軟性に欠け、変化する試験要件に対応できないという点です。しかし、これからのシステムはまさにそれを行う必要があります：新しい材料、改訂された規格、または追加の用途への適応性。
ALEX, roboTest N, roboTest Lなどの自動試験システムを用いることで、試験シーケンスを新しい試験片の形状、変更された試験シーケンス、または追加の試験タスクに合わせて調整することが可能になります。autoEdition3自動化ソフトウェアのアシスタントであるSmartWizardは、オペレーターがこれらの調整を自分で行えるように支援します。
同時に、手動試験は常に選択肢として残されています。これにより、自動化されたプロセスとは独立して、特別な試験、個々の試験片、または新しい方法を実施することが可能になります。
試験室の自動試験戦略を構築する方法
自動試験戦略は、ロボットの選定から始まるのではなく、試験タスクの分析から始めます。まず第一段階として、既存の試験プロセスを検討する。具体的には、試験片の識別、測定、供給から、実際の試験、評価、文書化に至るまでのプロセスです。
これに基づいて、適切な自動化レベルを決めます。10試験片以上の小規模なシリーズであれば、コンパクトなALEX試験ソリューションで十分でしょう。大量の試験、複数の試験ステップ、または追加の測定タスクには、全自動のroboTest R試験システムが最適な選択肢となります。
autoEdition3自動化ソフトウェアが中心的な役割を果たします。試験片のハンドリング、測定および試験のための自動化プロセス、ならびに試験結果のデータ保存などコントロール、規制、モニターします。ツビックローエルのすべての材料試験機と同様に、試験自体はtestXpert試験ソフトウェアによって管理されます。
これにより、自動化タスクと試験管理が明確に分離されます。autoEdition3はプロセスフローを処理し、testXpertは試験自体を管理します。
自動化された材料試験はどのような場合に有効なのでしょうか？
自動化が有益かどうかを判断する際には、試験室の規模だけを基準にすべきではありません。具体的な試験プロセスが非常に重要：通常行われる試験片の本数はいくつですか？どの試験手順を繰り返し実行しますか？試験片識別、断面測定、文書化などの補助的なプロセスには、どのようなものを組み込む必要がありますか？
ツビックローエルの経験によると、最初の2年以内に自動化システムの約90％は投資額を回収できています。償却計算ツールは、特定の試験アプリケーションにおいて全自動化が費用対効果に見合うかどうかを判断するための初期的な指標を提供しています。
しかし、投資回収期間の徹底的な分析が重要です。費用対効果は、とりわけ、1日の試験片の数、試験片1つあたりの試験時間、自動化の度合い、人件費、労働時間、シフトモデル、既存の試験機器、および潜在的な改修などによって左右されるためです。
信頼性の高い評価のために、ツビックローエルは特定の試験ニーズに基づいたカスタマイズされた投資回収計算を提供することが可能です。
将来への備え: まず試験機を購入し、将来自動化を行う
将来の市場がどのような製品を求めるのか、そしてそれに対応する試験がどのようなものになるのかを、今日予測することは困難です。新素材の導入、規格の変更、あるいは用途の拡大などにより、試験室は試験プロセスを適応または拡張する必要が生じる可能性があります。
モジュール式のツビックローエル試験システムの利点の1つは、将来の要件に対応できるようになっていることです。手動式の試験機であっても、必要に応じて後から自動化機能を拡張することは可能です。既存のツビックローエル製機械を自動化する場合、既存の部品の最大80％を再利用することができます。
これにより投資の安全性が確保されます：既存の設備は引き続き使用可能であり、自動化の度合いは新たな試験量、プロセス要件、または用途に合わせて調整できます。これはつまり、材料試験機は今日の試験作業のために調達しただけでなく、初日から将来の拡張にも対応できるようになっているということです。
まとめ：自動化は、材料そのものに再び焦点を当てるのに役立つ
材料試験の自動化は、手作業の工程を減らす手段にはとどまりません。これは、試験室がオペレーターの影響を最小限に抑え、試験プロセスの再現性を高め、既存のリソースをより効率的に活用するのに役立ちます。
同時に、最新の自動化ソリューションの開発は、自動化がもはや大規模な試験研究所だけの特権ではないことを示しています。標準的なルーチン試験向けのエントリーレベルシステムから、完全に統合された試験システムまで、さまざまな構成レベルを用意しいます。
最終的に、材料試験の本来の目的に焦点を当てる：材料そのものという一つの要素だけが重要となる、可能な限り、信頼性の高い特性値。
