予防保全とは
予防保全とは、設備保全の一種で、設備等に致命的な不具合が起きる前に、予め決まったサイクルで点検や修理などを行うことです。
不具合が起きてから修理などを行う事後保全の場合は、突発的に稼働が停止してから修理を行うため、生産計画に影響します。予防保全は、故障の可能性を低減させ、保全作業を計画的に実行することができます。計画的に稼働停止させれば良いため生産計画や設備稼働計画にも影響を与えにくく、また、大規模な故障を未然に防ぐことにより設備の健康寿命を延ばすことが可能です。
予防保全の使用用途
予防保全は、様々な産業分野やインフラにおいて活用されている保全方法です。特に、突発的な製造停止を予防したい生産施設や、大規模な破損が起こっては困るインフラで導入が進んでいます。
製造業では、工場において機械や設備の安定した稼働・生産のために利用されています。軽微な設備劣化の時点で定期的な修繕を行い、大規模な故障を未然に防ぐことで、安定稼働と品質の確保を行います。
一般的な建築物・構造物や、管路施設などのインフラ関係でも予防保全は有効です。一定期間で消耗・劣化が進行する設備が多いため、大規模な損傷が発生する前に定期的な修繕が行われています。
また、気象レーダーなど、機械・電子機器を中心とする観測施設や設備等においても、定期的なサイクルに基づいた修理交換によって最善の状態が保たれている場合があります。
1. 生産現場
各種生産現場・製造現場で予防保全が用いられる目的は、トラブルを防ぎ、安定して品質の高い製品製造を行うことです。具体的な導入事例には、
- ベアリングの定期交換
- 空油圧関係の圧力点検
- ロボットやチェーンへのグリスアップ
- ベルト点検
- 切削工具・プレス機など各種加工機等の点検
などが挙げられます。
特に、ライン生産など決まった生産スケジュールで大量に製品を製造する生産現場において、予防保全が有効です。工場では時間基準・生産数基準で点検修理を行うことで、突発的な故障や不具合を防ぎます。不良品の発生を防ぎ、安定して高品質の生産稼働を行うことが可能です。
2. インフラ
予防保全の考え方は、一定期間で消耗による修繕・交換が必要となるインフラにおいても広く利用されています。
一般的な建築物・構造物においては、外壁改修による躯体の保護などにおいて、一定の修繕・更新の時期での保全作業が行われます。下記は活用されているインフラの例です。
- ビルなど一般建築物の外壁補修
- 下水道などの管路・各種配管
- 配線
- 道路の路面・道路付属物
- 河川の各種橋梁
- トンネル
- ダム
- 砂防堤防・海岸堤防
- 港湾
- 空港・航路標識
- 土木施設
- 公園
3. 防災設備・非常用装置
防災設備や非常用装置など、非常時に備えた設備は、普段使用しないことから劣化や故障が分かりにくいという特徴があります。こうした設備も定期的な点検・修理・交換の対象となります。下記は主な設備の例です。
- スプリンクラー
- 火災報知器
- 無停電電源装置 (UPS)
- 漏電ブレーカー
予防保全の原理
1. 概要
予防保全とは、設備に大きなトラブルが起きる前に予めスケジューリングされたタイミングで作業を行う考え方です。点検、検査、調整、修理、交換などの作業が含まれます。
作業間隔を定める際には、利用時間や利用回数を基準として定められることが多いです。例えば、1年に1回行われる定期点検や、数年に一度行われる部品交換・オーバーホールや、一定の稼働回数ごとに定期的に行われる点検修理などが予防保全に該当します。
2. 予防保全の特徴・メリット
予防保全の特徴は、
- 点検のサイクルが定められており、トラブルを未然に防ぐことができる
- 点検のサイクルが定められているため、前もって点検交換の準備ができる
- 大きな破損・損傷を防ぎ、稼働寿命を延ばすことができる
- 稼働停止時間が最小限になる (生産停止に伴うコストのカット・収益損害の最小化)
- 計画外の修理を防ぐことでコストダウンが可能
などです。一方で、スケジューリングに従って自動的に作業を行うため、本来まだ必要でないタイミングで過剰に点検・交換を行うことになる場合があります。これをオーバーメンテナンスと呼びます。オーバーメンテナンスによって、
- まだ使える部品を交換してしまう可能性がある
- 人件費や部品代などのコストが多くかかる場合がある
などの点が発生する可能性があり、この点はデメリットです。また、予期せぬ故障やトラブルを完全に防ぐことはできません。
3. 事後保全と予知保全
予防保全と対比される考え方に、事後保全、及び、予知保全があります。これらの特徴はそれぞれ下記の通りです。
- 事後保全: 設備に不具合や損傷が起こった後に修理を行います。耐用年数の上では最適な交換・修理になりますが、突発的な対応になります。致命的な損傷となりやすく、また、突発的な稼働停止になるため生産計画などにも影響を与えます。
- 予知保全: 不具合や故障が起きそうな兆候を察知して対処を行います。予防保全に比べて、オーバーメンテナンスのコストを下げることが可能です。稼働停止時間も最小限になります。ただし、予知を行うための監視システムや測定機器、機械学習など、デバイスやシステム導入にコストが掛かります。
このうち、予知保全については、広義の予防保全に含まれる場合もあります。
予防保全の種類
1. 利用基準保全 (UBM)
利用基準保全とは、設備の稼働回数・量を基準として保全作業の間隔を定める予防保全の方法です。UBM (英: Usage-based Maintenance) とも呼ばれます。装置の使用記録を利用するほか、1日当たりの平均使用量・回数を基準にする場合があります。
2. 時間基準保全 (TBM)
時間基準保全とは、時間を基準として、間隔を定める予防保全の方法です。TBM (英: Time-based Maintenance) 、カレンダー基準保全 (英: Calendar-based Maintenance) とも呼ばれます。間隔の決め方には、設備の製造メーカーの推奨する間隔を基準として定められることが多いです。また、過去の故障データや経験則などを参考として定められる場合もあります。
3. 状態基準保全 (CBM)
状態基準保全では、一定の基準に達して設備の状態が悪化した際に修理や交換を行います。CBM (英: Condition-based Maintenance) とも呼ばれる保全の方法です。具体的な基準として、振動センサーによる振動測定、電流などのアナログ信号やパルス波形解析などが用いられる場合があります。