「ハイテク」も「人のワザ」も全部載せ！ トヨタの工場を見学したら「工場の中身の開発」まで圧倒的な内容だった

この記事をまとめると

■「トヨタモノづくりワークショップ2023」がメディア向けに2日間に渡って開催された

■初日は「トヨタのモノづくりのスタートアップ拠点」とされる貞宝工場の内部を公開

■貞宝工場では新製品の製造設備や型、工法などが開発され世界の工場へと設備が出荷されている

トヨタのモノづくりの最初の一歩となる重要拠点を大公開

過日、2日間に渡ってメディア向けに開催された「トヨタモノづくりワークショップ2023」のオープニングで、新郷和晃CPO（チーフ プロダクション オフィサー）は大胆にぶち上げた。

「トヨタの持つ技とデジタル・革新技術で、工程2分の1を実現します。また、開発と生産の垣根をなくし、新しいモビリティをすばやく提供します。そして工場カーボンニュートラルや物流などモノづくりの基盤の課題解決にも取り組んでいきます」。

最近、トヨタが使っている『クルマの未来を変えていこう！』というワードに込められているのは、クルマそのものの変革への思いだけではない。同時にクルマづくり、モノづくりも変革していくという決意と言える。

2日間に渡ってメディア向けに開催された今回のワークショップ2023は、『人中心のモノづくりで、工場の景色を変え、モノづくりの未来を変える』をテーマにトヨタのモノづくりの継承と進化の過程、トヨタの誇る現場力と最新のモノづくりの技術がつまびらかにされる、凄まじく内容の濃いものだった。まわった3つの工場について、順に紹介していく。

初日に訪れたのは貞宝工場。ここは『トヨタのモノづくりのスタートアップ拠点』とされる。ここで手がけられるのはクルマそのものではなく、新製品の製造設備や型、工法などで、実際、年間おそよ120、累計で4000の設備がここで開発され、出荷されているそうだ。モビリティカンパニーへと生まれ変わろうとしているトヨタにとって、ここは知恵と工夫、匠の技に革新技術とデジタルをかけあわせることで、「無から有を生み出す」クルマ事業を支える非常に重要な存在なのである。

その象徴と言えるのが、2022年に開設された「スタートアップスタジオ」である。先人の知恵からアイディアを得て、3Dプリンター、木工、電子基盤などを、議論しながら作れる工房で形にしていくための場所だ。たとえば電気モーターや電池、高圧水素タンクといった技術は、それまでは世のなかには存在しないものであり、その開発を行ない、生産設備を作り上げなければならない。

例として示されたのはハイブリッド車に使われる電気モーター。初代プリウスのそれは丸銅線を使ったもので、出力は30kWだった。それが4世代目プリウス用では長方形の断面を用い、サイズを半分にしながら出力を53kWに高めている。

その試作においては、実際に銅線をいかに巻いていくかを手治具を用いて検証していったという。設計はCADなどでデジタルで行なうこともできそうだが「最初からCADでやったりせず、まずは皆で意見を出しあい、アイディアをモノとして形にする。それが良いと信じている」とのことだった。

続いて見学したのは『匠工房』である。速くいろいろな車種の開発、そして生産体制を構築できることは、トヨタのフルラインアップを実現する重要な要素。一方で、デザイン性や空力要件などで、ボディ形状はますます複雑化している。ここでは、作りにくい複雑な形状をまず板金の匠がプレスで実際に作って検討し、それを金型の匠が高品質な量産金型に落とし込むということが行なわれていた。

匠の技の凄まじさを、ユーザーも体験することができる。先日発表された新しいセンチュリーにオプションとして用意される匠スカッフプレート。こちらはステンレススチールの素材に木の柾目模様を施しているのだが、何とこれはプレスでは不可能ということで、匠が手作業で再現しているのだ。

手作業で打つ回数はフロント用が5000回、リヤ用が7000回にもなるという。それだけに、ひとりの匠が1日に作業できるのは2枚までだという。筆者も試してみたが、技術も根気も求められる作業で、77万円（1台分）というオプション価格にも大いに納得させられてしまった。訊けば、実際に匠となるためには技能があるのは当然で、人間力、想像力も求められるとのこと。大いに納得である。

匠の技に限らず、技能の継承は目下、大きなテーマとなっている。ロボットによる自動化が進むとは言っても高技能者の手作業も、自動車生産においては変わらず重要。いや、むしろ単純な作業をロボットに任せられるだけに、研磨、仕上げ、シーラーなどヒトにしかできない高技能がますます求められているとも言える。

クルマを作るための設備を開発する貞宝工場

一方で、労働者不足は慢性化しており、教える人も減っている。しかし育成に時間はかけられないということで、技能の継承と進化がいま、デジタル化されてきているという。

例とされたのは量産ラインでのシーラー塗布工程。速く、そして複雑な動きが求められる工程で、見事な実演を見るに習得にはいかにも時間がかかりそうだ。実際、訓練では言葉で教えてもなかなかわかりづらいということで、デジタル化が導入された。

動かす速さや先端の角度などのデータが取れるようにガンを改造。歪みゲージ、リニアセンサー、モーションキャプチャーなども用いて、高技能者の技を伝承する。これで訓練はマンツーマンで行なう必要がなくなり、訓練時間は50～80％減になったという。ゲーム感覚もあり、楽しみながら匠の“暗黙知”を取り入れることができる。

ヒトの技能が育てば、今後はそのヒトがロボットにそれを教え、自動化に繋げることもできる。デジタル化も現場力がなければ実現できないことであり、それらの融合が不可欠というわけである。

設備開発づくりに於いても、デジタルの活用による高効率化が進んでいる。いわばモノづくりの働き方改革である。

形にしたアイディアを、量産に繋げるための設備を構築していく際に、問題となるのは途中でのやり直し。3Dにする過程で2Dの図面では分からなかった齟齬が生じると、大きなタイムロスになる。

そのため、導入されたのがARを用いた図面の立体検証。設計者、開発や製造の担当者など皆の知恵を集めて3Dモデルを作り、実際に動かしてみる。これにより、やり直し件数は何と10分の1に、設備費は4分の3への圧縮を実現したという。

海外の設備でも確認が容易になり、さらには実際に作業する人がラクになる設計も最初から盛り込んでいけるようにもなった。今後は“仲間づくり”、協力メーカーも含めて採用を拡大していくということだ。

そして、実際のものづくりの現場でもデジタルの活用が進む。例として見ることができたのは、じつは30年以上の前に導入された金型加工設備。材料の投入、そして切削用の刃物の交換はこれまでヒトの手で行なわれてきたが、これらを自動化できれば土日夜間問わず動かすことができ、監視員も減らすことができる。この工程は3Dモデル上で改善、そして自動化され、目標通りの生産性3倍、リードタイム3分の1を実現した。 行なわれているのは既存の設備をデジタルで3Dモデル化し、そこに現場ならではの改善を加えるということ。トヨタ曰く双方向型のデジタルツインである。

貞宝工場には次世代電池の普及版たるバイポーラ型リチウムイオン電池、そして全固体電池の量産化開発ラインも設けられている。すでにおおよその導入時期が明言されている、トヨタのBEV戦略の要というべき技術である。じつはトヨタがかつてプリウスαで初めて使ったHEV用リチウムイオン電池も、燃料電池自動車MIRAIのFCスタックも、ここ貞宝工場で作られていたのだ。

この次世代電池普及版は、集電体の上下に正極、負極を持つバイポーラ型とすることで、電池は配線などが少なくなり、部品点数が3分の1になり、薄型となるため積層が容易になり、大容量化しやすくなるという。現行bZ4X比で航続距離は20％向上し、コストは40％減になるということで、普及価格帯のBEVへと搭載されることになる。

バイポーラ型リチウムイオン電池は、正極活物質に安価なリン酸鉄リチウム（LFP）を使い、材料費の大幅減を実現する。金属箔のシートに、ペースト状の正極活物質を塗布する工程を見学したが、大判のシートに、量産を見据えたスピードでムラなく均一に、そして大量に塗り込むのだが、一面に塗るのではなく間欠塗工するため、ペーストの供給を止めるだけでなく、止めた時に瞬時に吸って戻すサックバック機構を導入している。この辺りは、まさにHEVで培ったノウハウ、FCで開発した高速塗工技術が活きているのだという。

全固体電池はその名のとおり負極や正極、電解層に液体ではなく固体を用いる。液体と違って重要なのは密着性。これが量産化の課題となる。キーとなるのは材料はもちろん、それを潰して固め、速く積み、アルミラミネートにぴったりと包む技術だ

こちらも、まさに設備ないところから作り、製品として成り立たせる実験、実証を行なっているところである。何でもロボット化するのではなく、カラクリなども駆使しているのは他の工程と同様。最新の技術であっても、最後はやはり人の手、アイディア、工夫が重要なのである。

Comments

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製造現場での労働環境や状態も見せたら。