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技術トピックス

予知保全とは何ですか？

AI予知保全の発見関連製品
電球を中心としたITアイテムの図解

概要

予知保全とは、データ分析と人工知能を使用して、機器が故障しそうな時期を事前に特定し、故障が発生する前にメンテナンスを行うインテリジェントなビジネス手法です。これにより、計画外のダウンタイムを削減し、不必要な修理を回避し、資産の寿命を延ばし、顧客満足度とサービスの可用性を向上させます。

センサーやパフォーマンス・ログからデータを収集・分析することで、企業は機器の健全性をリアルタイムで監視し、事後的な修正のみから事前の計画へと移行することができます。 

予知保全には、新たな故障の検出、能力問題の予測、故障の特定、残りの耐用年数の推定などのタスクが含まれます。

以前は、メンテナンスはスケジュールに沿って行われるのが一般的で、必要であるかどうかに関係なく、決められた時間後に部品を交換していました。これは失敗のリスクを減らす一方で、しばしば無駄な労力とコストをもたらします。予知保全は、実際の性能データを使用して、本当に注意が必要な部品に焦点を当てることで、これを改善します。

予知保全

予知保全の4つの柱とは？

予知保全は、リアルタイムの監視、過去のデータ、機械学習を使用して、機器の健全性を評価し、故障を事前に予測します。決まったスケジュールに従う予防保全とは異なり、予知保全は実際の性能データに基づき、点検が必要な時期を判断します。

予知保全の基礎は、4つの重要な柱から成り立っています：

  • データ収集：センサーは、機器の性能、環境条件、主要な測定基準をリアルタイムで追跡します。
  • 高度な分析：アルゴリズムが大規模なデータセットを分析し、トレンド、異常、早期警告の兆候を検出します。
  • 機械学習：モデルは、過去のメンテナンスデータを使用して、時間の経過とともに故障予測精度を向上させます。
  • システム統合：メンテナンス管理プラットフォームと接続し、サービスタスクを自動的にトリガーします。

なぜ予知保全が重要なのでしょうか？

予知保全は、コストのかかる機器の故障や計画外のダウンタイムを防ぐのに役立ちます。SLAが厳しい業界では、たとえ短時間のサービス中断であっても、罰金や収益の損失、サプライチェーンの混乱につながる可能性があります。

センサー、分析、AIを使用することで、予知保全システムはリアルタイムで機器の健全性を監視します。部品が故障し始めると、システムがアラートを送信するので、故障が発生する前に対策を講じることができます。

主なメリット

  • 故障に近い部品のみを交換し、無駄な労力や材料を使いません。
  • 高いシステム稼働率を維持し、SLAペナルティを回避します。
  • ご都合のよい時間に修理をご予約ください。
  • 在庫ロス、顧客離れ、オペレーションの遅延を削減します。
  • 顧客満足度の向上
  • 競合他社に対するサービスの差別化

予知保全がビジネスに与える影響とは？

予知保全は、特に計画外のダウンタイムが莫大なコストとなる製造業や産業現場において、リスクの低減、コストの管理、業務効率の改善に役立ちます。

予知保全により、組織は次のことが可能になります：

  • 障害が発生する前に問題を修正することで、ダウンタイムを最小限に抑えます。
  • 必要なときだけ機器を整備することで、メンテナンスコストを削減。
  • 深刻な損傷を防止することで、資産の寿命を延ばします。
  • 設備のリスクを早期に発見し、安全性を高めます。
  • より信頼性の高いオペレーションでSLAパフォーマンスを向上
  • インテリジェントなサービスの実践

予知保全の仕組み

予知保全は、振動、温度、エネルギー消費などの機器の状態を監視するために、センサーと実際のオンラインデータを利用します。これらのセンサーは、オンプレミスまたはクラウド上の接続されたシステムにリアルタイムでデータを送信し、そこでAIと機械学習を用いて分析されます。

このシステムは、既知の摩耗や故障の兆候に一致するパターンを探します。問題を検出すると、メンテナンス・チームにアラートが送信され、ダウンタイムが発生する前に問題を解決することができます。

時間の経過とともに、より多くのデータが収集されるにつれて、システムは将来の故障を予測する能力が向上します。これにより、修理のスケジュール、部品の発注、技術者の配置のタイミングをよりスマートに判断できるようになり、機器の効率的な稼働を維持し、メンテナンスコストを削減することができます。

予知保全におけるAIと機械学習の役割とは？

AIと機械学習は、大量の機器データを分析して故障の初期兆候を検出することにより、予知保全において重要な役割を果たします。これらのテクノロジーは、従来のモニタリングでは見逃されがちなパターンを特定し、問題が発生する前にチームが対処できるよう支援します。

AIとMLは、過去のデータとリアルタイムのデータから継続的に学習することで、故障予測の精度を高め、メンテナンススケジュールを最適化し、設備全体の効率を向上させます。

AIが実現する高度な予知保全

AIは、大量のセンサーデータ、過去のメンテナンス記録、リアルタイムのパフォーマンス指標を分析することで、最新の予知保全に力を与えます。従来の手法では見過ごされがちな微妙な異常やパターンを検出し、チームの障害防止やダウンタイムの短縮に貢献します。

AIの中核機能は以下の通りです：

  • 異常検知：AIモデルが各資産の「正常」を学習し、将来の問題を示唆する可能性のあるわずかな逸脱にもフラグを立てます。
  • 故障予測モデリング：機械学習は、現在の状況や過去の故障に基づき、機器がいつ、どのように故障するかを予測します。
  • 複雑なパターン認識：振動、温度、電力使用状況など、複数の入力データをAIが結びつけ、単一センサーの警告では見逃してしまうリスクを特定します。

設備保全における機械学習技術

機械学習は、機器の健康リスクを特定して対処するためのさまざまな方法を提供することで、予知保全を強化します。

主なアプローチは以下の通り：

  • 教師あり学習：過去の失敗事例を基に学習したモデルが、現在のデータにおける同様の状況を予測し、早期警告を提供します。
  • 教師なし学習：これらのアルゴリズムは、機器の動作に新たなパターンを発見し、未知の故障リスクを明らかにします。
  • ディープラーニング：高度なニューラルネットワークが複数のソースからの複雑なデータを処理し、機器の状態を完全に把握します。

予知保全におけるAIの実際の応用例とは？

各業界では、AIや機械学習をメンテナンスプログラムに適用することで、機器の信頼性を向上させ、ダウンタイムを削減しています：

  • 製造工具の磨耗を早期に検出し、品質問題を防止します。
  • エネルギータービンと電力システムの故障を予測します。
  • 輸送より安全な運航のために航空機や車両のコンポーネントを監視します。
  • ヘルスケア重要な医療機器のアップタイムを確保します。
  • ロジスティクス車両のメンテナンススケジュールを最適化し、故障を減らします。

AIを活用した予知保全に共通する課題とは？

AIを活用した予知保全には、そのメリットにもかかわらず、導入のハードルがあります：

  • データ品質の要件：AIモデルには、大規模でクリーンな過去のデータセットが必要です。
  • 高いコンピュート需要：センサーデータを大規模に分析するには、強力なインフラストラクチャが必要です。
  • 専門スキルの差：成功するかどうかは、ML、データサイエンス、ドメインの知識を持つチームにかかっています。
  • 継続的なモデルチューニング：MLモデルの精度を維持するには、継続的なトレーニングが必要です。
  • 統合の複雑さ：リアルタイムのセンサーデータをレガシーシステムと統合することはしばしば困難です。
  • データのサイロ化：一貫性のないフォーマットやストレージシステムは、データの集約を困難にします。
  • MLの運用：多くのチームは、MLの洞察を行動に移すためのツールや専門知識が不足しています。
  • 誤検知：チューニングが不十分なモデルは、不必要なアラートを発し、疲労につながります。

OpenText™ Analytics Cloudは、産業用ユースケース向けに設計されたスケーラブルで統合されたAIツールを提供することで、これらの課題の多くを解決し、より迅速な導入、モデル精度の向上、メンテナンスデータ統合の簡素化を可能にします。

予知保全を実施する上での課題は何ですか？

機械学習や膨大なデータセットの処理を含むビッグデータ技術は、ダウンタイムとMTTR（平均復旧時間）を最小化するために進化してきました。このような利点がある一方で、現代の組織が直面する課題もいくつかあります：

データ集約型プロセス

大規模で長期的な履歴データに基づいて機械学習モデルを訓練し、維持する必要性は、市場に出回っているほとんどの分析データベースにとって困難なものです。

データ管理と統合

最新の産業機器は、収集、保存、分析を効率的に行わなければならない大量のセンサーデータを生成します。組織は、既存の保守記録や運用データと統合しながら、このような継続的な情報の流れを処理できる堅牢なデータ・インフラを持たなければなりません。

分析に関する専門知識

効果的な予知保全の実施には、データサイエンス、機械学習、産業プロセスなどの分野の専門知識が必要です。多くの組織は、技術的な専門知識と専門領域の専門知識を兼ね備えた人材の確保に苦労しています。

モデルの精度と改良

信頼性の高い予測を実現するには、新しいデータやメンテナンスの結果に基づいて機械学習モデルを継続的に改良する必要があります。組織は、モデルのパフォーマンスを監視し、時間とともに精度を向上させるためにアルゴリズムを更新するプロセスを確立する必要があります。

別々のデータ保管

故障パターンを特定するための正確な機械学習やその他の分析には、リモートデータサイロへのアクセスやデータの処理が必要です。異なる種類のデータ、または類似しているが同一ではない種類のデータ（さまざまな間隔で収集された2つのデバイスからの時系列データなど）を集約することは、時間がかかり困難です。

MLの運用の難しさ

データサイエンスの複雑さと専門知識の不足は、予測保全ツールボックスの重要な能力として機械学習を使用するチームの能力を妨げる可能性がある。

偽陽性

障害アラートのルールが厳密すぎたり、モデルパターンが制限的に定義されすぎたりすると、実際にはアクションを必要としないアラートが大量に生成される可能性があります。これは警戒疲れの原因になります。予測を修正し、継続的に改善できることは、予知保全の重要な側面です。

リアクティブ・メンテナンスとプレディクティブ・メンテナンスの違いは何ですか？

企業は通常、2つのメンテナンス戦略のどちらかに依存しています。すなわち、リアクティブ（壊れたときに修理する）か、プレディクティブ（故障を未然に防ぐ）かです。その違いを理解することは、ダウンタイムを最小限に抑え、コストを管理し、資産のパフォーマンスを向上させるために極めて重要です。

リアクティブ・メンテナンス戦略

ブレークフィックスとも呼ばれるリアクティブ・メンテナンスは、故障が発生してから機器を修理するものです。簡単なことですが、多くの場合、コストがかかります。

典型的な反応プロセス：

  1. 機器の予期せぬ故障
  2. ダウンタイム開始
  3. 問題は報告され、記録されます。
  4. 技術者による現場でのトラブルシューティング
  5. 部品の発注と納品
  6. 修理完了
  7. システムが動作に戻ります。
  8. 問題はしばしばエンドユーザーから報告されます。

主な欠点

  • 計画外ダウンタイム
  • 高い修理費と輸送費
  • 緊急サービス料金
  • 装置寿命の短縮
  • 生産性と顧客の信頼の損失

予知保全の利点

予知保全は、センサー、分析、データ、機械学習を活用して、故障の初期兆候を特定し、故障が発生する前に修理のスケジュールを立てます。

予測プロセス：

  1. リアルタイム・モニタリングでパフォーマンスの問題を検出
  2. アラートによるプロアクティブなサービススケジューリング
  3. メンテナンスは計画的なダウンタイム中に実施

予知保全のメリット

  • 計画外ダウンタイムの最小化
  • メンテナンスコストの低減
  • 在庫およびリソース計画の改善
  • 機器の長寿命化
  • サービスの信頼性向上
  • 顧客満足度の向上

ビジネスインパクトの比較

リアクティブ・メンテナンス・コスト：

  • 48時間以上の予期せぬダウンタイム
  • 緊急修理と急ぎの部品
  • 生産と収益の損失
  • SLA違反と顧客離れ

予知保全の節約：

  • 影響の少ない時間帯の計画的なサービス
  • 標準出荷と部品欠品の減少
  • 二次被害のリスクを低減
  • 安定したパフォーマンスと顧客満足度

OpenText は予知保全をどのように実現していますか？

OpenTextは、包括的なデータ分析ソリューションを提供し、強力な分析、機械学習、リアルタイムデータ処理により、大規模な予知保全の実施を支援します。当社の統合ソリューションは、ダウンタイムを削減し、資産パフォーマンスを向上させる実用的な洞察を提供します。

OpenText Analytics Cloudによる予知保全とは？

OpenText™ Analytics Database（旧Vertica）は、高性能なアナリティクス向けに設計されており、予知保全に最適です。

コア能力

  • 大規模なセンサーデータのリアルタイム処理。
  • 時系列解析とイベントパターン検出。
  • 異常検知と統計モデリングのための650以上の組み込み関数。
  • 長年にわたる過去のデータを分析するためのスケーラブルな機械学習。
  • 柔軟なデプロイメント（オンプレミス、クラウド、ハイブリッド）。

仕組み

  1. メンテナンスログやセンサーからの履歴データは、HDFSやS3などのシステムに保存されます。
  2. 機械学習モデルは、故障パターンを検出するためにトレーニングされます。
  3. 新しいデータが流れ込んできて、リアルタイムで分析されます。
  4. このモデルは、故障が発生する前に潜在的な問題を警告します。
  5. チームは積極的に行動し、コストのかかるダウンタイムを回避します。

統合されたメンテナンスの最適化

OpenTextは、メンテナンス・ワークフローを完全に最適化するツールにより、予測アラートにとどまりません：

  • 企業資産管理（EAM）システムとのシームレスな統合。
  • 予測的洞察によってトリガーされる自動化された作業指示。
  • 計画と優先順位付けのための視覚的なダッシュボード。
  • メンテナンスチームのためのコラボレーションツール。
  • ROIとプログラムのパフォーマンスを追跡するための詳細なレポート。

予知保全の未来

OpenTextは、新しいテクノロジーの登場とともに進化する予知保全戦略をサポートする体制を整えています。

次は何ですか？

  • より詳細な機器監視のためのIoT統合の深化。
  • より正確な予測のための、より賢いAI。
  • 技術者を修理に導くARツール。
  • デジタル・ツインによる資産挙動のシミュレーションと最適化。
  • エッジコンピューティングによるリアルタイムの現場分析。

現在、予知保全に投資する企業は、直接的な価値と将来のイノベーションのための強力な基盤の両方を得ることができます。

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