物流センターの自動化に関する研究

物流センターの自動化に関する研究（前半）－物流サービスにおける柔軟性と自動化の関係－

Research on automation in distribution center- Relation between flexibility of logistics service and automation 麻生 佐智世：流通経済大学 大学院物流情報学研究科
修士課程

略

歴

慶應義塾大学文学部卒業。物流会社勤務を経て、2021年より流通経済大学
大学院物流情報学研究科修士課程在籍。

［要約］ 近年、物流の人手不足が問題となっており、2021年に閣議決定された総合物流施策
大綱でも自動化・機械化の取組の推進が挙げられる等、官民で物流の自動化の推進に積極的な姿勢が見受けられる。
本稿では、物流事業者にとって自動化は物流業務の生産性の向上及び効率化を実現し、人手不足等の課題解決に役立てられる一方で、サービスの便益といった部分にも影響を与える可能性があるという仮説の下、自動化と物流サービスの柔軟性の関係について検証する。そして検証結果を基に、物流事業者の物流センターにおける自動化の活用の仕方を考察することを本研究の目的とする。
本研究の対象は物流事業者の物流センターにおける物流を対象とする。その中でも、マテハ
ン機器を対象とする。なお、物流センターは倉庫、TC（Transfer Center）、DC（Distribution
Center）等、上記の物流の機能を提供するノードのことを指す。

「構成」
本稿は序章を含め８章構成とし、現状把握、課題の抽出及び検証、考察、まとめで構成される。
本号では課題の抽出（第４章）までを掲載し、課題の検証以降は次号に掲載する。

１．はじめに
1.1 研究の背景型コロナウイルスの影響も物流が直面する課
題に大きな影響を及ぼしている。これらの問題を踏まえ、2021年から2025年の総合物流施

人口減少による作業員の減少やインター

策大綱では、①物流DXや物流標準化の推進

ネット通販（EC）市場の急成長により、物流によるサプライチェーン全体の徹底した最適の人手不足が問題となっている。さらに、新化（簡素で滑らかな物流）、②労働力不足対策
133

物流センターの自動化に関する研究と物流構造改革の推進（担い手にやさしい物

今後の予測として、矢野経済研究所では物流）、③強靭で持続可能な物流ネットワーク

流ロボット関連の国内市場規模が2030年度にの構築（強くてしなやかな物流）が提言されては2020年度に比べ、約８倍の約1,510億円にいる。特に①では具体的な対策として、「労働拡大すると予測している。小野塚（2019）
も今

力不足や非接触・非対面型の物流に資する自後の物流について、「物流の装置産業化」とい

動化・機械化の取組の推進」が挙げられていう言葉を使い、これまでの労働集約型からのるだけでなく、取組に対する数値目標も設定転換を指摘しており、物流業界では自動化にされており、日本政府も物流の自動化及び機より、作業主体が人から機械へと変わってい械化に積極的な姿勢を示している。

くことが見込まれる。

機器への投資状況について、公益財団法
1.2 研究の目的

人日本ロジスティクスシステム協会（JILS）の「物流システム機器生産出荷統計」
では、全産

物流事業者が自動化を導入するあたり、費業の物流システム機器の売上が2010年度は用対効果や荷主との契約期間で費用回収が可

2,716億円であったのに対し、2020年度は5,116

能かといったコストの問題が懸念事項として億円と10年で約1.8倍に増えている。倉庫・挙げられる。これらの問題の解決が見込まれ運輸業界でも同時期の10年間で約226億円かることで、物流事業者は自動化のためのマテら約373億円に増加しており、物流事業者のハン機器やシステムの導入を決断する。

物流システム機器への投資が増えていること

しかし、自動化の促進にはコスト以外の問がわかる（図１）。

題についても検討する必要があると考えられ

図１ 業種別物流機器売上の推移
図１

業種別物流機器売上の推移（百万円）
550,000

518,288511,640479,249

493,908

500,000
450,000
421,126

電機・精密機器

392,032

400,000
367,156

300,000

輸送機器・部品338,933

350,000
299,055

301,217

食品・医薬品等
301,118

その他製造

271,624

卸・小売

250,000

倉庫・運輸
官庁・図書館等

200,000

その他
150,000
100,000
50,000
0
2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

公益財団法人日本ロジスティクスシステム協会「物流システム機器生産出荷統計」（2014～2021年）より作成

134

2021

（年度）

物流センターの自動化に関する研究る。それは、物流事業者は荷主の要望に応じドウェアと倉庫管理システム（WMS）等のソた物流を提供することが求められていること

フトウェアに分けられるが、本研究ではハーに関係がある。言い換えると、荷主の要望にドウェアのマテハン機器を対象とし、ソフト見合ったマテハン機器を導入し、物流の自動ウェアは対象としない。つまり、物流の６つ化を行うことは作業の生産性の向上が見込めの機能のうち、保管、荷役、流通加工、包装る。その一方で、作業主体が機械になることに関する自動化を対象とする。なお、物流は、荷主からの突発的な依頼に必ずしも迅速センターは倉庫、TC（Transfer Center）、DCに対応できるとは限らず、このことが自動化（Distribution Center）等、上記の物流の機能をの促進の妨げとなると考えられる。つまり、提供するノードのことを指す。

物流事業者は通常業務を安定的に稼働させる
こと以外にも、緊急出荷や需要の変動へ対応することに役割がある。
本研究では、物流事業者にとって自動化は
物流業務の生産性の向上及び効率化を実現する一方で、サービスの便益といった部分にも

２．言葉の定義
2.1

自動化

自動化及び関連する言葉は辞典によると、以下のとおり言及されている。

影響を与える可能性があり、それが自動化の促進を妨げる要素になっているという仮説を自動化

立て、研究を進める。具体的には、物流セン（広辞苑第６版）

ターなどの物流の現場に自動化は直接的な効

人手をかけず、機械が処理する方式に変果をもたらす。これが上述した生産性の向上

えること

や効率化である。しかし、自動化は突発的な（JIS工業用語大辞典第５版）

依頼に対応することが難しいといった、顧客処理過程又は装置を自動操作に置き換え

満足とも関係があることを仮説とし、これをること、またはその結果検証する。そして、検証結果を基に、物流事

自動業者の物流センターにおける自動化の活用の（広辞苑第６版）

仕方を考察することを目的とする。物流事業

特別の手続きをしなくても自然に行われ者はサービス提供者であり、機能としての物ること

流だけでなく、機能に付随する活動も含め荷（JIS工業用語大辞典第５版）

主から評価される（サービスを利用される）と指定された条件下で、人手の介入なしに考える。

機能を果たす処理過程又は装置に関する

本研究の対象は物流事業者の物流センター

用語

における物流を対象とする。また、物流セン

自動操作

ターにおける自動化は、マテハン機器のハー（JIS工業用語大辞典第５版）
135

物流センターの自動化に関する研究
人力によらず電気的又は機械的にある操仕方においても柔軟性は共通して３PL事業

作の必要を検知し、機器に行わせる操作

者選定の指標の１つであるとの分析結果を示している。さらに、物流事業者の柔軟性とは両辞典より、３つの言葉には下線で示した「刻々と変わる荷主の要請にその都度対応す「人手をかけない」
及び「機械が行う」という特ること」としており、柔軟な対応がオーダー

徴が挙げられ、自動化の作業主体は機械だとメイドの物流を提供していると解釈できる。

いうことが分かる。また、これまでの作業主

阿保（1991）
は、物流システムの柔軟度につ体は人であったという意味も読み取れる。こいて顧客からの例外的な要求、緊急要求に対れらの特徴を基に本稿では自動化を、「これま応できる能力としている。

で人が行っていた処理を機械が行い、人によ唐澤（2000）
は、Lambert（1994）
を引用し、
「シ

る操作・判断を不要とすること」と定義する。

ステムの柔軟性は突発的な出来事に効果的に自動化が言及される際、「機械化」と共に使応答すること」とし、さらに状況の変化に対用されることが多い。機械化は広辞苑による応できることとしている。

と、「生産・労働手段に機械を導入すること」

Bowersox（2004）は、「 特別な状態と異例なとされており、機械を利用する点や作業の効

いし予想外の顧客要求に対しての、企業の対率化を図るという目的においては自動化と類応能力に関わるもの」としており、
さらに、「ロ似の言葉である。自動化と機械化の違いは操ジスティクス面での卓越性の真髄は、柔軟さ

作及び作業の判断の主体が機械か人かによりの能力にゆだねられている」としている。つ

判断される。言い換えると、自動化はマテハ

まり、物流における柔軟性が製品の競争優位

ン機器が担う範囲が機械化よりも広く、作業性に作用していると考えられる。

の判断という点においても機械化に比べ、自これらの見解より、物流における柔軟性と動化を目的としたマテハン機器の機能の方がは顧客からの視点であり、物流事業者が状況優れていると捉える。

の変化に応じて対応することと理解する。物
流の柔軟性が顧客からの視点ということは、

2.2

物流における柔軟性

提供する物流サービスの柔軟性と理解するこMarchet et al.（2018）は、柔軟性が3PL事業とができる。つまり、物流事業者と荷主、も者の競争優位性及び荷主からの選定基準としくは発荷主と着荷主といった関係においなっていることを指摘している。荷主の委託て、物流の柔軟性が考慮される。

の仕方を、物流機能単体として委託する「戦術系」と、物流のプロセスの全体もしくは幅広く委託する「戦略系」に分けた場合、荷主の3PL事業者選定の指標はそれぞれ異なる指標が選定基準となっているが、どちらの委託の136

物流センターの自動化に関する研究

３．日本におけるマテハン機器の歴史と現状
3.1

自動化の歴史回避を目的としている。勃興期、発展期は大量生産・大量消費の時代に相当し、貨物を大量に取り扱えることに特徴がある。また、発展期後半はバブル崩壊の時期に相当し、コス

オークラマテハン研究所（1998）
は、マテハ

ト削減や改善といった効率化や多品種小口とン機器の開発を「黎明期（～ 1944年）」「、 勃興

いった顧客毎の細かいニーズへの対応へと遷期（1945 ～ 1964年 ）」「発展期、（1965 ～ 1996

移している。

年）」の３つに区分している。これらの区分に

そして現在はロボットを活用したマテハン

国内大手マテハン機器メーカーの開発状況を機器の開発が進んでいる。これまでのマテハ

追記し、さらに「現在」の区分を追記した図がン機器は物流センターの建設に合わせて導入

図２である。

するような大掛かりな設備であったのに対マテハン機器の開発の変遷を調査した結し、ロボットを活用したマテハン機器は複数

果、それぞれの時代のニーズに適合したマテ台を利用することに特徴が見られる。複数台

ハン機器が開発されてきたことが分かる。黎の利用は、業務の拡大、縮小に伴いマテハン

明期では、作業者の肉体的負担の軽減や危険機器の台数の増減を可能にする。一方で、現図２ マテハン機器の開発の変遷
図２

マテハン機器の開発の変遷

発展期

勃興期

黎明期

現在

黎明期（～1944年）
・石炭荷役用コンベヤ輸入（1919）
・国産フォークリフト開発（1939） 日本輸送機（現三菱ロジネクスト）

肉体的負担の軽減
危険回避

勃興期（1945～1964年）
・エンジン式フォークリフトの開発（1949） 東洋運搬機（現三菱ロジネクスト）
・バラ穀物荷揚げ用コンベヤ（SKTコンベヤ）輸入（1952）
・ソータ（1961） トーヨーカネツ
・垂直コンベヤ（1963） 北商（現ホクショー）
・パレタイザ（1964） オークラ輸送機

大量の取扱

発展期（1965～1996年）
効率化
多品種小口の取扱

・高層自動倉庫（1966） ダイフク
・スタッカークレーン（1967） 村田機械
・コンピュータオンライン制御による自動倉庫(1969） 村田機械
・有軌道AGV（1978） 村田機械
・デジタルピッキングシステム(1981） トーヨーカネツ

参考オークラ輸送機株式会社HP：https://www.okurayusoki.co.jp/company/history.html
株式会社ダイフクHP：https://www.daifuku.com/jp/company/history/
村田機械株式会社HP：https://logistics.muratec.net/jp/about/history/
トーヨーカネツ株式会社HP：https://www.tksl.co.jp/company/history.html
オークラマテハン研究所 『マテハン昭和史』 オークラ輸送機株式会社

現在
・ロボットを活用した
マテハン機器の開発
1

筆者作成

137

物流センターの自動化に関する研究
時点では１つの目的（作業もしくは工程）に対し、１つの機器が利用されており、役割については、これまでのマテハン機器と同じである。

3.3

ピッキングにおける自動化の分類

上述したマテハン機器はいずれもピッキン
グ作業に関係するマテハン機器である。
これまで人が行っていたピッキング作業を工程ごとに細分化すると、図３のように表す

3.2

現在の自動化現在の物流における自動化の導入は、EC
市場の成長が加速したこと、人手不足、さことができる。さらに、図３は上述したマテ
ハン機器がどの工程を自動化しているかを記している。

図３ 人によるピッキング作業の工程とマテハン機器の作業範囲
らに技術の進化が主な要因であると考えられる。経済産業省の「電子商取引実態調査」

図３によると、物販系のEC市場規模は2013年が人によるピッキング作業の工程とマテハン機器の作業範囲
ピッキング

5兆9,931億円であったのに対し、2021年は13
兆2,865億円と毎年成長を遂げている。新型

人による
作業工程

保管
場所
確認

歩行

ピッキ
ング

検品

指定す
るケー
ス等へ
格納

コロナウイルスの流行により2020年は12兆2,333億円と伸長率は前年比で21.7%と大幅にマテハン機器拡大したが、行動制限が緩和された2021年も8.61%と成長していることから、ECの利用が

AGV
AMR
立体自
動倉庫

ピッキングロボット

筆者作成

消費者の間で定着してきた証左であると、調査結果で報告している。上記の状況を考える

AGV及びAMRは、これまで作業主体が人と、ECの利用は今後も増加すると見込まれであった際の商品を取りに行くための歩行をる。

自動化している。立体自動倉庫は保管も担っ

EC向けの物流では商品を直接消費者に届ているが、ピッキング作業における自動化でけるため、ピース単位での取り扱いが基本とは、AGV及びAMRと同様に歩行のみが自動なる。取り扱い単位が細かくなることにより、化され、他の工程の自動化はされていない。

ピッキング回数や仕分けの作業が増え、作業

一方、ピッキングロボットは、商品のピッキ量への対応が迫られるようになった。具体的ングだけでなく、数量、欠損状況等の検品作にはピッキングの回数増加に伴う歩行距離の業も自動化し、荷主へ納品する際のモノの品増加が作業の生産性に影響を及ぼしている。

質に直接作用している。

具体的なマテハン機器については、AGV

歩行の自動化は保管場所へ到達するまでの（Automated Guided Vehicle）、自律走行ロボッ

速さを実現することができるが、歩行が速く

ト（AMR（Autonomous Mobile Robot））、立体ても次の工程で滞留が生じてしまうと、作業

自動倉庫、ピッキングロボット等がある。

全体が進まなくなる。
さらに、次の工程への引き継ぎ待ちが発生

138

物流センターの自動化に関する研究してしまうことで、歩行を担っているマテハ

値活動の自動化、特にピースピッキングの自ン機器の稼働率が上げられないことが懸念さ動化については、現時点ではAGV等、歩行れる。すなわち、歩行の自動化は次の工程のの自動化に比べると実用化はまだ進んでいな

作業スピードを考慮し、マテハン機器の導入

いように思われるが、今後の技術の発展とと台数を検討する必要がある。

もに進んでいくものと予想される。

上述のとおり、細分化したピッキング作業

人によるピッキングについて上村ら（2018）の工程を荷主への効果という視点で考えたがピッキング作業者の意識及び行動特性につ時、歩行は荷主にとっては非付加価値活動でいて分析しており、ピッキング作業者の意識あり、工程としてのピッキングは付加価値活及び行動特性と生産性については、「①先の作動と捉えることができる。

業を見通せる知識・想像力、②作業スピード

現時点の物流センターにおける自動化は、や判断を早くしようとする意識、③やりにく

歩行のような非付加価値活動を削減するためい作業を解決しようとする姿勢と生産性の関のマテハン機器の開発が進んでいる。これま係が深い」としている。当たり前のことではで、物流は数量、サイズ等、荷姿が一定ではあるが、マテハン機器には想像力や改善に対なく、人の知見や判断により、それらを効率する意識は備わっていない。マテハン機器に的に取り扱っていた。つまり、付加価値活動

よる１時間当たりのピッキング数量は人が実には状況に応じた判断が求められる。そのた施した場合の作業量に未だ追い付いていない

め、判断を必要としない歩行のような非付加ことから、これらの意識がピッキング作業に価値活動を自動化する方が技術的に容易でおいて、生産性の向上に寄与しており、さらあったと考えられる。それはAGVや立体自にそれはマテハン機器と比べた際の人間の優動倉庫が決められたとおりの搬送を行うこと位性と捉えることができる。

に見出せる。EC向けの物流はピッキング回
数が多いことを言及したが、ピッキング回数

3.4

物流事業者の自動化の取り組みに応じて歩行も増えることは、非付加価値活

既に自動化を実装している物流施設として動が増えるということである。この非付加価

SGホールディングスの「Xフロンティア」（東

値活動が多いという点にAGVや立体自動倉京都江東区）、日立物流の「ECプラットフォー

庫が作用し、省人化の効果を得られるため、ムセンター」（埼玉県春日部市）、三菱倉庫のEC向けの物流と自動化は親和性が高いと理「SharE Center misato」（ 埼玉県三郷市）等が挙解できる。

げられる。これらはいずれもEC向けの物流

一方、付加価値活動の自動化の実現には、に対応しており、マテハン機器のシェアリン

マテハン機器自身が状況に応じて判断するグを実現している物流センターである。マテ「自律化」が求められる。AI等の情報技術のハン機器を複数の荷主の業務で共用すること発展がマテハン機器の自律化を促す。付加価

で、マテハン機器の稼働率を上げている。X
139

物流センターの自動化に関する研究
フロンティアは24時間365日稼働しており、せてロボットの台数を変更し、波動に対応し物流センター内の作業が自動化に代わることている。

で長時間稼働を実現し、物流センターの稼働率を高めていることがうかがえる。しかし、マテハン機器の機能の制約により、これまで

４．課題と検証のようなオーダーメイドの物流ではなく、荷4.1

主がマテハン機器の制約に合わせることになる。

課題

前章の現状把握より、マテハン機器による自動化は生産性を向上が見込まれることを理

また、自動化の実証研究を物流事業者が解した。しかし、2.2で定義した物流におけ独自に行っている事例もある。日本通運でる柔軟性に加え、自動化及び物流における顧はショールーム型の先端物流施設「NEX-Auto

客サービスと取引について、先行研究を調査

Logistics Facility（NEX-ALFA）（ 東京都江東
」

した結果
（表１）
「自動化により物流の柔軟性、

区）を2020年に開設し、鴻池運輸も「人と機が画一的になる」という課題が生じると考え械のハイブリッド現場」の実現を目標としてられる。自動化におけるマテハン機器の決めおり、「 鴻池技術研究所イノベーションセンられたとおりの作業及び仕様は、物流事業者

ター」（東京都品川区）という研究施設を設けが提供する物流サービスに影響があることがている。

懸念される。さらに、顧客サービスと取引のこれらの事例のように、実際の物流現場に先行研究により、物流事業者は１社との取引

マテハン機器を導入する前に効果を計測する

関係を重視しており、これまでの物流の提供

ことで、期待と成果の乖離を埋めることがで

表 １ 先行研究の整理
表１

き、効果的なマテハン機器を選択することができる。また、この計測結果は物流事業者の自動化に対するノウハウとして蓄積される。

先行研究の整理

■自動化
先行研究

参考事項

Westernacher Consulting
GmbH（2017）

自動化の分類
自動化のメリット／デメリット（Robot as a Service）」を利用する方法がある。

Varila et al.（2005）
鈴木、中村(2021)
堂本（2022）

RaaSはロボット（マテハン機器）を必要な期

片亀（2019）
海野、比戸（2022）

導入の留意点間、必要な台数をレンタルすることができる。

久保田（2022）

普及の課題

購入してマテハン機器を所有することと比大澤（2020）

自動化による物流事業者の変化

べ、レンタルは季節波動等、物量の変動に応■顧客サービスと取引

マテハン機器の導入の仕方として、「RaaS

じてマテハン機器の増減が可能である。澁澤
倉庫では、アパレル向けの業務で「t-sort」という仕分けロボットをプラスオートメーショ
ンよりレンタルしており、作業の繁閑に合わ
140

先行研究

参考事項

Ballou（1992）

顧客サービスと売上取引関係の維持Christopher（2003）

取引関係の維持美藤（2009）

アメリカのロジスティクス研究におけるアベイラビリティの見解と日本の物流事業者の顧客サービスの関係

物流センターの自動化に関する研究の仕方を考えると、マテハン機器の制約によ

先行研究を調査した。

り、突発的な状況に対応できるという柔軟性が一定となってしまうということが考えられる。さらに、競合他社が同等の自動化を実現

図４

図４ 課題検証のアプローチ

課題検証のアプローチ

自動化により物流サービスの柔軟性が画一的になる［要素］［検証内容］するマテハン機器を利用すれば、同じ作業結①企業の独自性を見出せない

それぞれの要素について、以下を検証

果となり、差別化が図れなくなってしまうと②イレギュラーな状態に対応できないいう懸念もある。

⇒

１）荷主への作用
２）①、②が見出せなくなることにより生じる問題

筆者作成

自動化により物流の柔軟性が画一的になるということは、①物流事業者の独自性が見出本号では、現状把握及び課題について言及

せないこと、②イレギュラーな状態に対応でし、検証結果及び考察については、次号に掲きないという２つの要素が挙げられる。①の載予定である。

4

独自性とは、物流事業者が荷主から選定される要素のことで、競合他社と比べた際の競争優位性と捉える。②のイレギュラーな状態は事前に取り決められない状態のことで、具体的には緊急対応やシステム停止や災害といった障害発生が挙げられる。
4.2

検証方法

上述した課題の要素である①物流事業者の独自性が見出せないこと、②イレギュラーな状態に対応できないことについて、物流事業者のサービスに与える影響をそれぞれ検証す
る。検証する内容は①及び②がこれまでどのように荷主へ作用していたかを理解することに加え、自動化により①及び②が見出せなくなることで生じる問題とする。
検証は物流関連事業者へのヒアリング、先行研究及び自動化の事例を基に行う。ヒアリ
ングは日用品メーカー（１社）、物流コンサルティング（２社）、
マテハン機器メーカー（１社）の計４社へ実施した。先行研究は先述した顧客サービスに加え、3PL事業者に関する参考文献（１）海野裕也,比戸将平,「AI×ロボット×シミュ
レーションで切り拓く物流の将来展望」,『ロボット』, 2022, No.264, p.31-34（２）大澤遼一,「物流における自動化の進展と物流会
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https://www1.logistics.or.jp/data/manufacture.html（21）"The trend towards warehouse automation.",Westernacher Consulting GmbH, 2017（22）
物流ロボットの市場規模、10年後に約8倍
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142