稼働率の計算方法は？可動率との違いや目安、改善策、改善事例を解説！
製造業における課題の一つは、生産設備の稼働率を最適化することにあります。稼働率とは、人がどれだけ行動し、生産設備がどの程度活動したのかをもとに、作業効率や生産効率を示した数値のことです。
この記事を読んでいる方は
「稼働率の具体的な定義を知りたい」
「稼働率と可動率の違いについて理解したい」
「稼働率がどのように計算されるのか知りたい」
「稼働率が製造業におけるパフォーマンスと効率性にどのように影響するのか知りたい」
といった悩みや疑問を抱えているのではないでしょうか。
そこでこの記事では、稼働率の具体的な定義、稼働率と可動率との違いや、稼働率が低下する主な原因と改善方法、実際の業界での稼働率改善の事例をもとに、その具体的なアプローチと結果についても解説します。
この記事でお伝えする情報は、生産ラインの運用を最適化し、製造業における効率と生産性を向上させるための重要な情報です。現場改善を求めている方にとって、必読の内容となるでしょう。より生産的な製造業の未来に向けて、稼働率について学んでいきましょう。
目次
稼働率とは
稼働率とは、製造業の現場で利用される一つの指標で、稼働が可能な時間に対する実際の稼働時間の割合を示します。稼働率が100%近いと必ずしも良いわけではなく、設備が絶えず稼働し続けると、設備のメンテナンスや修理のための時間が確保できないこともあります。
ここでは稼働率のわかりやすい解説として具体的な例をもとに稼働率や設備利用率について解説します。
稼働率をわかりやすく解説
稼働率は、設備の利用状況を数値化したものです。設備が稼働している時間が長いほど、その設備から得られる生産物の量も多くなるため、生産の効率性を判断するための重要な指標となります。一方で、設備が停止している時間が長いほど、その設備から得られる生産物の量は少なくなります。
例えば、ある工場では、1時間に100個の製品を生産する設備を持っていたとしましょう。設備が1日8時間しか稼働しなかった場合、その日の生産量は800個になります。しかし、同じ設備が1日16時間稼働した場合、その日の生産量は1600個と、倍の数値になります。例のように、稼働率は直接生産量に影響を与える重要な指標と言えるでしょう。
設備利用率
設備利用率は、稼働率とは異なる概念です。設備利用率は、稼働時間だけでなく、その時間内に設備がどれだけ効率よく稼働しているかを表す指標になります。
設備が動いていても、その能力の全てを発揮できていない場合、全体の生産効率が落ちることもあります。そこで、設備が最大限に稼働している時間の割合を示す必要があり、設備利用率の概念が導入されました。
例えば、1時間に100個の製品を生産できる設備が、実際には1時間に50個の製品しか生産していない場合、設備利用率は50%となります。設備が稼働している時間は同じでも、生産能力が十分に発揮されていない場合、設備利用率は低くなります。
設備の稼働率と利用率を両方考慮することで、設備の全体的な生産効率をより正確に把握することが可能となるでしょう。設備の稼働率と利用率を理解することで、設備の改善点を特定し、生産効率を最大化するための戦略を立てることが可能になります。
可動率とは
可動率は、設備が正常に動作可能な時間のうち、実際に正常に動作した時間の割合を示す指標です。設備の故障や製造上の問題により停止した時間を除いた時間が、可動率の計算に使用されます。
可動率は製造業における重要な指標の一つで、設備の信頼性や生産効率を評価するために使用されます。設備の可動率が高いほど、製造プロセスの安定性や効率性が高いと判断できるでしょう。
稼働率と可動率との違い
ここでは稼働率と可動率との違いについて解説し、トヨタ生産方式との関係や設備総合効率についても紹介します。
稼働率は設備が稼働可能な時間に対する実際の稼働時間の割合を示すのに対し、可動率は設備が正常に動作可能な時間に対する実際に正常に動作した時間の割合を示します。
稼働率の計算式
稼働率の計算式は次の2式があります。
- 式1 稼働率（%）＝実際の生産量÷生産能力×100
- 式2 稼働率（%）＝実際の稼働時間÷本来稼働すべき時間×100
式1の例として、ある製造工場では、ある製品の最大生産能力は1日に1,000個であるとします。しかし、ある日の実際の生産量は800個でした。この場合、稼働率は次のように計算されます。
稼働率（%）＝実際の生産量÷生産能力×100
= 800個÷1,000個×100%
= 80%
結果から、設備がその日のうちに能力の80%を使用していたことが分かります。
式2の例として、同じく製造工場の例を使用しますが、今回は時間に基づいて稼働率を計算します。設備は1日に最大8時間稼働可能ですが、ある日の実際の稼働時間は6時間でした。この場合、稼働率は次のように計算されます。
稼働率（%）＝実際の稼働時間÷本来稼働すべき時間×100
= 6時間÷8時間×100%
= 75%
結果から、設備がその日のうちに75%の時間稼働していたことがわかります。
可動率の計算式
可動率は次の計算式で求められます。
可動率（%）＝正常だった運転時間÷総運転時間×100
例として製造工場の1つの生産ラインを考えます。この生産ラインは1日8時間運転する予定でした。しかし、予定通りに運転を始めたものの、途中で2時間の機械故障が発生しました。そこで、生産ラインの正常な運転時間は8時間から故障時間の2時間を引いた6時間となります。
そして、総運転時間は予定通りの8時間です。そのため、可動率は次のように計算されます。
可動率（%）＝正常だった運転時間÷総運転時間×100
= 6時間÷8時間×100%
= 75%
結果から、生産ラインが予定運転時間の75%の時間正常に稼働していたことがわかります。可動率からは、故障や調整などにより生産が停止した時間の影響を評価することが可能です。
稼働率は経営的指標
稼働率は設備が稼働可能な全時間に対する稼働時間の割合を示すため、設備の使用状況や効率性を全体的に把握するための経営的指標と言えます。なぜなら、稼働率が高いほど設備の利用効率が高く、その反対に稼働率が低いと設備の運用に無駄があると判断されるからです。例えば、稼働率が低い場合、設備の追加投資を避けるために、現有設備の稼働率を高める戦略を採ることが考えられます。
また、高い稼働率は設備の高い活用度を示す一方で、設備の過剰使用や維持管理の遅れを示す可能性もあります。稼働率が極めて高い場合、設備が連続して稼働し、予防保全やメンテナンスの時間が取れない状況を示す可能性があると言えるでしょう。
可動率は生産現場での指標
設備の正常な動作時間を把握することで、設備の故障やトラブルの頻度や影響を評価できるため、可動率は生産現場での具体的な効率と設備の信頼性を示す指標となります。
例えば、可動率が低い場合、設備の故障や調整時間が多いことを示す可能性があります。生産ラインの安定性や製品品質に影響を及ぼす可能性があるため、現場での改善アクションが必要と考えられるでしょう。逆に、可動率が高い場合は、設備の高い信頼性と効率性を示すことになり、生産効率を向上させる要素となります。
可動率とトヨタ生産方式との関係
トヨタ生産方式、特にジャストインタイム（JIT）生産は、製造業の効率性と品質を向上させるための重要な手法であり、その実現には可動率の最大化が欠かせません。JIT生産の根底には、必要なときに、必要な量だけを生産するという精度の高い生産計画とスケジューリングが必要だからです。
関連記事：ジャストインタイム（Just In Time）とは？意味や3原則、メリット／デメリットを解説！
例えば、ある自動車製造ラインは1日8時間の運転を予定しています。ここで、生産スケジュールに基づき、1時間に10台の車を生産する計画が立てられているとします。しかし、機械の故障や保守作業などにより、実際の運転時間が6時間に短縮されたとします。可動率は75%（6時間÷8時間×100%）です。
例の可動率の低下は、生産計画の達成を難しくし、JIT生産の原則に反する可能性があります。予定された時間内に必要な量の車を生産できず、納期遅延や在庫増加などの問題を引き起こす可能性があります。トヨタ生産方式と可動率は密接に関連しており、その適切な管理と改善は、製造業の効率性と品質向上に不可欠です。
実際のトヨタ生産方式を用いた現場の改善方法について専門家が解説する動画も公開していますので、併せてご覧ください。
設備総合効率とは？
設備総合効率（OEE: Overall Equipment Effectiveness）は、製造業における生産性の最大化を目指す指標です。具体的には、OEEは次式で定義されます。
設備総合効率＝ 稼働率×性能×良品率
- 稼働率：実際に稼働した時間を計画稼働時間で割ったもの
- 性能：実際の生産速度を理論最大生産速度で割ったもの
- 良品率：良品数を総生産数で割ったもの
例えば、ある製造ラインにおいて、24時間稼働の予定でしたが、機械の故障や保守作業により、実際には20時間稼働した場合、稼働率は83.3%【20時間÷24時間×100】です。
次に、そのラインが理論最大生産速度である1,000個/時間で稼働できるとき、実際の生産速度が800個/時間だった場合、性能は80%【800個/時間÷1,000個/時間×100】となります。
そして、総生産数が16,000個、そのうち欠陥品が2,000個だった場合、品質は87.5%【（16,000個-2,000個）÷16000個×100】です。3つの指標の積【83.3% × 80% × 87.5%】により、OEEは58.3%と計算されます。
結果として、全体的な設備効率が一目でわかり、問題の特定や改善策の検討が容易になります。OEEは、設備の全体的な効率性と生産性を評価するための重要なツールであり、改善活動の効果を定量的に評価することが可能になるでしょう。
停止期間とは
停止期間は、製造設備が生産を停止している時間のことです。
例えば、設備の故障や保守作業や原材料の供給遅延等が起きた場合、生産は一時的に停止します。この期間が長いほど、全体の生産性や効率は低下します。
稼働率99％の時
稼働率が99%という場合、それは一見、非常に高い効率を示しているように思えます。しかし、別の観点から見ると、1%の時間が停止期間となっていることを意味します。例えば、1年間（525,600分）を考えると、1%の停止期間は約5,256分、つまり約87時間となります。これは、約3.6日間の連続的な生産停止時間を意味します。
稼働率99.9%の時
稼働率が99.9%の場合、これはほぼ完全に近い稼働率を示しています。しかし、これでも0.1%の時間が停止期間となります。1年間を基準にすると、これは約525分、つまり約9時間の生産停止時間を意味します。これは、ほぼ半日間の連続的な生産停止を意味します。
つまり、製造業では、小さな停止期間でもその累積は大きな損失をもたらします。稼働率の最適化は生産効率を向上させるために重要な要素となります。そして、停止期間の最小化は、稼働率を高め、製造業のパフォーマンスと効率性を向上させるための重要な戦略となります。
稼働率の目安
設備の稼働率は、設備がどれだけの時間を生産活動に費やしているかを示すため、製造業での生産効率や生産力を評価するための重要な指標です。ただし、その値がどの程度なら良いのか、あるいは悪いのかは一概には言えません。
そこで、ここでは稼働率が低い状態と高い状態について解説し、適正な稼働率についても解説します。
稼働率が低い状態
稼働率が低いというのは、設備が稼働している時間が全体の生産可能時間に対して少ない状態を指します。
例えば、受注量が設備の生産能力に対して比較的少ない場合に発生します。稼働率が低い状態では、設備が十分に活用されていないということになり、効率的な生産活動が行えていない可能性があるでしょう。
稼働率が高い状態
稼働率が高い状態、稼働率が100%を超える場合などというのは、設備が通常以上の負荷を負っている状態を指します。
通常の生産能力を超える量の受注がある場合や、一時的な生産の増加に対応するために設備をフル稼働させている状態を意味します。しかし、設備に過大な負荷をかけることは、長期的には設備の劣化や故障を招く可能性があるため注意が必要です。
稼働率が高ければいいわけじゃない
設備の稼働率は受注数と生産能力のバランスが重要であるため、稼働率が高ければ良いというわけではありません。
生産能力をはるかに超える受注がある場合や、逆に生産能力に対して受注量が極端に少ない場合、どちらも企業の経営にとって好ましい状態とは言えません。
生産能力をはるかに超える受注がある場合は設備の過負荷や労働者の過労を招き、生産能力に対して受注量が極端に少ない場合は設備の空転時間が増え、生産コストが無駄になります。
適正な稼働率とは？
適正な稼働率とは、生産能力と受注量が適度にバランスを取り、設備の稼働と停止が効率的に行われる状態を指します。適正な稼働率は、企業の業務内容や設備の特性、市場状況などにより大きく変動するため、一概には定義することは困難でしょう。
しかし、一般的には、設備のメンテナンス時間や故障リスクを考慮に入れつつ、最大限の生産効率を実現する稼働率が適正な稼働率とされます。
例えば、製造ラインの稼働率が80％～90％であれば、生産能力を最大限に活用しつつも、メンテナンスや予期せぬトラブルに対応するための余裕を持つことが可能です。効率的かつ持続的な生産活動を実現するためには、適切な稼働率が必要であることを示しています。
関連記事：設備保全とは？種類と考え方、取り組む重要性や事例を解説！
稼働率の低下原因
稼働率が低下する原因は多岐にわたりますが、主なものとして
- 計画非稼働
- 設備トラブルの発生
- チョコ停
- 段取替えのための停止
- ボトルネックの存在
- 不良品の発生
が考えられます。それぞれ解説しましょう。
計画非稼働
計画非稼働は、例えばメンテナンスや修理、または製造スケジュールの都合で設備が稼働しない時間を指します。計画非稼働は稼働率に影響を与えますが、機械が正常に稼働しているため、可動率には影響を与えません。
可動率は、設備が予定通りに動いている割合を測る指標であり、設備の故障や異常が発生していなければその値は変動しないからです。
設備トラブルの発生
設備トラブルは突発的な故障や機械の不具合などを指し、結果として生産ラインが停止し稼働率が低下します。例えば、生産ラインの一部が故障した場合、その部分を修理するまで全体の生産が止まることになります。
チョコ停
チョコ停とは、突発的な小さな停止のことです。チョコ停は機械の故障や生産ラインの混乱、素材供給の遅延などによって発生します。チョコ停は、その都度対応が必要で、繰り返されると稼働率に大きな影響を及ぼします。
段取替えのための停止
製品の生産ラインを切り替える際に発生する停止時間も稼働率の低下を引き起こします。
これは、異なる製品の製造を効率的に行うために必要なプロセスです。
ボトルネックの存在
ボトルネックとは生産ラインの中で最も速度が遅い部分を指し、全体の生産能力を制限します。
ボトルネックが存在すると、他の部分が空転する時間が生じ、全体の稼働率が低下します。
不良品の発生
不良品の発生は、製造はリソースを無駄にし、機器が本来生産すべき製品を製造していない時間を生むため、生産効率を直接的に下げる要因の一つです。例えば、100個の製品を生産する予定が、10個が不良品だった場合、その10個を再製造する時間は、全体の稼働率を下げます。
稼働率の改善方法
稼働率を改善する方法として次の3つが考えられます。
- 稼働率の可視化
- 汎用性の高い生産ラインを構築
- 生産ラインの自動化
それぞれ具体的に解説しましょう。
稼働率の可視化
実情を理解しなければ適切な対策を立てることができないため、生産ラインの稼働率を正確に知ることは、全体の生産効率を改善するために重要な要素です。データの可視化は、具体的な数値を見て理解することが可能になるため、問題点の特定や対策の効果検証に有用です。
例えば、デジタルダッシュボードを使用し、稼働率、停止時間、生産量などの情報をリアルタイムで見ることが可能になります。結果として、即座に問題を特定を行い、現状の稼働状況を把握し、必要な改善策を講じることができます。
汎用性の高い生産ラインの構築
一つの生産ラインで複数の商品を製造することが可能になり、生産ラインのダウンタイムを減せるため、汎用性の高い生産ラインの構築は稼働率を高める有効な手段です。
例えば、製造機器に可変型の治具を導入することで、製品の種類を変えることなく生産を続けられます。結果として、生産能力を最大限に活用し、稼働率を向上させることが可能です。
生産ラインの自動化
自動化により人の作業に起因するエラーや効率低下を防ぎ、設備の稼働時間を最大限に利用できるため、生産ラインの自動化も稼働率向上の重要な要素です。
例えば、自動搬送装置やロボットアームを導入することで、作業員の負担を軽減し、生産ラインの稼働時間を延ばすことが可能になります。さらに、自動化は24時間稼働が可能となり、生産効率を大幅に向上させることもできます。
関連記事：スマートファクトリーとは？目的や進め方、事例をわかりやすく解説！
稼働率の改善事例
稼働率の改善事例として次の3社を紹介しましょう。
- 株式会社三和製作所
- 株式会社ウラノ
- 福伸電機株式会社
株式会社三和製作所
株式会社三和製作所は、鉄道、自動車、ロボットなどの工業製品の部品を製造する企業で、業績向上のために工作機械の稼働率監視システムを導入しています。稼働率監視システム導入により、機械の稼働や停止、脱着、段取り、異常といった状態のデータを設備のパトライトやセンサーを通じて収集できるようになり、スケジュールの最適化、加工滞留の改善が可能となりました。
さらに、機械の稼働情報をリアルタイムに把握することで、段取りや異常時の対応が迅速に対応可能となったため、稼働率の改善の良い事例と言えるでしょう。
株式会社ウラノ
株式会社ウラノは航空機のエンジン部品などを製造する企業です。加工時間が短く人の作業による着脱作業の頻度が高いこと、また従来の生産方法では稼働率を上げて大量生産することが困難だったことが理由となり、稼働率向上を目的として、ロボットを導入しました。
結果として、工程の自動化が可能となり、24時間ほぼ無人運転が実現しました。稼働率が大きく向上した事例と言えるでしょう。
福伸電機株式会社
福伸電機株式会社では、需要変動に迅速に対応するためには、製造工程の高度な自動化が必要であったという理由から、自動車部品の製造工程を全てロボット化することで生産性の向上を図りました。
全ての工程を制御することで、管理するための作業者1名のみで生産ラインが稼働できるようになり、結果として生産効率が飛躍的に向上しました。福伸電機株式会社の事例は、稼働率の向上には、自動化という手段が有効であることを示しています。
稼働率の改善事例などを学んで自社にいかそう【まとめ】
この記事では、稼働率とその計算方法、稼働率と可動率の違い、稼働率の目安、稼働率の低下原因、そして稼働率を改善する策について詳しく解説しました。
稼働率とは、設備が稼働可能な時間のうち、実際に稼働した時間の割合を示す経営的指標です。対して可動率は、設備が稼働可能な時間のうち、設備が正常に動作している時間の割合を示す生産現場での指標です。
また、稼働率は単に高ければ良いというものではなく、バランスが大事です。さらに、稼働率の低下原因を理解し、それに対する改善策を実施することで、生産性を高めることが可能となります。
具体的な改善事例として、株式会社三和製作所、株式会社ウラノ、福伸電機株式会社の事例を紹介しました。
この記事では、稼働率とトヨタ生産方式の関係についても解説しましたが、現場改善ラボではトヨタ英国製造副社長の小森治氏をお招きした現場改善についての動画が視聴可能です。
この機会に、現場改善のための動画を視聴してみませんか？
