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設備保全とは?種類や課題、保守との違い、IoT・AIの活用方法を解説

設備保全とは?種類や課題、保守との違い、IoT・AIの活用方法を解説

設備保全は製造設備の安定稼働や生産性向上において重要な要素です。本記事では設備保全と設備保守・修理との違い、IoT・AIを活用した予知保全の効果など、設備保全にまつわるノウハウを包括的に紹介します。

設備保全は製造業における効率と安全性の重要な基盤であり、いくら良い製品を生み出す設備やノウハウが揃っていても、安定的に稼働ができなければ意味がありません。その一方で、設備の動作不良や故障は突発的なものでもあり、その対策である設備保全に関する捉え方も企業によって差があるのが実情です。

そこで本記事では、設備が最適な状態で稼働し続けるための保全活動に焦点を当て、予防保全から予知保全までのさまざまなアプローチ、あるいは設備保全におけるIoTやAIの革新的な活用方法を紹介します。

設備保全とは

設備保全は機械や設備が最適な状態で持続的に稼働することを保証し、突発的な故障や性能の低下を未然に防ぐ活動を指します。対象となる設備は業種によって異なりますが、共通するのはその設備が問題なく稼働することにより、生産性の維持・向上や、不良品の発生防止、職場の安全確保を目的としている点です。

現代では、設備保全の範囲と重要性が拡大しており、特にIoTやAIといった先端技術を活用することで、予知保全や保守計画の最適化が可能になり、効率的な設備管理が実現しています。

スマートファクトリーの概念の台頭と共に、設備保全はさらに進化しています。IoTやAIを駆使して設備の状態をリアルタイムでモニタリングし、データ駆動型の意思決定によって生産プロセスの最適化が可能です。これにより、高品質な製品を安定的に生産すると同時に、省力化や労働力不足の問題にも対応できます。

製造業におけるスマートファクトリーは、「インダストリー4.0」と呼ばれる第4次産業革命の象徴とされ、設備保全の進化は企業の競争力を左右する重要な要素です。したがって、現状の課題を明確化し、AIやIoTなどの解決策を模索することが、今後の企業にとって必須と言えるでしょう。

設備保全を行う目的

設備保全の主要な目的は、設備機能の維持とライフサイクルコストの最小化にあります。設備が予期せず故障すると、修繕整備する費用と生産の停止による重大な機会損失が避けられません。設備保全は、機械の性能を維持し、安定した生産を支える役割を果たす重要な存在です。

また、適切な保守や予防保全により、予期せぬ修理や交換の必要性を減らし、長期的なコスト削減に寄与します。設備の長寿命化やアイドルタイムの抑制も重要な目的であり、結果的に生産性向上やコスト削減へとつながるでしょう。

設備保全と保守・修理の違い

設備保全、保守、そして修理は、一見似たような言葉に感じられますが、実際にはそれぞれ異なる意味と目的を持っています。これらの違いを理解することは、製造業の効率化と持続可能な運営にとって不可欠です。

設備保全は、その名の通り、設備が最適な状態で稼働し続けることを保証する包括的な活動です。このアプローチは、設備の不具合や故障が発生しないように対処することを目的としており、予防保全や予知保全など、事前の対策に重点を置きます。

一方で、保守は主に設備の日常的な管理や不具合時の対応を指し、設備が故障しないように見守り、必要に応じた整備や修理を行う活動です。保守は、設備の持続可能な運用を支える継続的なプロセスと言えます。

修理はもっと具体的で、設備にトラブルが発生した際に行う処置のことです。これには、故障箇所の特定、必要な部品の交換、またはその他の修復作業が含まれます。修理は、設備保全の一環として行われることもありますが、故障や不具合が発生した後の対応に焦点を当てています。

このように、設備保全は保守や修理を含む広範な概念であり、設備の効率的な稼働と長寿命化を目指す重要な要素です。

設備保全の種類とメリット・デメリット

それでは設備保全について、具体的な3つの分類と、それぞれのメリット・デメリットについて詳しく解説しましょう。

予防保全

メリットデメリット
・故障回避 ・品質向上 ・コスト削減・過剰な保全 ・閾値設定の難しさ  

予防保全は、設備や機械が予期せず故障することを防ぐために、計画的に行われる保全活動です。このアプローチは、設備の安定稼働を維持し、生産効率を向上させることを目指しています。具体的には、定期的な点検、清掃、潤滑、調整などが行われます。

予防保全の最大のメリットは、予期せぬ停止時間を減らし、生産ラインの安定稼働を実現することです。これにより、故障による緊急修理や生産ロスを防ぎ、長期的に整備コストを削減できます。また、設備の性能を最適な状態に保つことで、製品品質の均一性を維持し、不良品の発生を最小限に抑えられます。

しかし予防保全にはデメリットも存在し、代表的な例が事前に予定された整備時点において「まだ交換が不要な部品」を交換してしまうといった、過剰な整備を行ってしまう可能性がある点です。また、設備や部品がどこまで消耗した場合に整備を行うかの閾値や、それに伴う整備スケジュールの設定が難しく、過剰な整備を嫌うと故障のリスクが増すという難しさもあります。

事後保全

メリットデメリット
・コスト効率・ダウンタイムの増加 ・不測のコスト

事後保全は、設備や機械が故障した後に行う保全対策で、具体的には「緊急保全」と「計画事後保全」があります。緊急保全は、故障や生産設備の停止が突発的に起きた際に、直ちに修理や保全作業を行うことを指している保全対策です。計画事後保全では、代替設備を事前に用意しておき、問題が発生した際に迅速に切り替えることで、設備の完全停止を防ぐことを目的としています。

事後保全の最大のメリットは、設備の寿命を最大限に活用できることです。故障が発生しなければ、日常的な整備費用や保全作業が不要となり、ランニングコストを削減可能です。また、故障しても部品の交換が迅速にでき、生産ラインへの影響が大きくない場合、事後対応の方がメリットが大きいと言えます。

しかし、事後保全にはデメリットも存在します。最も大きな問題は、設備が故障してからの対応となるため、故障時のダウンタイムが避けられないことです。特に大規模な修理が必要な場合や、必要な部品が手元にない場合は、ダウンタイムが長期化し、それに伴う損失が発生します。さらに、保全担当者のスケジュール管理が難しくなり、修理に時間がかかった結果他の設備の故障を引き起こす…といった悪循環に陥るリスクがあります。

予知保全

メリットデメリット
・故障予測 ・効率的な保全・導入コスト ・適切なデータの必要性

予知保全は、設備の故障や不具合を未然に防ぎ、生産性の維持や向上を目指す先進的な保全方法です。この方法では、IoTセンサーやAI技術を駆使して、リアルタイムで設備の状態をモニタリングし、故障の兆候や異常を事前に察知します。この予防的アプローチは、設備の整備費用の削減、最低限の人員での設備稼働の維持、点検時間の短縮、そして教育の負担削減といった複数のメリットをもたらします。

予知保全の導入により、設備の故障による生産の停止を回避し、ダウンタイムを最小限に抑えることが可能です。さらに、AIを活用した分析により、必要な整備のタイミングを正確に予測でき、不要な保全作業を避け、整備コストを削減できます。専門技能を持たないスタッフでも設備の状態を容易に把握できる点も大きなメリットで、全体的な教育コストの削減にも繋がります。

予知保全においては、適切なデータの取得と分析が不可欠であり、これには高度な技術と専門知識が求められます。また、初期投資としてIoTデバイスの導入やシステムの構築にかかるコストも無視できません。しかしながら、これらの投資は長期的に見れば、設備の安定稼働とコスト削減に大きく寄与するため、経済的な費用対効果を考慮する必要があります。

設備保全の課題とIoT・AIの活用方法

設備保全は製造業の心臓とも言える重要な分野ですが、設備の高度化と複雑化に伴い、その課題も増えています。特に人材不足は顕著な問題で、高度な技術と知識を必要とする現代の設備保全は、十分な人員を確保し、適切に運用するハードルは高いと言えるでしょう。しかし、IoTとAIの進化は、これらの課題に対する有効な解決策になり得ます。

IoTの活用により、設備からのリアルタイムデータを収集し、遠隔地からでも設備の状態を監視・制御できます。これは、人材不足による監視や整備作業の負担を大幅に軽減し、より効率的な設備保全を実現可能です。

さらに、AIの活用は設備保全の質を飛躍的に高めます。AIは設備からのデータをもとに、故障の予測や最適な整備スケジュールの立案が可能です。これにより、故障による生産停止のリスクを大幅に減少させ、予測不能だった故障を予知し、計画的な整備によって設備の稼働率を最大化します。

このように、IoTとAIの活用は、設備保全の課題に対する強力な解決策を提供してくれます。設備のリアルタイム監視による遠隔保全、故障予測による予防保全、データ駆動型の意思決定による保全活動の効率化など、これらの技術は設備保全のパラダイムを変え、製造業の未来を形作るに違いありません。

関連記事:スマートファクトリーとは?事例から学ぶ実現までのロードマップ

AIとIoTの活用で変革する設備保全の未来

設備保全は製造業において生産性の維持・向上を下支えする重要な要素であることから、AIとIoTの活用による変革が顕著です。従来は突発的な対応という印象が強く、スケジューリングや費用対効果の検証が難しい領域でもありましたが、これらの技術を通じてリアルタイムのデータ分析や故障予測が可能となり、ダウンタイムの削減、整備コストの低減、そして生産性の向上の全てを両立しうる基盤が整備されつつあります。

AIとIoTの導入には挑戦も伴いますが、これらの技術を戦略的に統合することで、製造業は新たな競争力を手に入れられます。今後の製造業における成功の鍵となるこれらの導入を、設備保全の領域から検討することも十分に価値があるでしょう。

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