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設備保全とは?目的や設備保全における課題と改善方法

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モノづくりを行う製造業において保全業務は、機械や設備を常に正常な状態を保ち、生産ラインをストップさせず、長く稼働させるための大切な作業です。設備保全(Productive Maintenance/プリベンティブ・メンテナンス)とは、工場で機械や設備が安全かつ、安定的に稼働するために管理していくことです。この記事では、製造業における工場での設備保全の種類や目的、主な課題とその解決策について解説します。

1.設備保全とは?

設備保全とは、工場で稼働している様々な工場設備の定期的な点検や修理を行う業務のことです。設備保全業務には「予防保全」「事後保全」「予知保全」という3つの種類があります。設備の点検、修理をするという点は共通していますが、その時期や方法が異なりますのでこれから詳しく説明していきます。

設備保全と保守の違い

設備保全は、工場設備が安全に運用できるように万全な状態を保つことです。生産ラインを止めずに機械が故障しないよう普段から点検して、維持管理を行っていくことです。
一方で保守は、工場設備を正常な状態を保つことが目的です。機械に不具合があり、故障した時などに必要に応じて整備や修理を行うことです。故障したら修理するという意味合いが強くメンテナンスというイメージです。

設備保全の種類

設備保全には「予防保全」「事後保全」「予知保全」の3つの種類があります。3つの違いや特徴について詳しく解説していきます。

・予防保全
予防保全とは、保全計画を立てて工場の設備や機械が壊れないように、点検や修理、部品の交換などを行う予防のことです。決められた期間で決められた内容の定期点検を行うことで、工場設備の故障を未然に防ぎ安定稼働させることができるので、とても重要な保全業務です。部品交換には故障の有無に関わらず、ある一定期間使用した部品を交換する(時間基準保全)と、部品の劣化の状態を判断して必要な部品交換する(状態基準保全)という2つの基準があります。状態基準保全はのちに解説する予知保全に関わってきます。
・事後保全
事後保全とは、工場設備に機能低下、不具合、故障などの設備トラブルが起きてから対応する設備保全のことをいいます。生産ラインに関わってくるもので特に完全停止となると一刻を争う緊急性が高くなります。工場設備のある機能が完全に停止する故障(機能停止型故障)と機械の不具合で作業がしづらくなり、機能低下する故障(機能低下型故障)の2種類あります。
・予知保全
予知保全とは、定期点検を行う予防保全に対し、工場設備の機械などの状態を監視して機能低下、故障や不具合の兆候が出たら行う保全業務です。しかし、予知保全の業務を行うには、常に機器を監視するシステムが必要となってきます。故障の予兆がデータから見極められるようになると、適切なタイミングで設備保全ができるようになります。先に予防保全で解説した「部品交換の故障の有無に関わらず、ある一定期間使用した部品を交換する(時間基準保全)」で、まだ使える部品でも交換してしまうといったムダの発生を抑えて、「部品の劣化の状態を判断して必要な部品交換する(状態基準保全)」を行うことができ、コストを抑えることができるため、設備保全にかかる費用は最小限になります。IoTやAIといった先進的なITテクノロジーを活用して実現できる設備保全です。

2.設備保全の目的

設備保全では、未然に工場設備の機械の故障などのトラブルを減らし、安全性を確保すること、生産活動(QCD)を維持すること、無駄なコストを削減するという目的があります。目的を明確にするために詳しく解説していきます。

安全性を確保する

工場設備の設備保全を適切に行っていくことで、安定稼働を保ち、生産ラインを止めることがなければ、生産技術が活かされていき、さらに重大な設備トラブルの発生を防ぐことができます。設備不良によって機械の誤作動が原因で、人命に関わる事故はあってはなりません。設備保全によって事故防止し安全性を確保していく必要があります。

生産活動(QCD)を維持する

製造業ではQuality(品質)、Cost(コスト)、Delivery(納期)の3要素を維持し、利益を確保することをマネジメントしていく必要があります。
機械が壊れないように設備や備品、部品の劣化の状態を把握することにより、工場で使用している機械の部品の寿命を延ばしていくことができます。不具合があった場合でも機械の停止時間を可能な限り短くすれば、納期の遅れなどを防げてコスト削減となります。また、突然の設備故障を限りなくなくすことは安定稼働に繋がり、保全業務の成果となるでしょう。

無駄なコストを削減する

工場設備が故障すると当然修理費用がかかります。それが思いも寄らぬ多額費用になってしまうことも少なくないでしょう。設備保全をすることにより、故障による修理費用の損失を防ぐことができます。設備保全を怠ったがために、設備の機能低下がおき、それによって不良品の発生や稼働停止による機械損失が発生してしまう場合もあります。保全計画をしっかりと立て設備保全の業務を行っていけば生産設備の長寿命化に繋がっていきます。

3.設備保全で起こり得る課題と最適化の方法

設備保全の業務作業をしていても、少なからず設備トラブルはあります。トラブルを最小限に留める努力をすることで重大な事故は防ぐことができるでしょう。ここでは設備保全で起こり得る課題と設備保全を最適化の方法について解説していきます。

設備保全で起こり得る課題

トラブルの原因は注意不足などのヒューマンエラー(人的ミス)や単純な点検の見落とし、設備点検不足の設備トラブルや生産技術、品質管理の徹底不足などさまざまあります。従業員の少ないメーカーなどでは人員不足が珍しくありません。それに伴い、日々の生産目標に追われ、点検時間が不足することもあります。また、生産設備が高度化しているため、ある程度の専門的知識やスキルを有したエンジニアが求められます。要件を満たす人材が市場に少ないことから、求人においては人材不足となっており、他社との人材獲得競争となっているようです。

設備保全を最適化する方法
・IoTの活用
IoT(アイオーティー)とは「Internet of Tings」の略称で日本語では、「モノのインターネット」といわれます。元々インターネットはコンピューター同士を接続するためだけに使われていました。しかし、現在は家電や自動車などの「モノ」をインターネットに接続する技術が進んでいます。IoTにより、離れた場所から対象物の状態を確認することや計測、制御ができるようになりました。さらにIoTで繋がっているモノ同士のデータの送受信もできることから遠隔操作もできます。
・AIの活用
AIとは(Artificial Intelligence/アーティフィシャル インテリジェンス)の略称で、人工知能のことを意味します。一般的には人間の知性や知覚を人工的に作る技術のことです。
設備保全では設備や機械の監視、データの予測や分析という場面でAIが活用されています。AI技術を取り入れることで、点検作業で発生しやすいとされる仕事の属人化や人的なミスを防ぐことができます。

4.設備保全を効率的に行うシステム・サービス「A-Eye カメラ」

A-EyeカメラはAI画像認識を利用した工場の見える化システムです。ネットワークカメラで撮影された画像を元にAI(人工知能)が生産設備の稼働状況を判断し、クラウドに情報を蓄積するIoT(通信機能を持たせて、相互通信できるようにする技術)です。メーカー・年代の異なる機械が混在している現場であっても、ネットワークカメラで撮影した積層信号灯の色や操作盤の文字で稼働状況をAIが判断します。
また、蓄積された情報をリアルタイムに集計・分析し、全社員でPC・スマホでも設備の稼働状況をリアルタイムに照会でき、共有することで「工場の見える化」を推進します。
A-Eyeカメラの特長は3つあります。

・新旧関係なく設備・機械の稼働監視ができる
積層信号灯や設備の操作盤に表示される文字などを判断基準とすることで、設備のメーカーや新旧問わず稼働時間を取得することができます。
・かんたん設置
必要な環境は、カメラとLAN環境なので、設置の手間が少なく、簡単に始められます。
・AIによる学習で精度向上
ディープラーニングにて学習させるほど情報の精度が向上します。

A-Eyeカメラの導入事例や改善効果は、製品ページをご参考にしてください

受賞
クラウドサービス認定プログラム
 < 2020/10/20 >
https://www.technoa.co.jp/news/show/50
「ASPIC IoT・AI・クラウドアワード2020」
・IoT部門 先進技術賞< 2020/11/27 >
https://www.technoa.co.jp/news/show/75

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5.今後の設備保全はIoTの活用が必須

設備保全の目的や設備保全における課題と改善方法について解説してきました。設備の高度化に伴い、保全の重要性も大変高まっています。設備管理自体のシステムも複雑化し、管理すべき情報も多岐にわたっています。従来どおり人の目や頭を使っての管理ではコストが高まるリスクや可能性が出てきます。予知保全のためにIoT システムの導入などを上手に取り入れて活用していくことが今後の課題となっていくので、設備管理を徹底しつつ保全活動を行っていきましょう。