コラム

予防保全と他の設備保全方式の違い

設備の保全にはいくつかの主要な方式が存在し、それぞれ異なるアプローチを取ります。

まず、「事後保全（BM：Breakdown Maintenance）」は、設備が故障してから修理を行う最も基本的な方式です。これは緊急対応が必要となるため、生産停止による機会損失や緊急修理コストが発生しやすいという課題があります。

これに対し、「予防保全」は機械設備の突発的な故障停止を防ぐ目的で、経済的な時間間隔で部品やユニットの交換などを計画的に行う方式です。一つは主に「時間基準保全（TBM：Time Based Maintenance）」として実践され、設備の稼働時間や期間にもとづいて定期的に点検や部品交換を行います。計画的に実施できるメリットがある一方で、まだ使用可能な部品を交換してしまうといった過剰保全のリスクもあります。

もう一つは、「予知保全」です。予知保全は、状態基準保全の一つで、設備の状態を監視し、故障が発生する前にその兆候を検知し、故障が実際に起こる最適なタイミングでメンテナンスを実施する方式です。これは「状態基準保全（CBM：Condition Based Maintenance）」とも呼ばれ、センサーデータや診断結果にもとづいて保全活動を行います。予知保全は、事後保全のような突発的なトラブルを回避し、時間基準保全のような過剰な部品交換を防ぎながら、設備の健全性を最適な状態で維持できるという優位性があります。時間基準保全と状態基準保全（予知保全）を合わせて予防保全と呼ばれています。

予知・予防保全を支える技術とデータ活用の仕組み

予知・予防保全を実践するためには、高度な技術とデータ活用の仕組みが不可欠です。その中心となるのが、さまざまな種類のセンサーです。

例えば、振動センサーは回転機械のベアリングやギアの摩耗を、温度センサーは過熱や潤滑不良の兆候を、電流センサーはモーターの負荷異常などをリアルタイムで監視します。これらのセンサーは設備の微細な変化を捉え、デジタルデータとして収集します。

測定された膨大なデータは、データ収集・解析システムへと送られます。このシステムは、従来の解析手法に加えて機械学習やAI（人工知能）といった先進技術を駆使してデータを分析し、正常な状態からの逸脱や、特定の故障モードに特有のパターンを識別します。

この仕組みにより、突発的な生産停止のリスクを最小限に抑え、計画的かつ効率的な設備管理を実現し、トラブルゼロを目指すことができるのです。

予知・予防保全導入のステップ

予知・予防保全システムを導入し、効果を最大化するためには、以下のステップを踏むことがおすすめです。

1．現状把握と目標設定

まずは、設備の稼働状況、故障履歴、メンテナンスコストを分析し、現状を把握しましょう。そのうえで、予知保全で達成したい具体的な目標を設定します。

2．データ収集体制の構築

予知・予防保全の核となる設備の状態データ収集のため、振動、温度、電流といった物理量を継続的に測定するセンサーを選定し、適切に設置しましょう。無線方式センサーは、広範囲のデータ収集を効率化します。

3．診断・解析体制の確立

高度な解析ソフトウェアやAIを活用し、故障予兆を診断できる体制を確立しましょう。専門知識を持つ担当者の育成や、外部サービスとの連携も重要です。

4．メンテナンス計画への反映

診断・解析結果にもとづき、具体的なメンテナンス計画を立案・実行します。予測された故障に対し計画的に対応することで、突発的な停止を未然に防ぎます。

実践に役立つ技術とツール

予防保全を効果的に実践するためには、現代の技術が提供するツールを活用することが大切です。

IoTセンサーの活用

インターネットに接続されたIoTセンサーは、設備の状態データをリアルタイムで収集し、クラウド上に送信します。無線方式の振動センサーや温度センサーは、配線工事不要で容易に設置でき、データ収集の効率を飛躍的に向上させます。Wi-Fi対応センサーは、既存ネットワークインフラを活用できるため、導入障壁が低いメリットがあります。

データ解析ソフトウェア

収集された膨大なセンサーデータを分析し、故障予兆を診断するためには、専門のデータ解析ソフトウェアが不可欠です。これらのソフトウェアは、異常パターンの自動検出やトレンド分析機能を備え、データの有効活用を支援します。

デジタルツイン

物理的な工場設備を仮想空間に再現するデジタルツイン技術は、予知・予防保全を次のレベルへと進化させます。リアルタイムで異常検知するセンサーデータをデジタルツインに反映させ、目で見えるデータの利用で保全作業のスピードアップを可能にします。仮想空間で設備の挙動をシミュレーションすることで、より精度の高い保全計画の立案と実行につながります。

生産性と稼働率の飛躍的向上

予知・予防保全導入の最大のメリットは、生産性と稼働率の向上です。予知・予防保全により異常兆候を事前検知し、計画的にメンテナンスを行うことで、突発的な停止リスクを大幅に低減。生産ラインの安定稼働を実現し、全体の生産性を向上させます。

稼働率の安定は、企業の生産能力を最大限に引き出し、市場競争優位性を確立するうえで不可欠です。

コスト削減と資産価値の最大化

予知・予防保全は、設備管理コスト削減に貢献します。予知・予防保全により故障兆候を事前に把握することで、必要な部品を計画的に手配し、修理作業も計画的に実施できるため、緊急費用を最適化できます。

また、不要な部品交換を減らし、最適なタイミングでメンテナンスを行うことで、設備や部品の寿命が延長され、設備投資のサイクルを最適化。企業の設備資産価値を長期的に高めます。

安全性向上と環境負荷低減

予知・予防保全は、工場の安全性向上にも貢献します。予知・予防保全システムによって異常を早期に検知し、未然に防ぐことで、作業員の安全を確保し、事故リスクを大幅に低減できます。安全な作業環境は、従業員のモチベーション向上にもつながります。

さらに、設備の最適な稼働はエネルギー消費の効率化を図り、無駄な電力消費や資源の浪費を抑えることができます。故障による部品の廃棄も削減でき、環境負荷の低減にも寄与します。DX（デジタルトランスフォーメーション）により設備や人という資産を長く有効に利用することで、GX（グリーントランスフォーメーション）や広くはサーキュラーエコノミーにも貢献します。