設備保全とは？目的や種類、保守との違いやIoT化による課題解決事例を解説

工場の生産設備が突然停止して納期遅れが生じたり、ベテラン社員の退職による業務の属人化に頭を悩ませていたりしませんか？

効率的な安定稼働とコスト削減を両立するには、正しい「設備保全」の知識が重要です。

本記事では、設備保全の基礎知識や「保守・メンテナンス」との違い、事後・予防・予知保全という3つの手法について分かりやすく解説します。さらに、人手不足といった現場の課題を解決する、IoTやAIを活用した具体的な先進事例もご紹介します。

設備保全とは？保守・メンテナンスとの違い

日常業務において「設備保全」と「保守・メンテナンス」は混同されやすい側面を持っています。実はこの2つには、対象となる範囲や実施するタイミングに明確な違いがあります。ここではそれぞれの定義を整理して解説します。

設備保全の定義と役割

設備保全とは、工場やプラントで稼働する各種生産設備を正常な状態に維持し、安全かつ安定的に生産活動を続けられるように管理する活動全般を指します。設備は長く使い続けることで経年劣化や摩耗が進み、いずれ故障を引き起こすリスクがあります。例えば、金属を加工する工作機械や製品を運搬するコンベアなどは、日々の稼働によって見えない部分でダメージを蓄積しているはずです。こうした設備に対して、日常的な点検や部品の交換、データに基づく状態の監視を計画的に行うことが設備保全の役割となります。適切な保全活動を実施することで、突発的な停止による生産ロスを防ぎ、企業の利益と信頼を守ることにつながるでしょう。

保守・メンテナンス・修理とは何が違う？

設備保全とよく似た言葉として保守やメンテナンス、修理がありますが、それぞれが指し示す範囲やタイミングには明確な違いが存在します。現場でこれらの言葉を混同してしまうと、担当者間の認識のズレが生じて点検漏れなどのトラブルにつながるおそれがあるため、正確に理解しておきましょう。設備保全という大きな枠組みの中に、保守やメンテナンス、修理といった個別のアクションが含まれていると捉えると分かりやすいはずです。

設備保全を行う3つの目的

時間とコストをかけてまで設備保全を行う理由とはどのようなものでしょうか。そこには、単に機械の故障を防ぐだけでなく、企業の利益確保や従業員の命を守ることにも影響する背景があります。ここでは3つの重要な目的を解説します。

設備の安定稼働と生産性（品質・コスト・納期）の維持

設備保全を行う大きな目的の一つは、生産設備の安定稼働を通じて品質・コスト・納期（QCD）を高い水準で維持することにあります。生産設備が万全の状態でない場合、加工精度が落ちて不良品が多発したり、突然の故障で生産ラインが長時間停止したりするリスクが高まる傾向があります。機械の摩耗部品を適切なタイミングで交換することで、品質のばらつきを抑え、顧客への納品遅れといった重大なトラブルの回避につながると考えられます。また、不良品を作り直すための余分な材料費や人件費の削減も期待できるでしょう。常に一定のリズムで高品質な製品を作り続けるうえでは、日々の地道な設備保全が重要な要素になり得ます。

設備の長寿命化とライフサイクルコストの削減

設備を少しでも長く、かつ効率的に使い続けることも設備保全の重要な目的の一つです。工場に導入される生産設備は高額であり、短い期間で買い替えに至れば、企業の経営を圧迫しかねません。定期的な点検や適切な部品交換によって、致命的な損傷に至る前に対処でき、設備全体の寿命を延ばすことにつながると考えられます。設備購入から廃棄までのライフサイクルコストの視点でも、日々のメンテナンス費用をかける方が、大規模な修理や早期の買い替えよりもトータル費用を抑えやすい傾向があります。長期的な視点で資産価値を最大化していく姿勢が求められます。

従業員の安全確保と事故の防止

設備保全は、現場で働く従業員の命や健康を守るうえでも大きな役割を担います。機械の不具合を放置したまま稼働を続けると、部品の飛散や漏電、火災といった重大な労働災害につながる可能性が高まるためです。例えば、老朽化した配管の亀裂を見落とした場合、高温の蒸気や有害な化学物質が漏れ出し、周囲の作業員を巻き込む大事故に発展するおそれがあります。日常的な点検によって危険の芽を早い段階で摘み取ることができれば、事故を未然に防ぎやすくなるでしょう。企業の社会的責任（CSR）という観点からも、安全な職場環境を提供するための設備保全は、継続的に取り組むべき重要な要素と考えられます。

設備保全の主な種類と特徴

設備保全のアプローチは、大きく「事後保全」「予防保全」「予知保全」の3種類に分けられます。対象設備の重要度やコストによって最適な手法は異なるため、それぞれのメリットとデメリットを正しく理解しましょう。

故障してから対応する「事後保全」

事後保全とは、機械や設備が故障して動かなくなったり、明らかに性能が低下したりしてから修理や部品の交換を行う方式のことです。壊れてから直すというシンプルな考え方に基づく保全手法だと言えます。この手法は、日常的な点検にかかる手間やコストを省けるという利点があります。そのため、電球の交換のように、壊れても生産ラインへの影響が小さく、すぐに新しいものと交換できる安価な部品に対して適用されることが一般的です。しかし、工場の心臓部となるような重要な生産設備に対して事後保全を適用してしまうと、故障した際に長期間のダウンタイムが発生し、大きな損失を被るおそれがあるため注意が必要です。

計画的に点検を行う「予防保全」

予防保全は、設備が故障する前に、あらかじめ決められたスケジュールや基準に従って定期的な点検とメンテナンスを行う方式です。時間基準保全と状態基準保全の二つの考え方に分かれます。時間基準保全は、過去のデータやメーカーの推奨期間を参考に、一定期間ごとに部品を交換するといったルールを定めて実行する手法です。計画が立てやすい反面、まだ十分に使える部品まで交換してしまう無駄が生じやすい側面もあります。一方、状態基準保全は、設備の振動や温度などを定期的に測定し、一定の基準を超えた段階でメンテナンスを行う手法です。事後保全による突発的な停止リスクを抑えつつ、安定した稼働の維持につながると考えられます。

データを活用して兆候を捉える「予知保全」

予知保全とは、IoTセンサーやデータ分析技術を活用して設備の稼働状況をリアルタイムで監視し、故障の兆候を捉えたうえで、適切なタイミングでメンテナンスを行う比較的新しい保全方式です。予防保全からさらに一歩進んだ手法として認知されています。例えば、モーターの微小な振動の変化や異常な温度上昇をセンサーが検知し、システムが自動的に担当者へ警告を発するといった運用が考えられます。完全に壊れる直前の適切なタイミングで部品を交換できるため、過剰なメンテナンスによるコストの無駄を抑えつつ、設備停止のリスクを最小限に近づけることが期待できるでしょう。

設備保全が抱える現代の課題

多くの製造現場では、「人手不足」や、ベテラン技術者の経験や勘に依存する「業務の属人化」が問題となっていると言われています。なぜ保全体制が弱体化してしまうのか、現場が直面する課題の背景を紐解きます。

人手不足が進み技術継承が困難なこと

日本の製造業における設備保全の現場では、少子高齢化を背景とした深刻な人手不足が大きな壁となっています。長年にわたって工場を支えてきた熟練の技術者が次々と定年退職を迎える一方で、若手の人材確保は年々難しくなる傾向にあります。設備保全の業務には、機械の構造に関する深い知識や、トラブルに直面した際の冷静な判断力が求められます。一朝一夕で身につくものではなく、現場での長い経験を通じて培われるスキルであるため、そもそも「次の世代を育てるための時間や人的リソースが足りない」という構造的な問題に直面しています。このまま人員補填や育成が追いつかなければ、企業としての生産性や競争力の低下につながりかねないという懸念が広がっています。

※出典：経済産業省「2024年版ものづくり白書（概要）」https://www.meti.go.jp/report/whitepaper/mono/2024/pdf/gaiyo.pdf

※出典：経済産業省「2019年版ものづくり白書 第1部第3章第1節 ものづくり人材の確保と育成」https://www.meti.go.jp/report/whitepaper/mono/2019/honbun_pdf/pdf/honbun_01_03_01.pdf

経験や勘に頼り業務が属人化すること

多くの現場では、設備保全のノウハウが特定の個人の頭の中にしか存在しないという属人化の問題を抱えています。例えば「この機械からいつもと違う音が聞こえたら、あの部品が摩耗している証拠だ」といった判断基準が明文化されず、個人の経験や勘だけに頼って運用されているケースは少なくないでしょう。このような状態の致命的な欠点は、日々の業務品質にばらつきが出ることです。特定の担当者が不在の日にトラブルが起きると対応が大幅に遅れたり、点検の基準が人によってばらつくため、重要な異常を見逃すリスクも高まるでしょう。組織全体で均一な保全品質を保つには、個人の感覚に依存した体制から脱却し、誰もが理解できる客観的なデータやマニュアルに基づく仕組みづくりが求められます。

※出典：経済産業省「2019年版ものづくり白書 第1部第3章第1節 ものづくり人材の確保と育成」https://www.meti.go.jp/report/whitepaper/mono/2019/honbun_pdf/pdf/honbun_01_03_01.pdf

設備保全に関係するIoT・AIの活用事例

属人化や人手不足といった深刻な課題を打破する鍵となるのが、IoTやAIといった最新技術の導入です。ここでは、カメラ映像の連携やスマートグラスを活用し、保全業務の効率化に成功した事例を紹介します。

映像管理システム（VMS）の連携による工程・設備監視の効率化

工場内の安全や防犯だけでなく、設備保全や工程監視においてカメラ映像を活用する事例が注目されています。映像管理システム（VMS）は複数のカメラのライブ表示や記録映像の再生を同一画面上で直感的に操作できるシステムです。動体検知機能を活用すれば、画面上の任意の場所で動きがあった映像だけを即座に検索して、効率的に確認できます。設備にトラブルが発生した際の状況確認にかかる時間が短縮可能です。今まで現場ごとにバラバラに設置されていた防犯・監視カメラのモニターを1台のPCに集約できるため、監視端末や確認の手間を減らせるメリットもあります。

スマートグラスを使用した点検作業と技能継承

スマートグラスを工場の点検作業に導入するメリットは、大きく2つあります。1つ目は、点検を行いながら音声でリアルタイムに記録できる点です。両手が自由に使えるため安全に作業ができるほか、その場で音声入力した内容がデータ化されるため、ペーパーレス化や報告書作成の効率化に直結します。2つ目は、遠隔からの指示が可能な点です。スマートグラスの映像を通じて、遠隔地にいる経験者が現場の状況をリアルタイムに把握し、的確な指示を出せます。これにより、経験の浅い作業者でも迷わず正確な点検が行え、工場全体の品質向上に貢献します。

設備保全を最適化するための製品のご紹介

スマートグラス作業支援ソフトウェア『V-Form』

スマートグラス作業支援ソフトウェア『V-Form』は、音声入力と遠隔支援で現場の完全ペーパーレス化を実現するソフトウェアです。ローカル版とクラウド版があり、ローカル版で社内ネットワークを活用する場合には、外部への情報漏洩を徹底的に防止したセキュアな運用が可能です。音声入力に加え、テキスト入力やズーム機能、最大50項目まで作成可能なワークフロー機能を備えています。録画・写真機能により記録されたデータは、作業ログと共に表形式で一括ダウンロードできます。ローカル版の場合は初期費用のみで月額費用は発生せず長期的なコスト削減に貢献します。

AI自動画像監視システム『EasyMonitoring2』

AI自動画像監視システム『EasyMonitoring2』は、目視の巡回確認をカメラと画像処理で自動化するシステムです。アナログメーターや流量計の数値、ランプの点灯状態などを読み取り、古い設備からでもデータを取得できます。画像の処理はLAN網内のオンプレミスで行うため、データ処理が速い仕組みです。正常範囲の中で通常と異なる変化があった場合も、AI変化パターン分析により異常を検知します。ネットワークカメラからの画像取得にも対応し、異常発生時はEメールで複数アドレスへ通知可能で、検査結果はデータとして履歴で保存されます。

工程監視構築ツール『JoyWatcherSuite』

工程監視構築ツール『JoyWatcherSuite』は、国産のHMI/SCADAツールです。機械単体から生産工場やビル設備などの大規模な監視システムを構築できる開発ツールです。主要メーカーのPLCドライバと65,536点のI/O点数を標準装備しています。スクリプトなどの特別な知識は不要であり、対話形式のパラメータ設定のみでシステムを構築できます。また、汎用開発ツールとの連携により多様なニーズに対応します。オプション製品のWebkitを利用することで、マルチOSやマルチブラウザに対応し、Webブラウザ上での遠隔監視が可能になります。

FAトータルインフォメーションシステム『FAtis』

カナデンのFAトータルインフォメーションシステム『FAtis』は、カメラ映像と生産設備の稼働データを録画システムに記録し、連携表示する映像監視システムです。製品のバーコード情報からシリアル番号を読み取り、製造工程の映像と紐づけて記録します。PLCの異常信号と連動し、異常発生時の設備映像を抽出してチョコ停の早期復旧を実現します。また、SCADAシステムのトレンドグラフから該当箇所の映像をポップアップ再生できます。学習済みのAIによるフォークリフトや人物の検知機能も備え、ビル管理システムとの一画面集約にも対応することも可能です。お客様の課題に合わせて最適なシステムを構築します。

自動消火装置『イレイスチューブ』

「こんな製品があるとは知らなかった」というお声が多い自動消火装置『イレイスチューブ』。配電盤や電池ラックなど火災発生リスクが高い箇所に設置するだけの自動消火装置です。電源やボンベ、施工は不要です。17mm×14mmの可とう性があるチューブは、筐体内やアクセスしにくい場所にも形状を問わず設置可能です。作動温度は107℃～115℃で、異常な発熱を素早く検知して消火剤を放出します。消火剤には電気絶縁性を持つFK-5-1-12を使用し、チューブの接続には電気融着継手を用いてメンテナンスフリーを実現しています。

全自動消火装置『マイ・バディ MB-2.0』

無人時でも自動で初期消火できる全自動消火装置『マイ・バディ MB-2.0』。工場や倉庫、福祉施設や喫煙室など火災リスクに備えたい箇所に設置するだけの自動消火装置です。大掛かりな配管や配線工事は不要です。コンパクトな本体は、発火を熱感知して、約5秒で消火薬剤を自動で大量噴射します。消火薬剤には二次被害を最小限に抑える強化消火薬剤を使用し、メンテナンスフリーを実現しています。

まとめ

この記事の要点をまとめます。

計画的な設備保全と最新技術の導入を進めることで、現場の負担を減らしながら強い生産体制を築き上げていきましょう。

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