状態監視とは|実施目的やIoTカメラを活用した遠隔監視システムをご紹介
本記事では、状態監視の基本的な概念から、IoT技術を活用した最新の監視手法について詳しく解説します。
目次
状態監視とは?
状態監視とは、機器やシステムからセンサーデータを収集して解析し、稼働中の機器の健全性状態をリアルタイムで評価するプロセスです。
状態監視は予知保全や状態基準保全における重要な要素であり、適切な状態監視を実現することにより、企業が保有する機器の寿命を最大化することに貢献します。
状態監視の目的
想定外の故障を削減する
機器やシステムの状態を常時モニタリングし、異常な振動、温度変化、性能低下などの初期の警告サインを検出します。早期発見によって深刻な故障に発展する前に対策を講じることが可能となり、予期せぬトラブルの発生を最小限に抑えることができます。
保守スケジュールを最適化する
データに基づいた予測分析から、実際の機器の状態や使用状況に応じた最適なメンテナンスタイミングを判断可能です。従来の定期的な点検から、必要性に応じた効率的な保守体制への転換が実現し、過剰な保守作業による無駄なコストを削減できます。
ダウンタイムを短縮する
状態監視システムから得られる詳細なデータ分析により、故障の正確な位置や原因をピンポイントで特定することができます。整備担当者は事前に必要な部品や工具を準備でき、修理時間の大幅な短縮につながります。
資産の寿命を最大化する
設備の劣化状態を継続的に把握し、適切なタイミングで予防的な保守や調整を実施することで、機器の正常な動作を長期間維持できます。突発的な故障による部品交換や大規模修理の頻度が低減され、設備投資の効率が向上します。
安全性を向上させる
各種センサーによる常時監視体制で、機器の異常な動作や部品の劣化状況をリアルタイムで把握します。危険な状態を早期に発見して適切な対策を講じることで、作業者の安全確保と事故防止を徹底することが可能です。
業務効率を向上させる
稼働状況の詳細な分析から、無駄な電力消費や非効率な運転パターンを特定します。運転条件の最適化や予防的なメンテナンスの実施により、エネルギー効率の改善と設備の長寿命化を同時に達成することができます。
IoT技術を活用した状態監視
IoT技術を活用した状態監視は、機器やシステムの健全性をリアルタイムで評価し、効率的な保守管理を実現する手法です。工場設備、車両、電力設備など様々な分野で応用されており、企業のDX推進や効率的な設備管理に貢献しています。
以下にIoT技術を活用した状態監視の主な特徴と利点を示します。
リアルタイムデータ収集
高性能センサーネットワークが機器の動作状態を24時間365日監視し続け、多岐にわたるパラメーターを高精度で取得します。振動、温度、圧力、音響データなどの物理量を、ミリ秒単位の細かな時間分解能で記録することで、機器の微細な変化や異常の兆候を見逃すことなく捉えることが可能となります。
状態監視で活用されるデータ
状態監視では、様々なセンサーや機器を使用して以下のようなパラメーターを継続的に収集します。
振動レベル
回転機器や駆動部の振動周波数と振幅を測定することで、機器の不釣り合い、軸のずれ、ベアリングの摩耗、部品の緩みなどの異常を早期に検出できます。加速度センサーを適切な位置に取り付け、連続的なモニタリングを行うことで、機械の健全性を評価する重要な指標となります。
温度
熱電対やサーモグラフィーを用いて、機器各部の温度変化を監視します。異常な温度上昇は、摩擦の増加、潤滑不良、電気的な問題、冷却システムの異常など、様々な故障の兆候を示す重要なシグナルとなります。定期的な温度分布の測定により、熱による劣化や損傷を未然に防ぐことが可能です。
圧力
油圧・空圧システム、配管、タンクなどの圧力変動を測定し、システム内の異常を検知します。圧力センサーによる常時監視により、漏れ、詰まり、バルブの故障、ポンプの性能低下などの問題を早期に発見することができます。圧力変動のパターン分析から、システムの劣化傾向を把握することも可能です。
音
音響センサーやマイクロフォンを使用して、機器から発生する異常音や騒音レベルをモニタリングします。正常な動作時とは異なる周波数特性や音圧レベルの検出は、ベアリングの損傷、歯車の摩耗、機械的な干渉など、様々な故障の早期発見につながります。音響分析技術の進歩により、人間の耳では聞き取れない微細な変化も捉えることが可能になっています。
遠隔監視
インターネット経由で監視システムにアクセスし、収集されたデータをグラフや数値として即座に確認できます。管理者は現場に赴くことなく、スマートフォンやタブレット端末から機器の状態をリアルタイムで把握でき、異常発生時には迅速な対応指示を出すことが可能です。
データ分析と予測
膨大な量の収集データに対して、機械学習やディープラーニングなどの最新のAI技術を適用し、正常状態からの逸脱や故障の予兆を高精度で検出します。過去の故障事例や運転データのパターンを学習することで、将来発生する可能性のある問題を事前に予測し、最適なメンテナンスタイミングを提案することができます。
遠隔監視システム「remoop」のご紹介
遠隔監視システム「remoop」は、日工電子工業株式会社が開発したIoTプラットフォームです。カメラ映像とセンサー情報の遠隔監視、およびパソコンやスマートフォンからの遠隔操作を実現します。
遠隔地からの監視
自宅やオフィスから、カメラ映像で現場をリアルタイムに確認できます。
パソコンやスマートフォンで機器や装置を操作
遠隔地にある機械を手元で操作できるだけでなく、条件を設定することで自動制御も可能です。
設備状態の見える化
センサーのデータはリアルタイムで表示ができ、過去の履歴も確認可能です。
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MATLABによる予知保全
予知保全の実現には、アルゴリズムの構築だけでなく、システムへの実装と運用までを視野に入れた開発が求められています。他方、IoTの推進に伴うITとOTの融合には技術者の専門性と労力が必要とされ、効率的な開発環境が不可欠であることも事実です。 MATLABは、予知保全に必要なデータの読み込みから最適なアルゴリズムの選定、そしてシステムへの実装に至るまでの行程を効率よく(一部全自動で)行うことができるプラットフォームを提供します。 予知保全を実現する為に、一般的に必要な下記の4ステップすべてに対応することが可能です。 ① データの収集:データが蓄積されるデータベースへアクセスし、データを吸い出す作業 ② データの前処理:異常値削除・変数選定・時刻の同期処理 ③ 予測モデルの開発:複数の機械学習アルゴリズムの適用・評価 ④ システムへの統合:アプリケーション化して工場に展開
IB-Mes
最近ではスマートファクトリーやIoTという言葉もすっかり浸透しましたが、みなさん、MESってご存知ですか? MESは工場の様々な情報を収集し、問題点の早期把握・対策・改善に役立つシステムです。 広義では生産管理システムの一つですが、生産の工程と連携できることが特徴で、生産の進捗や品質、設備の管理など様々な機能があります。 生産管理システムを管理サイドの基幹システムとすると、製造実行システムは現場サイドの基幹システムと言えます。 生産管理システムと製造実行システムが互いに連携し、現場と管理が繋がり、仕組化されることにより、一過性の改善ではなく会社としてのベースの力となり想像もつかない効果を生み出します。 IB-Mesは、工場内の新旧様々な設備や工程からデータを収集し、現場で起きている事象をリアルタイムで可視化、社内共有することによって製造効率の改善を支援します。 さらに、長期間の運用によって蓄積されたデータは、改善点の発見や、経験や勘に頼っていた曖昧な部分を「見える資産」として的確な分析・対策・改善に役立てることができます。
オンラインVR工場視察|NEWJI VR
NEWJI VRは、360度カメラを用いたVR技術のシステムにより、オンラインで国内外の工場視察が可能となるサービスです。 実際に現地へ赴く必要があった工場視察や出張が現場へ行かずに目的を達成することが可能です。 360度モードで工場全体を把握しながら、接写モードで製品をmm単位で確認可能。 工場視察は現地で対面による交渉などが必要であったが、対人・接触することなく、リモートで工場視察が行えます。 機材の手配は不要、ゲスト招待の他、全世界で利用が可能で、出張旅費交通費を大幅に削減できます。 現在、国内、中国、台湾、マレーシア、ベトナム、タイ、インドは、Businessプランで1回(またはプロジェクト単位)からご利用いただけます。 Enterpriseプランでは、世界中のどの国でもご利用頂くことが可能です。 18,000km離れた世界の工場視察を最短5分で可能にしました。 世界の工場視察、海外出張がオンラインにかわる時代です。
ER31 バッテリレス圧力センサ
RFID(NFC)搭載し、ワイヤレス給電でバッテリレスを実現した圧力センサです。圧力計の目視点検作業を簡易化、データ読み取り/記入ミスを削減することで生産現場のIoT 化、巡回監視の効率化に貢献します。
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本ソリューションは、プラント内に散在する各種プラントデータ(温度、圧力、流量、回転数、振動数、設備稼働状態、制御設定値、プラント操業状態等)とカメラの動画やサーモカメラの映像をSCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムで融合させ、同一画面に表示させることにより、工場内で起きている事象を一元可視化・集中監視化させるものです。 その特徴として8っの特徴を持ちます。 1) データとライブ動画をワンクリックで表示 2) 同時日時のデータ、録画動画を閲覧 3) 様々な種類のデータと動画を同時表示 4) 過去と直近のデータ&動画の比較 5) 海外工場を含め、ライブ動画を見ながら、遠隔操作を行うことが可能 6) SCADAをベースにしているので、監視画面の制作が容易に可能 7) 複数メーカーのPLC/DCSやカメラを接続可能 8) データ/録画をエクセルシートで管理
WORKFRONTシリーズ
近年、労働人口の減少や市場競争の激化により、製造業ではデジタル化と現場データ活用のニーズが高まっています。 現場データを活用するには種々デバイス「モノ」の生データを「何時」「何処で」「何のために」のつながりのあるデータに加工できなければなりません。 また、デジタル化の効果を最大限発揮するには、経営課題解決と現場改善を両立する現場主導型のアプローチが必要と考えます。 WORKFRONTシリーズでは、現場の最適化を実現するソリューションを提供し、データの収集から加工、活用まで一貫して製造現場のデジタル化を支援します。
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Nazca Neo Linka(ナスカ・ネオ・リンカ)は、「工場マネジメント」をコンセプトに開発した生産設備向けIoTシステムです。多彩な接続方法に対応し、専用インターフェースがなくても設備と接続できるので、メーカーや年式問わず工場にある様々な設備の稼働データを一元管理できます。 さらに、RFIDやバーコードなど各種センシング機器からのデータ取得にも対応。これにより、設備の稼働状態と合わせて、担当者や作業時間、ワーク情報など、製造にかかわる様々なデータを紐づけして複合的に表示・集計できます。 シンプルなシステム構成と拡張性で、設備の増設にも柔軟に対応。 既存の生産管理システムとの連携もぜひご相談ください。
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