予知保全とは？知っているべき6つ点

機械に障害が発生すると、サービスと財務の両方の面で企業に多大な悪影響を及ぼす可能性があります。 このため、ますます多くの企業が予知保全、つまりエラーを予測する目的で適用される一連のアクションや手法を選択するようになっているのです。 以下では、その構成要素とその主な利点について詳しく説明します。

1．予知保全とは何ですか？

予知保全とは、データ分析の最先端技術を活用することで、設備や機械の故障を未然に防ぐために、常に機械性能を測定したり、機械状態を監視したり、設備が故障する前の不具合をリアルタイムで検知したり、壊れる前に対処したりすることです。

予知保全の主な目的は、特定のパラメータと要素に基づいて機械の故障を予測することです。製造企業は、予測を受けると、保守・修正によって故障を未然に防ぐために必要な措置を講じます。理想的には、予知保全は、過剰な予防保守に関するコストを発生させることなく、計画外の事後保守を防ぐために、保守頻度を可能な限り低く抑えるのを支えます。

2．誰が予知保全を使用すればいいか？

一般的に、保守担当者（メンテナンスマネージャーやメンテナンスチーム等）は、予知保全ツールと資産管理システムを使用して、機械の故障防止と保守作業を監視します。

3．予知保全の技術

3.1.主なテクノロジー

予知保全を有効に行えるには、単一のテクノロジーだけではなく、複数の技術を組み合わせる必要があります。現在、機械の状態を監視して、故障防止と、必要に応じた警告を支える

デバイスとテクノロジーは多くあります。以下は主なテクノロジーを説明します。

• 赤外線サーモグラフィ―: 赤外線サーモグラフィ―は、予知保全に広く使用されている非侵襲的な技術です。赤外線カメラを活用することで、設備の中にある、通常の温度を超える点を検出することは可能です。部品が壊れたり不具合になったりした場合、設備の温度が上がるために、赤外線サーモグラフィ―による異常点の検出は、より深刻な問題が発生することを防ぎます。赤外線は製造業や建設業で多く使われている汎用性の高いテクノロジーです。
• 音響モニタリング（Acoustic Monitoring) : 音響モニタリングにより、保守担当者は、機器内のガス放出や液漏れ、真空漏れなどの音を音波および超音波レベルで検出できます。超音波は音波より高価な技術だが、信頼性が高いので、多くの用途に使われています。
• 振動解析: 高速回転機械の検査で多く用いられている技術です。技術者は機器内のハンドヘルド デバイスまたはリアルタイム センサーを使用して、機器の機能を監視します。機械が最高のパフォーマンスを発揮すると、特有な振動のリズムを出します。逆に、ある部品に問題があったら、振動が変化します。定期的な検査を通じて、経験が豊富な技術者は振動の「声」を聞き取り、故障を未然に防止します。一方、振動解析の技術はその作業を容易にします。それは、どこが問題にあったかを検出して予測を提供できます。しかし、振動解析を導入する最も大きな障害は、手が届かないコストです。
• オイル分析 : オイル分析は予知保全における効果的なツールです。オイルの状態を検査することで、技術者は汚染物質の存在状況を把握できます。オイル分析では、、粘度、水分、粒子数を測定し、酸または塩基の価数を確認します。オイル分析は、最初の検査結果が新しい機械やメンテナンスのベースラインとして機能することです。
• 他の技術 : 予知保全では、モーター状態分析、渦電流分析など、他のいくつかの技術が使用されます。 モーター状態分析では、モーターの機能状態の概要を示します。 渦電流解析により、チューブの壁厚の変化が特定されます。 企業の需要と予算に合わせた技術を選択してください。

3.2．IoTを活用する技術

予知保全の主な要素は設備の状態に基づいた診断です。現在、その技術は予測だけではなく、IoTも活用しています。

• 予測式：予測式を使用すると、予知保全は設備状態の監視によりはるかに進んでいます。予測アルゴリズムは収集されたデータを分析し、設備の修理・保守・交換がいつ必要になるかを報告する傾向を特定します。これらのアルゴリズムは、機械の現在の動作と予想される動作を常に比較するルールに基づいています。 一つの異常点だけがあっても、設備が劣化している可能性を示します。その結果を見ると、保守担当者は必要に応じて保守・修理を行います。
• 設備の状態を監視するセンサー：センサーは機械を監視したり、データをリアルタイムで提供したり、重要な部分です。センサーにより、保守担当者は設備の摩耗量や効率をリアルタイムで確認できますこれらのセンサーは、人間が行うことができなかったことを実行します。つまり、操作を中断することなく、機器の内部から保守のニーズを追跡します。センサーの機能を定義するパラメーターは数多くありますが、機械によって異なります。 パラメータは通常、振動解析、騒音と温度の解析、圧力とオイルレベルの解析、さらには電流と腐食を利用して機能を定義します。
• IoT：センサーは大量のデータを収集し、モノのインターネットと組み合わせることで、このデータを収集して共有できます。 予知保全は、それらのデータを基にづいて、機械の効率性と摩耗量を測定して、いつに保守・修理すればいいかを提供します。特に、モノのインターネットづくりはデータを一元化して、全ての機械の状態と、工場の全体像を提供します。これは、ある程度、予知保全の効率を向上させます。

4．予知保全のメリット

• メンテナンスコストの削減　: 予知保全が保守計画を作成したり、機械の故障を未然に防止たりすることで、メンテナンス作業や交換部品、運用保守担当者のコストを削減できます。
• ダウンタイムの削減：予知保全を使用すると、機器の修理にかかる時間が短縮されます。 マシンの状態を定期的に監視および分析することで、メンテナンス担当者はすべてのマシン上で障害のあるコンポーネントを特定し、問題を迅速に解決できます。 これによりダウンタイムが短縮され、多くの場合、ダウンタイムが完全に防止されます。
• 機械の寿命延長：機械の問題を迅速に検出したり、定期的に保守したりすることは機械の受命を延ばします。
• 平均故障間隔の推定値：予知保全の利点の一つは、平均故障間隔 (MTBF) を推定できることです。 これは、機械を交換する最も費用効果の高い期間を指します。 一部の企業は、新しい機器は高価な投資であるという誤った概念を持って、すべての欠陥と複数の修理を行った機器を使用する傾向があります。 機械の耐用年数が終了したら交換できるため、老朽化し​​た機械による高額なメンテナンス費用の発生を防ぐことができます。
• 安全性の向上 :  予知保全により、早期に警告信号を発し、故障した機械による怪我を防ぐことができます。

5．予知保全のデメリット

予知保全に必要な状態監視装置のコストは、多くの場合高額です。 状態監視データを正確に解釈するために必要なスキル レベルと経験も高くなります。 これらを組み合わせると、状態監視には多額の初期費用がかかることになる可能性があります。 一部の企業は、状態監視プログラムの初期費用を最小限に抑えるために状態監視請負業者と契約しています。

6．予知保全と予防保守の区別

7．予知保全をサポートするVTIのMMS-Xシステム

弊社のMMS-Xシステムは、生産管理システムMES-Xのモジュールのひとつであり、物的なリソースを最適化するため、設備保守を管理するシステムです。

MMS-Xシステムの機能：

• 合理的な保守点検：定期的な保守計画を作成して保守担当者に通知し、ワークロードを合理的に割り当て、業務状況を可視化、簡単に確認可能
• システム一本化 ：MES-X生産管理システム（生産資材計画確認）とWMS-X倉庫管理システム（在庫資材確認）と連携して、資材購入の申請を自動的に作成可能
• 設備状態のリアルタイム管理：第2層（SCADA、PLC）と連携して、機械設備の稼働状態をリアルタイムに管理し、迅速に異常を警告可能
• 保守点検自動化 ：保守に関して自動的に予知・警告して、故障によるダウンタイムを回避

代表的な事例：

弊社のお客様は、DXを促進する目的として、ERPシステムを導入したが、期待通りの結果が得られませんでした。しかも、事業拡大による機械や設備の増加に伴い、ERPシステムが工場の資材（機械や設備を含む）を効果的に管理できないため、運用コストが激増する状態になりました。弊社のコンサルティングをお聞きになりますと、2段階にわたる弊社の対策をお選択になりました。第一段階では、機械や設備の整備・保守を自動的に監視するためのMMS-X（整備保守管理システム）を導入します。第二段階では、AIを搭載した監視システムを活用することです。

MMS-Xの導入の数月後、人的ミスはほとんどないし、機械や整備が定期的に整備・保守されるのでダウンタイムによるコストを大いに削減し、遠隔で働く管理者が機械や設備の状態をリアルタイムで把握し、様々な良い結果が得られます。

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まとめ

上記にお話ししたように、予知保全をご説明いたします。弊社の製品にご関心をお持ちでしたら、ぜひご連絡ください。

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