リモート監視による機械整備の改善

2018年3月12日

最新のワイヤレスソリューションを用いたIIoTは、統合の課題を解決することによって、製造メーカーにおける工場現場の問題の特定方法を変えつつあります。記事をお読みになり、ワイヤレス技術が機械整備をどのようにより簡単で効果的にできるのかについて、より詳しく学習してください。

Tower lights for status indication and remote monitoring

工場作業場で点滅する赤いライトは、通常、生産ラインやワークセルにおける問題を警告しています。リーン生産環境ではよく見かける光景で、工場作業員は、これらのアンドンの警告によって、問題が大規模なダウンタイムに発展する前にそれを素早く特定することができます。

従来のアンドン警告からは工場作業場以外において障害の原因やメンテナンス動向に関する情報をほとんど得ることができませんが、インダストリアルIoT (IIoT) を採用することにより、製造メーカーは、アンドン警告などの既存のメンテナンス監視システムの機能を拡張することができるようになりました。

IIoTを導入すると、データサイロが不要となるため、作業チーム全員が装置レベルのデータにアクセスできるようになります。機械のパフォーマンス、プロセスの非効率性、およびその他の潜在的なリスクについての有益な洞察を得ることができるのです。こういったスマートな環境では、ワイヤレスセンサが機械パフォーマンスのリアルタイムリモート監視を実現しています。製造メーカーはそれから得た情報を使用して、生産プロセスの効率性を割り出した総合設備効率 (OEE) を改善することができます。

IIoTによる機械監視の改善

今日のモバイルの世界は、ワイヤレスネットワークであふれています。その有効性は明確で、ワイヤレスネットワークは、従来型システムに見られる配線にかかる制限を取り払うことで、高いレベルのセキュリティとインテグリティを維持しながら、データのログ記録やプロセスの監視と制御を改善することができます。

ところが、最近までは、工場作業場にワイヤレスネットワークを実装するのは至難の業でした。過去において、ワイヤレスシステムの設置とメンテナンスは困難をきたす作業でした。今日では、多数のリモート監視ソリューションを単一の安価なユニットに統合することができます。こういった統合システムには、主に次のような特性があります。

可搬性：製造メーカーが、監視要件の変化に応じて、設置、取り外し、新しい場所への移動を簡単に行えるI/O装置。
より少ないメンテナンス：同じハウジングに収められた無線、I/Oターミナル、およびLCD画面。つまり、メンテナンスの予定に組み込む機械的な問題や配線の問題がより少なくなります。
データ分析の改善：1つのワイヤレスI/O装置で、デジタルセンサとアナログセンサの両方の測定値を収集し、そのデータを、分析を実施する中央の収集ポイントに送信。さらに、複数のセンサ測定値を1つのゲートウェイ装置に総計した上で、ホスト制御システムに送信して分析することができます。

また、製造メーカーは、作業員と工場マネージャーが装置レベルのデータにアクセスできるようにすることで、OEEに対する有益な洞察を提供することができます。OEEの算出には、可用性、パフォーマンス、および品質の、主に3つの要因が使用されます。

この計算値は、製造過程での重大な浪費の要因を突き止めるための実用的な情報として利用できます。ここで非常に重要となるのが、センサと表示灯から得られるデータへのアクセスです。製造メーカーは、機械に設置されたセンサや表示灯からログ記録されたデータを使用してOEEを算出し、機械、プロセス、および人員の効率性を改善する手順を見極めることができます。

パフォーマンスの監視と追跡

通常、作業員が「アンドンのロープを引く」か警告を作動させると、機械に接続されたライトまたはディスプレイによって機械の停止や問題に関する警告のみが発せられます。実際に内部で何が起きているのかに関する情報はほとんど示されません。作業員による機械の深刻な問題や中断の手動監視が必要となるため、ほとんどの場合、そのための人件費がさらに必要となり、非効率的です。

IIoT対応の警告では、現場の機械のステータスと各ライトモジュールのリモートステータスの両方を得ることができます。ワイヤレスタワーライトやその他の警告システムから送られるリモートステータスインジケータを収集することで、機械の運転時間やサイクル数の動向をログ記録することができます。工場は、捕らえたこのデータを、メンテナンスの間隔の割り出しや新たな機械投資の意思決定に役立たせることができます。

また、ボトルネックの要因が人と機械のどちらにあるのかを見極める上でも役立ちます。たとえば、生産目標の未達成について、作業員は機械のダウンタイムに問題があるとし、整備員は作業員の非効率性を根源として指摘したとします。

工場マネージャーはリアルタイムのデータ収集に基づいて、遅延の原因が機械のダウンタイムと作業員の非効率性のどちらにあったのかを正確に確認することができます。複数の工場を持つより規模の大きな製造メーカーの場合、こういった動向を中央の管理場所に送信して工場別に比較することによって、実績の最も高い工場の成功要因を特定し、再現することができます。

予知保全のための状態監視

ワイヤレスセンサネットワークは、機械の全体的なヘルス状態に関する情報も継続的に提供します。リアルタイムのデータ入力には、将来的に故障へと発展する可能性のある異常も示されます。以前は、機械のヘルスを知るために、技術者が装置レベルの検査を実施する必要があったため、わずかなパフォーマンスの変化を理解することは困難でした。

Bannerの振動モニタリングソリューションは、重要な振動パラメータのシンプルなチェックエンジンランプから、モニタリングされる機械についてさらに詳細な分析を実行できるように様々な振動特性のデータを収集することまで、多岐にわたります。

この障壁を取り除くのが、ワイヤレスセンサを用いたシステムです。たとえば、製造メーカーは、機械整備が必要となる主な原因である機械の振動の増加を追跡することができます。機械の振動の多くは、部品の不均衡、ずれ、ゆるみ、摩耗が原因です。振動が大きくなると、機械が損傷する可能性も高まります。

様々な機械コンポーネントを遠隔監視することで、プラントは計画外のダウンタイムを引き起こす前に、過剰な振動を検出することができます。典型的なIIoT対応振動モニタリングでは、、二乗平均平方根（RMS）速度を測定することで、機械の「チェックエンジンランプ」として機能するワイヤレス振動センサ。RMS速度は、広い機械周波数範囲にわたって最も均一な振動測定を提供します。

バナーの状態監視ソリューションでは、機械の振動基準が機械学習アルゴリズムによって確立されます。機械がそのしきい値を超えると、ワイヤレス温度振動センサから現場の担当員、中央に設置されたワイヤレスタワーライト、または電子メールまたはテキストメッセージによって携帯端末にその情報が送信されます。また、振動と温度のデータを、収集と分析を行うワイヤレス論理コントローラやPLCに送信しすることもできます。