予知保全（予兆保全）とは？予防保全との違いやメリットも徹底解説

公開日：2024.03.12 更新日：2024.06.03

製造業において、設備や機器の故障・停止は経営に直結しかねない重要課題といえます。一方で、従来のメンテナンス方法では生産効率の悪化やコスト増などにつながるケースもあるため、導入に消極的になってしまう場合も少なくないでしょう。

その点、「予知保全」の導入は従来の保全方法の問題を解決するとともに、コスト削減や現場と経営の効率化につながります。

今回は、予知保全とは何か、予知保全の重要性や従来の保全方法との違い、具体的な導入フローを解説します。

予知保全とは？

予知保全とは、製造において重要な機器や設備の状態を連続的に計測・監視することで劣化状態などを把握もしくは予知し、適切に部品の交換や修理を行なう保全方法です。「予兆保全」と呼ばれる場合もあります。

機器や設備から得られるデータをもとに、普段と異なる予兆が見られたタイミングで交換・修理が可能なため、使用できる部品を交換するなどのロスを減らせる点が特徴です。

また、予知保全はIoT(Internet of Things)技術を用いているのも特徴で、IoTを活用し異常の兆候をいち早くキャッチできるようになったことで実現された保全方法でもあります。

予知保全の導入は、マンパワーを必要とする紙での記録管理や、経験を積んだ熟練工の勘やコツに頼らなければならない保全行為からの解放につながると期待されています。

予知保全の重要性

冒頭でも述べたとおり、製造業にとって設備・機器のトラブルや停止は企業活動そのものに直結する問題といえます。 そのため、設備や機器を滞りなく稼働させる適切な保全活動が欠かせない一方で、これまでの手法ではコストや手間の無駄が避けられないのが現状でした。

対して、予知保全は先述のとおり劣化状況に応じた保全を実施できるため、現場におけるさまざまなコストや無駄の削減が可能です。

加えて、予知保全では誰でも適切なメンテナンスのタイミングを把握できることから、ベテランなど特定の従業員の経験や勘に頼るしかないといった属人的な対応も必要ありません。 その結果、現場のリソースの有効活用にもつながります。

予知保全導入による6つのメリット

ここからは、予知保全を導入することで得られる6つのメリットを解説します。

突発対応にかかる工数削減

予知保全は、問題の発生源をあらかじめ特定したうえで対応できるため、突発対応にかかるコストの削減が可能です。

例えば、保全方法の一つである「事後保全」の場合、トラブル発生後に想定外の事象に対応するため、現状把握やトラブル要因の解明にも手間や時間がかかってしまう恐れがあります。 その点、予知保全では事前に原因や現状を把握できるため、素早い対処が可能です。

また、予知保全では高度な保全技術を身に付けていなくても対応可能になるため、保全業務に関する教育コストが低減できる点もメリットの一つです。

現場スタッフの負担軽減

ここまで紹介したとおり、予知保全ではトラブルが起きてもあらかじめ原因や対処法の把握が可能です。そのため、現場担当者の負担軽減にもつながります。

多くの現場では、スタッフが通常業務と保全業務を兼務している場合があります。 ほかの保全方法では、保全が必要な現場に担当者を配置する必要があるほか、トラブルが発生した際の対応に追われ、生産効率が低下する恐れがあるでしょう。

その点、予知保全ではモニタリングに必要な数だけスタッフを配置すれば対応できることに加え、トラブル発生時も規模に合わせた適切な人数を配置できます。 その結果、より多くの人員を製造工程に配置でき、稼働率の向上にもつながるでしょう。

部品交換頻度の最適化

予防保全の場合、不具合が見られなくても定期的に部品交換などを行なうため、まだ使える部品であっても予防の観点から交換しなければならない場合があります。

一方、予知保全では、不具合の兆候を検知してから該当箇所の部品交換や修理を行なうため、消耗部品を使用可能な限度まで使い切れます。

このように部品を無駄なく有効に使える、交換時期が予測できる、予備の部品在庫量を圧縮できるといった点も大きなメリットです。

ダウンタイムの短縮

予知保全では、継続的なモニタリングによって普段と異なる予兆を察知して対応するため、ダウンタイムを抑えられます。

一方、事後保全や予防保全など、ほかの保全方法では、問題が発生してから原因や対処法を突き止める必要があります。そのため、ダウンタイムの発生は避けられずその時間も長くなりがちです。

生産性や企業の損失に大きく影響するダウンタイムを短縮できるのは、予知保全の大きなメリットの一つといえるでしょう。

保全対応の属人化防止

施設や設備におけるトラブル解決・回避に関して、現場ベテランスタッフの知識や保全技術に頼るケースは多々見られます。 ただ、特定のスタッフのノウハウに保全業務を任せきりにしてしまうのは、業務内容のブラックボックス化や退職による再現性の低下につながる恐れがあるため注意が必要です。

予知保全の導入によって、システム的にトラブルの予兆を検知できるようになるため、上記のように特定のスタッフの勘や技術のみに頼る必要はなくなります。 加えて、保全担当者の技術の能力差による見落としなども防止できるため、より安定的かつ高精度な点検が可能になるでしょう。

保全に関する技能伝承の容易化

予知保全では、システム的・定量的に予兆を検知するとともに、不具合の予兆への対応策もあらかじめ用意が可能です。そのため、対応に関するノウハウもマニュアル化しやすく、保全業務未経験者への技能伝承がより正確かつ容易にできます。

加えて、これまでのノウハウを蓄積しながら保全方法をより最適化することも可能です。その点も、予知保全のメリットといえるでしょう。

予知保全と従来の保全方法との違い

ここからは、予知保全と従来行なわれてきた保全方法との違いを紹介します。

事後保全との違い

事後保全とは、機器や設備の不具合が起こってから修理・交換を行なう保全方法です。機器などから発せられる兆候をメンテナンスのトリガー(引き金)とする予知保全とは異なり、事後保全はトラブルの発生をメンテナンスのトリガーとしている点が特徴といえます。

保全業務では、トラブルを的確に検知し、いかに素早く復旧するかがポイントです。ただ、事後保全のみでは突発的な対応をせざるを得ないケースが多いため、生産性に影響が出る恐れがあります。

予兆保全との違い

予兆保全は、予防保全と同様に機器や設備の不具合や部品交換の兆候を観測し、トラブルが起きる前にメンテナンスを実施する保全方法です。 予兆保全は予知保全の同義語、類語であるとする意見が多く、後述する「状態基準保全」と呼ばれる場合もあります。

予防保全との違い

予防保全は、機器や設備の故障に備え、あらかじめ決まっているタイミングで修理や交換を行なう保全方法です。時間をメンテナンスのトリガーとしているのが特徴で、事後保全の課題を改善した保全方法ともいえます。

予防保全はメンテナンスの計画が立てやすい点がメリットである反面、予知保全とは異なり各部品の耐用年数を適切に見極めるのが難しい点に留意する必要があります。

状態基準保全との違い

状態基準保全(CBM：Condition Based Maintenance)とは、生産設備や装置、各部品の状態や稼働状況を基準に、劣化状態に応じてメンテナンスを実施する保全方法です。

予知保全は、この状態基準保全をベースにセンサ機器やAI（人工知能）を活用し、故障の兆しをより容易に発見しやすくなるよう進歩した保全方法であるといえるでしょう。

予知保全実現への課題と解決策

予知保全は保全業務においてさまざまなメリットが期待できますが、実現の過程で以下のような課題が発生するケースがあります。

• 導入コストがかかる
• 何を予知保全すべきかわからない
• センサ設置場所がない、電源がないなど、予知保全システムの設定を作るうえでの問題
• 予想外のトラブルによって予知が機能しない可能性がある(ゲリラ豪雨や台風など)
• すぐに効果を実感できるとは限らない など

また、予知保全を実施するには、対象となる機器・設備を常時監視し、継続的なデータを集める必要があります。ただ、大量なデータがなければ予知保全の精度が高まらない一方、膨大なデータを人の手で処理するのは困難といえるでしょう。

加えて、たとえデータが収集できたとしても、そのデータから予兆と故障の因果関係を見極めるための分析やしきい値(※)の設定など、高度なスキルが求められる場合があります。

※しきい値とは、ある一定の値以上で影響が出て、それ以下では影響が出ない境界の値のこと

これらの課題を解決するには、あくまで一例ですが予知保全と併せてIoTを取り入れ、専門知識がなくても運用できるツールを導入するのが近道となるでしょう。

まずはミニマムな規模で導入するとともに、長期的な視点で運用していくのも有効な解決策となり得ます。

予知保全の導入フロー

ここからは、予知保全の基本的な導入フローについて、大きく3つの工程に分けて解説します。導入を検討されている方は、ぜひ参考にしてみてください。

サンプルテスト

まずは、デモ機をメーカーから貸し出し1～2週間ほどサンプルテストを実施します。

サンプルテストでは、予知保全に必要なデータが収集できるかをチェックするとともに、実際に使用することで操作の方法や使い勝手をユーザーに知ってもらうのが目的です。

その際、ユーザーが導入を予定している施設に合わせて、営業担当者が採用事例の提案をする場合があります。

以下は、施設の特徴や製造内容に合わせた予知保全システムの提案事例です。

• 半導体や食品加工メーカー：クリーンルームやサーバールーム内の水漏れを検知する予知保全システム
• 工場：配管の異常を検知する予知保全システム
• 原発：サーモグラフィカメラを使用した火災予知システム
• 人がいない場所や高所、遠隔地の設備：火災予知や水漏れ、機械故障を予測する予知保全システム
• オフィスビルやマンション：水漏れを検知する予知保全システム など

設置場所・運用の想定

サンプルテストを終えたら、どのようなシステムを運用するか、取得したデータをどのように取り扱うかなどを具体的に検討します。

併せて、予知保全を実際に導入する際は、運用に必要なシステムをどこに設置するかも考えなければなりません。そのため、営業担当者がユーザーの導入予定現場に訪問し、設置場所はどこが適しているかチェックするケースも少なくありません。

実装・運用

設置場所や運用の想定が完了したら、いよいよシステムの実装・運用を開始します。 運用初期段階は機器や設備のデータ取得がメインとなるケースが多く、収集したデータをもとに予知保全の精度が高まることで、事前の事故や不具合の予知が可能となります。

まとめ：予知保全導入で経営効率アップ

予知保全は、トラブルが発生する前に機器や設備の不具合や交換部品の有無を見つけられる保全方法のため、工数削減やスタッフの負担軽減、部品交換頻度の最適化につながります。

予知保全の導入を検討する際は、メリットやほかの保全方法との違いを比較するのはもちろん、課題や導入フローについて把握しておくことも大切です。

カナデンでは、製造現場から経営システムまで、すべての階層の「見える化」を実現するトータルソリューションを提供しています。

予知保全システムも提供しており、例えば機械設備の故障予防に役立つ振動予知保全システムが導入可能です。チェック対象にセンサを導入することで、振動データを計測・収集して機械学習を行ない、劣化指標観測後のメンテナンスにつなげます。

オールインワンパッケージのため、導入後すぐに予知保全の運用を開始できる点も強みです。機器や設備の保全についてお悩みの担当者様は、ぜひご相談ください。

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