生産設備の故障は、企業の生産活動に大きな影響を与えます。予知保全は、機器や設備の故障を予測し、適切なタイミングで保全を行うことで、設備の効率的な運用と生産性の向上を実現する重要な取り組みです。本ブログでは、予知保全の概要、メリット、導入事例、課題などを紹介しながら、生産現場での予知保全の活用方法について解説します。
1.予知保全とは
予知保全（よちほぜん）とは、工場内の機械や設備の不具合や故障をあらかじめ「予知」して、最適な状態に保つための管理手法です。
予知保全と予防保全の違い
– 予知保全は故障の兆候が出た段階で保全を行い、故障を防ぐことを目指す。
– 予防保全はあらかじめ設定された使用回数や時間に基づいて保全を行い、故障を未然に防ぐことを目的とする。
予知保全の役割と目的
– 予知保全は設備の状況を監視し、不具合の予兆を察知し、保全業務を行う。
– 機器や設備の動きや働きを計測・監視し、劣化状態を把握して故障を予知し、修理や部品交換などを行う。
予知保全の導入によるメリット
– 機器や設備の故障予兆をデータで見極めることができる。
– 部品交換のタイミングを正確に把握できるため、ベテラン工員の勘や経験に頼る必要がなくなる。
– データの解析精度が高まるため、故障の予兆をより正確に把握できる。
予知保全の導入に必要なシステムと技術
– 監視対象機器を監視するシステムが必要。
– 機器には振動や温度を感知するセンサを設置する必要がある。
– 予測アルゴリズムや計算負荷などを考慮したシステム構築が必要。
予知保全のコスト削減効果
– 機器や設備の故障予兆が検知されると、故障発生前に保全が行われる。
– これにより、保全にかかる経費を抑えることができる。
予知保全の期待される効果
– 工場の生産性向上やダウンタイムの短縮に貢献することが期待されている。
– 企業でこれらのメリットを求める動きが増えている。
まとめ
2.予知保全のメリット
予知保全を行うことには、製造業や設備管理において以下のようなメリットがあります。
生産性の向上
予知保全は、生産性を向上させるために重要な役割を果たします。具体的には、リアルタイムで工場の機械や設備をモニタリングし、異常を検知した場合に早期にアラートを発信することで、突然の故障による生産停止を防ぐことができます。これにより、生産ラインの稼働率を高めることができます。
部品の適切な交換
予知保全を導入することで、最適なタイミングで部品交換が行えます。通常の予防保全では、一定周期で部品の交換を行うため、まだ使用可能な部品でも交換することがあります。しかし、予知保全では異常を感知した際に部品を交換することができるため、無駄な部品コストを削減することができます。
保全担当者の最小限化
予知保全の導入により、保全担当者の数を最小限にすることが可能です。常に最低限の人数で設備の状況を監視し、異常を検知した際には最適な人員を最適なタイミングで配置することで効率的に保全業務を行うことができます。その結果、あまった人件費を他の業務に振り分けることができ、生産性の向上にも貢献します。
ダウンタイムの最小化
予知保全では、設備トラブルが発生する前に異常を感知することができます。通常の予防保全でもトラブルを防ぐことは可能ですが、いつどのタイミングで設備が停止するかを予測することは困難です。しかしながら、予知保全では設備トラブルの原因を早期に特定し、事前に対処することができます。これにより、ダウンタイムを最小限に抑えることができ、生産性の向上につながります。
予知保全の導入には、初期投資が必要ですが、長期的に見るとコスト削減や生産性の向上などのメリットが得られることがわかります。予知保全を検討する際には、各企業の環境やニーズに合わせたシステムを選定し、効果的な運用を行うことが重要です。
3.予知保全の導入事例
以下に、予知保全を導入して活用している事例をいくつか紹介します。
大阪ガス株式会社
大阪ガス株式会社では、大規模データに対応するIoTの導入で予知保全に成功しています。具体的には、以下の取り組みを行っています。
- 生産設備の異常をリアルタイムで監視
- データの収集・解析システムの導入
- 故障の予兆を把握し、適切な保全対策を行う
これにより、大阪ガス株式会社は効果的な保全対策を実施し、設備の故障を予知することができています。
株式会社みつわポンプ製作所
株式会社みつわポンプ製作所は、経済産業省のプログラムに参加して自社製品の予知保全に取り組みました。同社では、以下の手法を用いて予知保全を実現しています。
- センサーやデータ収集システムの導入
- 製品の稼働データや過去の故障データの分析
- 故障の予兆を検知し、適切な保全対策を実施
これらの取り組みにより、株式会社みつわポンプ製作所は故障を事前に予知し、効果的な保全対策を行うことができています。
上記の事例では、大阪ガス株式会社と株式会社みつわポンプ製作所の2つの企業が予知保全の導入に成功しています。それぞれが異なる手法やシステムを活用しており、設備の故障を予測して適切な対策を取ることで、保全業務の効率化やコスト削減を実現しています。
4.予知保全導入の課題
予知保全を導入する際には、いくつかの課題が存在します。以下ではそれぞれの課題について詳しく紹介します。
【課題1】初期コストがかかる
予知保全を導入するためには、監視やデータ解析を行う装置やシステムを導入する必要があります。しかし、これには一定の初期コストがかかるため、導入には躊躇することもあります。センサーや通信機器、AIツールなどの導入に伴うコストを負担する必要があります。
【課題2】専門知識が必要である
予知保全を行うためには、データ処理や統計処理、データ解析などの専門知識が必要です。しかし、これらの知識を持っていない場合、予知保全を適切に活用することが難しくなります。専門的な知識を持つ人材が不足している場合には、新たな人材の雇用が必要となる可能性もあります。
【課題3】必要なデータ量が確保できない
予知保全の精度を高めるためには、多くのデータが必要です。しかし、データ量が不足していたり、データ収集が行われていない場合には、適切な予知保全ができません。データが不足していると、どの条件で故障が発生するのかを把握できず、故障を予知することができません。
【課題4】高い精度で故障の予兆を見つける必要がある
予知保全を効果的に行うためには、高い精度で故障の前兆を検知する必要があります。これにはデータの分析能力が必要とされます。ただし、単にデータを多く集めるだけでは十分ではありません。予測に有用な故障パターンに関連するデータを収集する必要があります。さらに、信頼性の高い結果を得るためには、長期間にわたってデータを収集し、複数の故障パターンについてのデータを集める必要があります。
【課題5】費用対効果が明確でない
予知保全の導入にはコストがかかるため、その費用対効果を明確に把握することが重要です。しかし、導入後の効果や削減される費用を正確に評価することは困難な場合があります。
これらの課題に直面しながらも、予知保全を克服することで多くのメリットを享受することができます。経済的かつ効率的なメンテナンス活動を可能にし、設備の可用性や生産性の向上に貢献します。
5.予知保全を実現するための環境
予知保全を実現するためには、以下のような環境が必要です。
5.1 監視システムの構築
予知保全を行うためには、機器の監視を継続的に行うシステムを構築する必要があります。監視システムの構築には以下のポイントに注意が必要です。
- 容量を意識した設計: 監視システムの容量を最小限に抑え、現場の上位サーバやクラウドへの影響を最小化する必要があります。
- 既存システムへの影響: 監視システムの導入が既存のシステムに与える影響を考慮し、対策を講じる必要があります。場合によっては、追加の監視システムの導入が必要になることもあります。
5.2 センサの設置
予知保全を実現するためには、監視対象の機器に振動や温度を感知するセンサを設置する必要があります。これにより、機器の異常な挙動や過熱を早期に検知することができます。
5.3 データ収集のためのシステム構築
予知保全には、データの収集と解析が欠かせません。データ収集には以下のポイントに留意する必要があります。
- 予測アルゴリズムと判断の仕組み: 生産現場に適した予測アルゴリズムと判断の仕組みを構築し、必要なデータを効率的に収集する必要があります。
- 計算負荷と通信ネットワークの負荷: データ収集に伴う計算負荷や通信ネットワークの負荷を考慮し、システムを構築する必要があります。サーバやネットワークを最適化することで、過剰な負荷が発生しないようにします。
これらの環境を整えることで、予知保全を実現することができます。富士電機では、センサの設置やデータ収集システム、監視ネットワークの構築などをトータルソリューションとして提供しています。お客様の予知保全実現に向け、最適な解決策をご提案いたします。
まとめ
予知保全は、設備の状態を常に監視し、故障の兆候を早期に検知することで、生産性の向上やメンテナンスコストの削減などのメリットが期待できる重要な取り組みです。しかし、初期投資の必要性や専門知識の確保、適切なデータ収集などの課題も存在します。これらの課題に対応するため、最適な監視システムの導入やセンサの設置、効果的なデータ収集・分析環境の構築が重要となります。企業はこうした予知保全の実現に向けた準備を行い、生産現場における設備管理の高度化を図っていくことが求められます。
