予知保全システムはどのように導入する？
予知保全とは
予知保全とは、工場内に設置されたセンサーなどの機器を用いて、設備や機器の状態を常時監視し、故障や不具合が発生する「予兆」を捉えて事前に対処する保全方法です。これまでのように故障してから修理するのではなく、故障そのものを未然に防ぐことを目的とします。設備の異常な振動・温度上昇・異音といった微細な変化をデータとして捉え、これが大きなトラブルに発展する前に手を打つことから、「予兆保全」とも呼ばれます。
予防保全・事後保全との違い
従来の保全手法には、あらかじめ定められた期間ごとにメンテナンスを行う「予防保全」と、故障が発生してから対応する「事後保全」があります。
予防保全は、まだ使用可能な部品まで交換してしまいコストがかさむ可能性があり、定期メンテナンスのために生産を一時停止する必要がありました。一方、事後保全は、突発的な故障による長時間の生産停止（ダウンタイム）が避けられず、生産計画に大きな影響を及ぼします。これに対し予知保全は、設備の状態に基づいて必要なタイミングで適切なメンテナンスを行うことができます。
予知保全システム導入の目的・メリット
ダウンタイムの最小化
一番のメリットは、設備が故障する前に適切な処置を行えるため、予期せぬダウンタイムを極限まで減らせることです。生産ラインが停止しなければ、製品を安定的に供給し続けることができ、販売機会の損失や納期遅延といったリスクを回避できます。
メンテナンスのコストを抑える
予知保全は部品の状態をデータで把握することで、部品の寿命が尽きる前に取り替えることができます。
メンテナンスが必要な箇所とタイミングを特定することで、修理コストや作業人員を最適化し、保全業務全体の負担を軽減することも可能です。
チョコ停の低減
設備の部分的な不具合によって生じる短時間の停止、いわゆる「チョコ停」は、積み重なると生産計画に大きな遅れを生じさせます。予知保全では、細かな不調の兆候にも対処が可能なので、チョコ停の発生を効果的に抑制できるでしょう。
予知保全システム構築の流れ
1.課題の明確化
始めに自社の工場が抱える課題を具体的に洗い出すことから行いましょう。「特定設備の故障が頻発し生産効率が悪い」「保全部門の人員が不足している」など、予知保全システムの導入によって解決したい課題を明確に選定することが重要です。目的がはっきりしていれば、その後のシステム設計や効果測定も行いやすくなります。
2.システム構成の検討
明確にした課題を解決するために、どのような予知保全システムが必要かを検討します。システムは、振動や電流を検知する「センサー」・データを集約する「IoTゲートウェイ」・データを蓄積・分析する「クラウド」・そして分析結果を可視化する「表示端末」など、様々な要素で構成されます。これらの要素を適切に選定し、導入費用と得られる効果を比較検討します。自社での判断が難しい場合は、専門知識を持つ外部のパートナーに相談するのも有効な手段でしょう。
3.データ収集とアルゴリズム構築
予知保全の心臓部となるのが、異常の兆候を判断する「予知保全アルゴリズム」です。精度の高いアルゴリズムを開発するためには、対象となる設備から大量かつ質の良いデータ（振動、温度、電流など）を収集する必要があります。また、どのようなデータを取得すべきかを明確にし、不足しているデータがあれば速やかに追加で収集できる体制づくりも必要です。
4.スモールスタートで導入
最初から工場全体を対象とした大規模なシステムを構築するのは、失敗した際のリスクも大きくなるため注意が必要です。まずは特定の設備やラインに対象を絞って小規模に導入し、故障予知の精度やシステムの使い勝手を確認する「スモールスタート」から行うとよいでしょう。ここで得られた課題を一つひとつ改善していくことで、リスクを抑えながら自社に最適化されたシステムを構築できます。
5.本格導入
小規模なシステムで効果検証と改善が完了したら、いよいよ本格的なシステムの構築と運用を開始しましょう。ただし、規模を大きくすることで新たに見えてくる課題もあります。継続的にシステムの改善を行いながら、得られた成果や知見を他の生産設備や工場へと展開していくことで、予知保全導入の効果を全社的に最大化していくことができるでしょう。
予知保全システムの選び方
実績の有無
予知保全と一言で言っても、対象となる設備や業界によって必要なノウハウは大きく異なります。システムを提供する企業が、自社の設備や解決したい課題と類似した案件での成功実績を持っているか、確認しておきましょう。実績があれば、スムーズな課題解決が期待できます。
サポート体制
予知保全システムは導入して終わりではありません。稼働後に収集されるデータを分析し、継続的に改善していく役割もあります。そのため導入時の支援だけでなく、運用開始後も伴走してくれるような手厚いサポート体制がサービスに含まれているかも確認するポイントです。
費用対効果
システムを導入する前に、導入にかかる費用とそれによって得られる効果が見合っているか、慎重に評価しましょう。システムの導入費用は構成によって大きく変動します。コスト削減額や生産性向上率といった具体的な評価指標をあらかじめ設定し、投資に見合うリターンが得られるかを多角的に検討することが重要といえます。
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