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予知保全とは? IoT を活用した予知保全導入支援サービス

予知保全をオススメする理由

そもそも予知保全とは?予防保全との違いは?

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まずは、予防保全と予知保全の言葉の違いをご説明致します。実際現場でお話をお聞きしていると予防保全という単語を皆様使っていらっしゃいますが、IoTを使った保全はどちらかというと予知保全の方が適切です。

予防保全は一定の間隔で点検、補修、部品交換を行う保全のことを指し、英語でTime Base Maintenanceと言います。つまり、機械が壊れていようがいまいが定期的に部品交換をする為、部品がまだ使える状態でも交換を行うような保全です。また、人が定期点検も行うため人件費もかかります。コストの観点から考えると無駄が発生いたします。

予知保全は連続した計測、監視などにより設備の状態を把握し適切なタイミングで交換、修理を行う保全です。英語でCondition Base Maintenanceと言います。

IoTを有効活用した予知保全では、センサーを使って機械を連続監視し、機械の劣化状態を判断し適切なタイミングで部品の交換を行うことが可能になります。

予知保全によるメリットとは!?

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IoTを利用した予知保全のメリットです。
上2つは先ほどの説明したとおりです。部品代、人の工数の部分が削減可能です。適切なタイミングで適切に部品を交換することにより、機械のダウンタイムを減らし、例えば生産ライン等の効率化を図ることが可能です。また、最後に今まで人の経験に頼っていた保全では、その人でなければ検査できないことが発生し、後継人を作ることが課題でした。この点センサーを使って行いますので、この点も問題回避が可能です。

予知保全を実現する上での課題とは?

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上図左側がIoTを使った予知保全システムの図です。機械にセンサーを取り付け、データ収集を行い、それを無線、有線でゲートウェイ、クラウドに飛ばします。そのデータをクラウド或いは工場のオンプレミス環境で収集し、最終的にデータ分析、解析を行う流れになると思います。このシステムを導入する上での具体的な課題ですが、非常に多くの課題が上げられます。特に注目すべき課題としてはセンサーデータ収集フェーズで機械の状態監視を行うためにどんなセンサーをどうつけるべきかといったことが上げられます。

また、次の課題としては、データ通信フェーズで、インターネットに繋げる為の方法をどうしようといった課題がございます。機械が置かれる環境や、機械へセンサーを取り付ける箇所は様々ですので、それをネットに繋げる為の方法を間違えますとセンサーデータを収集できなくなります。

最後の課題として、センサーデータのセキュリティです。扱うセンサーデータによっては、盗聴、改ざん、なりすましの脅威を考慮しなければならない場合があります。

この数々の課題をマクニカでは課題解決できるサービスとしてご提供することが可能です。

マクニカ予知保全導入支援サービスとは?

予知保全導入支援サービス概要

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予知保全導入支援サービス導入フロー

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マクニカでは以下のような導入フローで予知保全サービスをお客様に提供しております。

  1. IoTによる予知保全サービスで実現したい内容や課題を確認させて頂きます。
  2. 保全したい機器の部品や機器の構成、仕様(回転数等)のヒアリングをさせて頂きます。
  3. 上記に最適なデータ分析手法やセンサースペック、無線、クラウドの選定、導入の為の実証実験プラン等の提案を実施し、最終ゴールの常時監視システム実現に向けたトータル提案を行います。
  4. コンサルテーションに基づき選定したセンサースペックで機器の状態監視が実現可能なのか実証実験によりテストを行い、収集したデータの分析を行います。
  5. 実証実験を経てサービス運用決定後、世の中にある既存センサーではコストや取り付けなどで適合できない場合には、カスタムセンサーモジュールのご提案を実施します。
  6. お客様にて予知保全サービス運用開始

常時監視システムのご提案について

マクニカでは、センサーからクラウド、見える化、分析、レポーティング含めたトータルの常時監視システムのご提案が可能です。

常時監視システム導入にあたり、機器の状態診断の為の振動センサー部分のコストが問題になるケースがございます。
こちらに関しては実証実験の結果からどのくらいのサンプリングレートであれば問題なくやりたいことが実現可能なのか判断し、適切なサンプリングレートのスペックのセンサーを選定することでコストダウンを図ることが可能です。サンプリングレートが低ければ半導体のMEMSセンサーを使用したカスタムセンサーモジュールによる更なるコストダウンを図ることも可能です。

クラウドに関しても、やりたいことに合わせたシステム構築のご提案も合わせて行わさせて頂きます。見える化のツールとしてはReal-time Systems社のCogent Data Hubを利用したご提案によりお客様の希望に合わせたGUIを作成しご提案することも可能です。

また、センサー情報をOPC-UAでクラウド、工場内へ転送するようなGateway/Hubを保有しておりますので、工場のCyber Physical System実現に向けたご提案も合わせて可能です。

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診断、分析サービスのご提案について

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マクニカでは、診断、分析サービスも多数用意しております。
導入実験フェーズでは1Day診断サービス等を利用し、コンサルテーションにより選定したセンサーが正しいのかどうかセンサーを設置してデータを取得し分析を行うことが可能です。

また、既にデータが取得済みの場合には診断のみを行うことも可能です。定期的にデータを頂いて分析を行うようなサービスのご提供も可能です。

最近では、振動データのみではなく、電流、電圧、温度、音などセンサーデータ多数を使用してデータの相関性を分析し、そこから正常、異常を判断するようなデータマイニングがトレンドとなっております。弊社でも、産業機器向けのデータマイニングが可能なAIパートナー様との分析サービスを実施しておりますんので、データの分析でお困りの場合にはお気軽にお問い合わせください。

IoTセキュリティソリューションのご提案について

IoTの常時監視システムを導入した際に、無線でセンサーデバイスのデータをクラウドに上げるケースの場合にはセンサデータのセキュリティが課題になるケースがございます。現状では、Gatewayから上位システムに関してはSSL導入やセキュリティシステムの導入によりある程度のセキュリティは担保されますセンサーデータのセキュリティは全く考慮されずセンサーデータが丸裸になっております。IoTセンサーデバイスにSSLのような暗号化システムを導入しようとした場合にはいくつか課題がございます。

  1. IoTデバイス側のCPU(マイコン)スペックが低い為、そもそも実装不可能
  2. IoTデバイスは人の手に触れやすくハッキングが容易いであり、CPUのFlash領域へメモリへ鍵を入れておくことのリスクが高い

マクニカでは、このIoTセンサーデバイスに対してセキュリティを担保できるソリューションをご提案することが可能です。

課題解決のKeyポイントは2つございます。

KeyPoint1 : 秘密鍵の管理には耐タンパ性のあるセキュリティチップを使用!
IoTセンサーデバイスを開封して外部から物理的な攻撃により秘密鍵を盗もうとしても耐タンパ性のあるセキュリティチップに秘密鍵を格納することで 鍵の秘匿性を向上させることが可能です。

KeyPoint2 : 暗号化にはMCUの暗号化エンジンを使用してソフトウェアの負荷を低減!
弊社で取扱の最新MCUでは暗号化のエンジンが搭載されたものが多数ございます。こちらの暗号化エンジンをうまく利用することでSSLのような仕組みを取り込んだシステム構築が可能となります。

耐タンパ性のあるセキュリティチップ、MCUの暗号化エンジンを使った各種暗号化システム、これに加えサーバークライアントの証明書を使用することでデータ改ざんやなりすまし、盗み見のセキュリティ脅威からIoTセンサーデバイスのセンサーデータを守ることが可能です。

マクニカ予知保全導入支援サービスにご興味のあるお客様は下記問い合わせ窓口までお気軽にお問い合わせ下さい。

テクスター カンパニー お問い合わせ
https://www.macnica.co.jp/qsmail/tsc/


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