パナソニックのインダストリアルソリューションズ社は、設備の異状を診断する「AI設備診断サービス」の提供を2021年4月から始める。高調波センサーと人工知能(AI)を組み合わせて、ボールねじやベアリング、ギアといった機械要素部品の状態変化を測定して、故障の発生を事前に検出する。「高調波センサーとAIの組みあわせによる設備診断システムは世界初」(同社)という。既存設備に後付けで導入でき、設備の改造も要らないのが特徴だ。

AI設備診断サービスの提供イメージ
(出所:パナソニック)
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 診断対象は、サーボモーターやインバーター駆動モーターで稼働する機械要素部品。モーターの電力線に取り付けた高調波センサーで、電流の高調波成分(電流の基本周波数の整数倍の周波数成分)を計測し、そのデータをクラウド上のAIで分析して正常時からの変化度を算出する。変化度がユーザーの設定した所定の値(しきい値)を超えるとアラートを発する仕組みだ。

 正常時との違いを検出すると保守担当者らにアラートメール配信するなどして注意を促す。故障前に部品を交換できれば、ダウンタイムの削減や保守コストの低減が期待できる。現場に出向かなくても設備の状態が分かるので、新型コロナ禍における保守作業のリモート化にも役立つとしている。

 診断システムは、高調波センサーの他、信号をデジタル化する子機、子機の信号を集約してパソコンやクラウドに送信する親機などから成る。高調波センサーは、クランプ式の電流計と同様に電力線を挟み込んで取り付けるだけなので、導入に当たって設備の稼働を止めたり改造したりする必要がなく、既存設備を後付けでIoT(Internet of Things)化できる。制御盤内の配線に取り付けるので、対象設備に近づけなくても設置可能なのもレトロフィットIoTに向く。「防爆型の設備や高温環境に設置された設備など、改良やアクセスが難しい設備にも対応できる」(同社)。

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高調波センサー
パナソニックが設備診断用に独自開発した。クランプ型電力計のように電力線を挟み込むだけで設置できる(出所:パナソニック)

 同社によると、ギアの摩耗などで正常状態から変化があると、電流の高調波成分の電流波形に変動が表れるという。「異状があると高調波成分が変動すること自体は知られていたが、工場設備用に汎用化したセンサーやサービスはこれまでなかった。設備診断に関する自社の知見を基に製品した」(同社)。利用する高調波センサーは同社が独自開発したもので、設備診断用として高調波成分の計測に特化した。

 設備の予知保全システムの異状検出手段としては、振動センサーがよく利用されるが、監視対象外の周辺設備の振動や何かがぶつかった際の振動などの外乱による影響を受ける。周囲の振動に影響されずに安定して状態監視できるのも高調波センサーの利点だ。

部品に異常があると電流の高調波成分に変動が表れる
(出所:パナソニック)
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変化度のグラフのイメージ
変化度の経時変化はWebアプリケーションで確認できる(出所:パナソニック)
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