継続的な改善活動を成功させるには、製造業者は現場のあらゆる活動で起きていることをすべて把握する必要があります。そのためには、稼働中の各種機械や作業員の行動を追跡するためのデータ収集に、多額の投資が必要となります。
ここ数年、第4次産業革命により、製造業者は現場の業務状況をより詳細に把握するための様々なツールを手にするようになった。例えば、産業用IoT（IIoT）という形の技術進歩により、さまざまな種類の製造用センサーが普及している。
これらのセンサーは、現場の機械や設備から直接データを取得するため、オペレーターや監督者は設備の稼働状況をより詳細に把握することができます。この手法は、作業員による手作業での設備出力測定に依存する従来のデータ収集方法とは大きく異なります。
この記事では、製造現場で使用されるさまざまな種類のセンサーと、それらが現場の生産管理において果たす重要な役割について解説します。
製造用センサーとは何ですか？
製造用センサーとは、工場内の機械からさまざまな種類のデータを収集するために使用される技術機器です。この種のデータにより、オペレーターや監督者は、稼働中の機械の物理的な状態や生産状況について把握することができます。
最新のセンサーは、収集されたデータにさらなる文脈情報を付加することで、監督者や管理者が機械の性能を監視できるようにします。例えば、長期間にわたるデータを分析することで、機械の標準的なベースライン性能を把握することができます。
この基準値からの逸脱により、担当者は機械の性能低下に気づき、詳細な調査を行うようになります。堅牢なリアルタイム分析により、管理者は予防保全を開始することができ、コストのかかる予期せぬダウンタイムを大幅に削減できます。
その結果、生産環境に設置されているセンサーの多くはインターネット接続機能を備え、分析ツールと連携することで、メーカーにより包括的で実用的な知見を提供しています。
また、産業用機械にはさまざまな動作特性があるため、企業では工場全体にさまざまな種類の製造用センサーを設置しています。これにより、 現場の業務状況をより可視化でき、さらなる改善が促進されます。
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施設全体の機械を監視し、稼働状況を把握し、パフォーマンスをリアルタイムで可視化します。
製造用センサーの種類
工場内の機械は、稼働中にさまざまな物理的特性を示します。そのため、メーカーはさまざまな製造用センサーを導入し、設備から包括的なデータを収集できるようにしています。
以下に、製造現場で一般的に使用されているセンサーの種類を挙げます：
3軸加速度センサー：製造装置には、正常な動作に不可欠な可動部品がいくつか含まれています。3軸加速度センサーは、これらのさまざまな可動部品にかかる振動を監視します。
さらに、これらの製造用センサーは速度、加速度、変位を計測し、機械の稼働状況を明確に把握できるようにします。基準値からの変動や逸脱が検出されると、監督者に故障の兆候が通知され、より迅速なメンテナンスが可能になります。
温度センサー：工場の機械は、さまざまな回転部品が稼働している際に多量の熱を発生させます。これらの機械は、正常に動作している場合、最適な温度で、かつ設定された範囲内で稼働します。
温度センサーは、基準値からの過熱や変動を追跡することで、損傷箇所を特定します。これにより、オペレーターや監督者は適切な措置を講じ、予期せぬダウンタイムを防ぐためのメンテナンス手順を実施することができます。
圧力センサー：一部の機械は、稼働時に油や水などの流体を使用します。また、窒素などのガスを利用して動作する機器もあります。メーカーは、流体やガスのレベルを監視し、機械が正常に動作するようにするために、圧力センサーを採用しています。
さらに、一部の企業は、さまざまな化学製品や液体製品を製造しています。こうした製造業者は、システム内を流れる製品の流れを把握するために圧力センサーを使用しています。
トルクセンサー：回転機械や部品は、強力な回転力を発生させます。オペレーターや監督者は、トルクセンサーを使用してこれらの力を監視し、設備の性能や状態を把握しています。
トルクセンサーの測定値に予期せぬ変動が見られる場合は、部品の摩耗や損傷が考えられます。これにより、保守担当者は機械の点検・整備を行うことができ、高額なダウンタイムを防ぐことができます。
MEMS（微小電気機械システム）センサー：MEMSは、製造機械内部の動きを監視する高精度センサーです。これらのコンパクトなセンサーは、高温環境にも耐えられるため、さまざまな機械に取り付けることができます。
さらに、製造業者がMEMSセンサーを採用する理由は、振動や衝撃の多い製造環境に対しても高い耐性を備えているためである。
製造用センサーを運用プラットフォームに接続する
前述の通り、現代の製造用センサーは、機械から継続的かつ絶え間なく膨大な量のデータを抽出することが可能です。
このデータを分析することで、製造業務の他の分野に影響を与える可能性のある知見や検討事項が明らかになります。したがって、生産データをより包括的かつ実用的な視点で把握するためには、製造用センサーを運用プラットフォームに連携させることが不可欠です。
センサーを製造システムに接続することで、企業は業務の全工程を可視化できるようになり、管理者は非効率な部分をより容易に特定し、改善の機会を見出すことができるようになります。
TulipIOを活用することで、製造業者はアナログセンサーTulip Frontline Operations Platformに接続し、データを収集して機械のパフォーマンスに関する新たな知見を得ることができます。
以下の動画では、これが実際にどのように機能するのかについて詳しく解説しています：
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