設備管理(設備保全)とは 
~マイクロストーン「予知保全による予防保全」で『ライン停止「0」へ!』をご提案します!

設備管理(設備保全)の種類

設備管理(設備保全)は、主に上図のように分類できます。

1.事後保全(breakdown maintenance, BM)
設備が故障してから修理・復旧を行う方法です。故障してからの対処ですので設備のトラブルの可能性が小さければ最も保全に対しての工数はかからない可能性がありますが、予期せぬタイミングでの故障なので、ライン・工程がストップし、また故障部品の集結等に時間を要する等、故障度合いによっては復旧に想定外の時間がかかる場合があります。
2.予防保全(preventive maintenance, PM)
設備を計画的に保全する方法で、設備の故障を未然に防ぐことを目的に行う保全活動です。予防保全には主に下記3つの方式があります。
A) 日常保全
日常的に設備の清掃・給油・増し締め等、簡単な小整備を継続的に行うことで設備の劣化防止を行い、設備の故障を防ぐというものです。
B) 定期保全
「3か月に1回オイル交換を行う」など、期間を決めて点検やメンテナンスを行う保全方法です。
C) 予知保全(状態監視保全)
設備診断技術などを用いることで、設備の劣化状況を予測・予知して保全の時期や取り換え・修理方法などを決定・実施する方式です。設備の状態監視を行う機器・システムが必要です。
3.改良保全(corrective maintenance, CM)
単なる復元ではなく、同種の機能停止や性能低下が発生しないように、設備の弱点を改善・補強する保全方式です。設備の状態の定量化技術および改善後の効果の定量化の指標が必要です。

設備診断の流れ

1.状態変数の測定
「振動」「音響」「温度」「電流」などの機械的状態変数や、「ガス成分」「潤滑油粘度」など化学的状態変数などを測定します。
2.信号処理
異常に対応した特徴量を抽出するために、時間・周波数・空間等の領域の信号に変換します。
3.特徴抽出
特徴パラメーター(例:実効値[RMS]など)を算出し、機械の異常に対応した特徴量を算出します。
4.特徴パターン照合
事前に計測した故障時のデータなどを利用した故障曲線などとのパターンマッチングなどの照合を行います。
5.評価予測
4.の結果を基に、故障タイミングの予測を行います。

現時点では、弊社製品では「振動計測による設備診断」では①~③までは自動で行うシステムをご提供しております。④⑤は現時点では、事前に故障時、ないしは故障に近いレベルのデータを取得し、「しきい値」の設定を行う必要がありますが、現在人工知能(AI)技術が急速に進歩しております。 近い将来、事前のデータ取得がなくても故障予知が可能となる時代が来ると予想されます。弊社でも研究開発を行っております。

『予知保全』による予防保全で、『ライン停止「0」へ!』

マイクロストーンでは、下記のようなお客様に特に振動計測による設備の『予知保全』による予防保全をお薦めしております。

1.設備のイレギュラーなライン停止の影響が大きい設備
自動車の製造ラインなどは、工程数が多いため、1つの設備異常がライン全体の製造に影響を与えてしまい、ラインストップの影響が当該設備だけにとどまりません。
2.保守部品等の調達に時間がかかる設備
交換部品等の調達に時間がかかるものなどは、故障の兆候が見られた段階で、計画的に修理部品を手配したり、スケジュールを確保することで、装置停止期間を最低限に抑えられます。
3.メンテナンス作業に費用・時間がかかる設備
1回のメンテナンスに費用・時間がかかる設備の場合、定期保全で早め早めにメンテナンスを行うことで故障を高確率で防ぐことは可能ですが、必要以上の頻度でメンテナンスを行うことで、費用・工数が必要以上にかかってしまいます。

『ライン停止「0」へ!』
マイクロストーンの振動計測を利用した予兆予知による予防保全

機器の状態監視の方法

設備の状態計測を行う方法としては、図の通り、「振動計測」「温度計測」「音(可聴音)計測」を行うことが一般的です。温度は「温度計(温度センサー)」などで簡単に計測できますし、音はマイク等で計測し音響分析を行うことなども可能ですが、「耳で聴く」ことで、ベテランの方であれば特別な計測装置がなくても設備の状態変化を察知できるかもしれません。

設備予兆予知による予防保全に「加速度センサー」(振動センサー)が向いている理由

設備の状態は図のように変わっていきます。設備に何らかの変化が生じると、まず摺動部など、動いている部分にわずかな変化(ガタ・偏心など)が発生します。この時、「振動」の状態が変化します。もちろん、この状態変化によって「温度」も「音」も変化しますが、「温度」変化は設備の筐体等の熱容量があるため、設備全体の温度変化として検知するにはかなり状態が変化(悪化)してからでないと難しく、「音」も、設備そのものが発している駆動音に比べるとわずかな変化で、こちらも相当状態が変化(悪化)してからでないと検知することが難しいというのが一般的です。

設備の振動計測は、「設備の状態の変化を早期に検知しやすい」、というメリットがあり、「予防保全」「予兆管理」に適した方法であるということが言えます。

振動計測のメリット・デメリット

設備の早期診断に振動計測が向いているとわかっていても、図の特に1と2のデメリットによって、振動計測の導入をためらって方もおられると思います。

振動計測は、少なくとも計測時の生データは温度計測のように単純な数値だけで判断できるものでなく、ある程度の長さの時間にて、しかも実際の振動の周期よりかなり細かい時間間隔で(=高いサンプリング周波数で)データを計測しないと計測ができず、また「加速度」は「変位量」「動作角度」などのように目に見える物理量でないためイメージがしにくいという点で、「振動計測は難しい」というイメージでなかなか導入に踏み切れない方も多いかと思います。

振動の経時変化を分かりやすく表示する「トレンドグラフ(推移グラフ)」

上図の「振動計測生データ」が、一般的に振動計測によって得られる「生データ」です。この図では、グラフ横軸が「(計測)時間」、縦軸が「加速度の大きさ(振動の強さ)」となり、赤・緑・青の波形はそれぞれ「X軸方向」「Y軸方向」「Z軸方向」の出力を示し、装置の三次元の振動を計測したものです。

このグラフを見ていただくと、2/22→2/25→3/1と、日数の経過により振動の大きさがだんだん大きくなっていそう、ということは、グラフを並べてみるとなんとなくわかるかと思いますが、「どのくらい大きくなっているのか?」を数値としてつかんだり、この振動レベルで大丈夫なのか?という判断(合否判定)もこのままだと難しいかと思います。

そこで、振動データの特徴量を1つの数値化し、その特徴量をプロットしていくことで、設備の状態変化が分かりやすくなります。例えば上図の例では、特にZ軸(青い波形)の振動データについて、「実効値(RMS値/Root Mean Square)」という特徴量を算出し、それをプロットしたものですが、「2/20ごろからだんだん振動が大きくなり始めている」ということがイメージしやすいかと思います。

また、このように特徴量によって数値化すると、合否判定も容易になります。上図のトレンドグラフの縦軸中央付近の点線部を「しきい値(合否判定ライン)」とすると、3/1の計測データでこのラインを超えていることが一目でわかります。これによって設備の状態変化の兆候を早めに察知し、故障前に早めに手を打つ「予防保全」が実施しやすくなります。

無線振動計測によって費用・工数をかけずに簡単に振動計測

振動計測のもう1つの課題点として、一部例外はありますが、多くの方式の場合センサーを必ず計測したい場所に接触させて計測を行わなければなりません。これまでは、有線式の加速度(振動)ピックアップを有線で設備から計測器まで配線する必要があり、特に計測か所が多い場合、配線だけでも莫大な費用と工数ががかかる場合が多くありました。

しかし近年では、弊社含め、無線式の振動センサーが普及してきております。無線式の場合設置が容易で工数もかからず、また大きく動作する搬送装置やロボット、あるいは回転する装置などの振動計測も可能となり、計測できる装置の種類も増えてきています。これから予防保全・予兆管理を検討される方は、無線式加速度センサー(無線振動計)のご検討をお薦めいたします。

マイクロストーンの特長

設置や計測が簡単!
「Bluetooth方式」(通信距離約30m)、あるいはWiSUN方式(通信距離約100m)の無線振動計をラインナップしています。サンプリング周波数も最高20kHzまで計測できるタイプもございます。
データのまとめや異常判定に工数がかかりません!
マイクロストーンの振動計のオプションソフトウェアには、自動で「トレンドグラフ」を作成し、更にあらかじめ設定した「しきい値」での合否判定も自動で可能なタイプもご用意しております。振動の生波形の解釈の仕方などを改めて勉強していただかなくても、設備の予防保全・予兆管理が可能です。
ご予算・用途に応じたご提案をいたします!
ご要望に応じて、「計測から解析、判定まで全て自動で行うタイプ」「計測は手動でデータ解析を自動で行うタイプ」「ピックアップだけご提供し、お客様側でシステム構築を行っていただくタイプ」などご提案させていただくことが可能です。「予防保全・予兆管理」を始めようとお考えの際には、是非お気軽にお声掛けください!

主な導入先

国内大手自動車メーカーT社様 国内大手フィルム製造メーカーT社様 国内大手製缶メーカーD社様など
「無線振動監視システム FiS」をはじめとした無線振動計/無線モーションレコーダーシリーズは国内企業500か所以上の機関に導入いただいております。