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設備保全とは? 種類や目的、課題とその解決策をわかりやすく解説

製造業において、設備保全は経営上避けられない重要課題です。生産のための機械設備が正常に稼働しない場合、商品の生産量や品質、運営コストといった社内問題だけでなく、取引企業との信頼関係にも多大な影響を及ぼすためです。
ここでは、製造業に取り組む方に向けて、設備保全の種類や目的、主な課題とその解決策についてご紹介します。

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設備保全の目的と行うべき理由

製造業における重要な要素として、「QCD」が挙げられます。製造業における設備保全の目的は、このQCDを良好な状態に維持することにあります。

QCDとは、生産管理や生産マネジメントで使われる用語で、次の3つからなります。

1.Quality (品質)

Qualityは品質を示し、製品が顧客の求める水準を満たしているかどうかという指標になります。

2.Cost (コスト)

Costは生産にかかる費用で、固定費と変動費からなります。

3. Delivery(納期)

Deliveryは製品が完成するまでにかかる期間で、発送までの時間を含みます。

これら3つは相互に関連しており、どれか1つのレベルが低下するだけでほかの2つにも影響するという特徴があります。例えば、品質が悪いと手戻りが生じて、コストや納期に影響します。
また、コストがかかりすぎると採算が合わないため、品質や納期の見直しを迫られることもあります。
そして、納期を短縮するためには品質やコストを適正に設定する必要があります。

設備保全においては、このQCDを良い状態に保ち、生産性を向上・改善するため、工場機械の故障や機能低下をできるだけ発生させないように対策します。
これを怠ってしまうと、製品の品質や継続供給体制、現場における安全確保などが不十分になってしまう恐れがあるのです。これらを防止することが、設備保全を行うべき理由なのです。

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設備保全を取り巻く環境の変化

我が国の生産年齢人口(15〜64歳)は1995年をピークに減少の一途をたどっており、限られた労働力で社会を支えるためには、生産性を上げる必要性があると指摘されています。
労働力人口も減少していることから、人員を補うために機械設備が導入されるとともに、自動化も進んでいます。
そして、その内部構造はIoTやAIを利用しているため、より複雑化しつつあるのが現状です。

一方、小売・卸売業などでは自社の在庫リスクを減らして売り上げを伸ばすために、納入業者に対し納期短縮の要求を強めつつあり、製造に必要なリードタイム(受注から生産、納品までの期間)の短縮が求められるようになっています。
機械トラブルを避けながら生産設備を安定稼働させ、円滑な供給や納期短縮につなげるためにも、設備保全はますますその重要性を増していると言えます。

設備保全にはどんな種類があるのか

設備保全の種類には、次の3つがあります。

  1. 故障などの発生後に行う「事後保全」
  2. 故障などの発生を避けるために行う「予防保全」
  3. 故障などの予兆を見極めるために行う「予知保全」

順を追って説明します。

故障などの発生後に行う「事後保全」

事後保全は、工場や生産現場における機械設備の故障・生産能力の低下・不良部品の発生などが生じた際に、事後的に行う保全業務のことです。目前の必要に迫られて行わなければならない措置と言えます。
事後保全の対象となる故障には、機能停止型故障と機能低下型故障があります。

機能停止型故障とは、機械設備が故障して全く機能を果たさなくなってしまうことを示します。製造業において生産がストップすることは死活問題であるため、出来る限り速やかに修理や代替などの設備保全をしなければなりません。
早期に修理や設備の代替ができない場合は、関連企業等に生産活動を再開できる目処を示す必要があります。

機能低下型故障とは、何らかの理由により生産量や品質が落ちるなど、機械設備の性能が著しく低下している状態を示します。
生産速度が低下したり、品質が低下して不良品が頻発したり生産性が下がる状態であるため、速やかに原因を調査し、特定したうえで設備保全を行う必要があります。

故障などの発生前に行う「予防保全」

予防保全とは、工場の設備や機械が壊れないように、事前に行う設備保全のことです。
定められた一定期間ごとに設備等の点検業務を行い、障害が発生していなくても決められたルールにより部品交換などを行います。

この部品交換は壊れていなくても実施します。これらの部品は故障しなくても劣化する性質があるためです。
定期的な点検と予防的な部品交換を行うことにより、将来の故障が起こる可能性を抑えられるのです。

故障などの予兆を見極める「予知保全」

予知保全とは、故障が起きそうな予兆を早期に見極めて、あらかじめ必要な設備保全を行うことです。予知保全を行うには、機械設備に監視システムを設置する必要があります。

監視システムとは、機械設備から定期的にデータを取得して、故障との因果関係を分析する仕組みです。最近ではIoT機器やAIのテクノロジーを用いられることが一般的となりつつあり、この分析手法を確立できれば、より正確性の高い予知保全の実現が見込まれます。

設備保全が抱える課題

突然の故障を避け、生産のための機械設備を安定的に稼働させるためには、監視システム等の導入だけでなく、経験豊富な作業員によるスキルも必要です。
熟練した作業員は、長年の経験に培われた技術や技能でさまざまな設備保全を担当できます。

しかし、団塊の世代の大量退職以降、若手の不足など人材不足は深刻となっており、行き届いた設備保全が難しくなりつつあります。
ここからは、こうした背景によって引き起こされる設備保全の課題について説明します。

突発的な故障で生産計画が混乱する

突然、機械設備が故障したりトラブルが発生したりすると、やむを得ず生産が止まってしまうことがあります。さらに悪いことに、いくら調べても原因がわからず、復旧までに時間がかかってしまい、顧客との取引に影響が出てしまった経験がある企業も多いのではないでしょうか。

稼働復帰の目処が立たない場合は、自社の生産計画が混乱してしまい、結果として自社だけでなく、顧客にも損害を与えてしまうことがあるため、回避するための最大限の努力が求められます。

生産設備を安定して稼働させる必要がある

設備保全に必要とされる技術・技能の高度化や、納期を短縮するよう求める顧客ニーズによって、設備保全はますます重要となっています。消費スタイルの多様化や生産設備・システムの複雑化、物流のシームレス化が進み、従来よりも故障等による生産設備の不良が生産計画やサプライチェーンに影響を与えやすい環境となりつつあるためです。

そのため、予防保全により設備の保全を効果的に行うとともに、設備保全管理システムを適切に構築し、生産のための機械設備を安定的に稼働させる必要があります。

経験者のカンやコツに依存しすぎている

生産のための機械設備は、「動いて当たり前」という意識を持たれることがあります。それは各機械設備製造企業の長年の技術蓄積などによって実現した信頼性によるものですが、こうした考えが現場に浸透してしまえば、設備保全がその場しのぎの場当たり的な対応となってしまう可能性があります。つまり、システマティックな要因ではなく、現場の雰囲気や人材、経験者のカンやコツが設備保全に影響を与えるということなのです。

また、コスト意識生産業務に重点が置かれるあまり、設備保全への人員割り当てがないがしろにされる傾向があるケースもあります。

最近では熟練作業員の退職により、属人化したスキルが継承されないという課題が顕在化しつつあります。
設備保全が担当者のカンやコツに依存した業務になっていると、担当者不在の際に問題が発生したら対応できない場合があり、属人化を廃し誰でも担当できるようにするための作業の標準化が喫緊の課題となっています。

設備保全の課題解決には

昨今、設備保全においてMicrosoftのHoloLens 2が注目されています。HoloLens 2とは、Microsoftが開発したMixed Reality(複合現実)を実現するゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ搭載デバイスです。

HoloLens 2を導入することで、図面情報や作業手順など、デジタル化された情報が視野に投影され、いままで熟練作業員が保有していた技術・技能を可視化したうえで共有しながらの設備保全作業ができるようになります。

HoloLens 2のMixed Realityによる設備保全を行うことで、従来よりも大きく効率性を向上させられ、機器の故障や非稼働時間が発生することを防げるようになり、設備保全上の課題解決につながります。

HoloLens 2に関しては、世界的な航空産業企業であるロッキードマーティン社の宇宙事業における導入をはじめ、国内においてもJR東日本が設備保全のためにHoloLensを採用するなど、大きな話題を呼んでいます。

まとめ

適切な設備保全は、品質向上・コスト削減・納期短縮といったQCDの向上につながります。
設備保全の課題解決ツールとして、Microsoft社のHoloLens 2を採用してみてはいかがでしょうか。設備保全の効率化や生産性向上だけでなく、ノウハウの可視化により、技術・技能の属人化排除にも役立ちます。

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