第1回 装置産業の設備保全・保守メンテナンスを取り巻く環境 (1/2)

連載コラム:AI・IoTによる未来の保全

石油精製、石油化学、一般化学、電力、鉄鋼業などの装置産業では、建設から数十年が経過し老朽化したプラントや設備が増えており、故障や事故を回避しながら効率的に運営し計画的に設備更新するための、設備保全・保守メンテナンスのあり方を模索しています。経済産業省は、IoTやビッグデータなどのスマート化技術による高度な自主保安(スマート保安)の取り組みで設備の信頼性を担保している事業者を「スーパー認定事業者(特定認定事業者)」として認定し、プラントの連続運転期間を延長するなど検査実施方法の規制を緩和するインセンティブを与えることで、スマート化の促進を進めています。この制度は2017年に発効され、化学、電力業界で導入されています。法制度については第2回のコラムでもう少し触れるとして、第1回ではまずこれらの業界を取り巻く環境から見てみましょう。

(1)経営課題を解決するための設備管理の課題

日本プラントメンテナンス協会が実施しているメンテナンス実態調査によりますと、経営からの要求課題は、①生産コスト(C)25.5%、②労働安全(S)21.6%、③製品品質(Q)12.2%、④生産量(P)14.4%、⑤防災・産業災害(S)7.2%、⑥生産納期(D)6.7%、環境・エネルギー(E)1.0%です。製造現場では、生産コスト、労働安全の2つの優先順位が高いと言えます。
この経営課題を解決するための設備管理の課題を図1に示します。図1は、全体と経営課題別に重視する設備管理の課題を聞いていますが、全体では、大きい順に①故障の再発・未然防止63%、②人材育成、確保の方法59.1%、③高経年設備対応44.2%、④生産性向上・効率化対応32.7%、⑤保全のマネジメントサイクル29.8%となっています。
設備管理の課題は、実施するべき施策と言い換えることができますが、これらは次世代の設備保全・保守の仕組みの構成要素となるもので、本コラムでも順に取り上げます。

図1 経営課題を解決するための設備管理の課題

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(2)設備の老朽化による事故の多発

日本機械工業連合会の調査<2>によりますと、金属工業では20年~30年経過した生産設備が半数を占めていますが、産業の歴史が長い装置産業では、さらに設備老朽化が進んでいます。石油プラントは、2020年では経過年数が45年~50年半数を占めており(図2)、2025年には、設備の半数以上が稼働年数50年以上で構成される状況になっています。設備の老朽化が進むと、腐食、疲労劣化などによる故障や漏えいが頻発し、事故が多発する傾向にあります。

図2 エチレンプラント設備の稼働年数

消防庁が毎年実施している事故調査<3>では、平成元年以降、火災、漏えいによる事故が増加の一途を辿っており(図3)、この原因の一つに設備の老朽化があると考えられます。
今後、設備更新が加速しない限り、事故数はさらに増加し続ける可能性が高いと言えます。

図3 平成元年以降の一般事故発生件数

しかしながら、事故の原因は設備老朽化だけではありません。消防庁<3>によりますと、平成30年の一般事故発生の42%は人的要因です。人的要因の内訳は、操作確認不十分、維持管理不十分(維持されるべき管理が不十分)、誤操作、操作未実施、監視不十分、となっています。この人的要因の内容は、設備保全業務そのものが十分実施できていないという現状と言えます。

図4 平成30年中における一般事故の発生要因

事故件数は増加傾向にありますが、損害額や死傷者数は、事故の規模の違いから増減してグラフは上下しています。
近年、大規模プラントでは、HSE(衛生・労働安全・環境)を優先し、従業員や地域住民の安全、健康への配慮、環境負荷の低減を重視する傾向にあり、事故件数や死傷者数の低減は重要な課題になっています。

図5 過去10年の一般事故発生件数と被害状況

一方、ハインリッヒの法則<4>に見るように確率的に小規模事故から大規模事故が発生するメカニズムを考えますと、将来、大規模事故が頻発する可能性があると言えます。過去10年間におけるプラントの重大事故例<5>では、日本触媒姫路工場(215億)、三井化学岩国大竹工場(60億)、東ソー南陽事業所(70億)、三菱化学鹿島工場(207億)と大規模な損害額になっており、重大事故により企業価値を大きく損なっている<5>と指摘されています。こうした大規模事故を防ぐためには、小規模事故数を減少させることが重要であると考えます。

参考文献

<1>日本プラントメンテナンス協会、2018年度メンテナンス実態調査報告書、2019年4月
<2>経済産業省,2019年版ものづくり白書, 令和元年6月11日
<3>消防庁特殊災害室、石油コンビナート等特別防災区域の特定事業所における事故概要、平成30年
<4>ハインリッヒの法則はヒヤリハット、軽微な事故、重大な事故が一定の比率で発生するといった労働災害の経験測で、1929年 "Relation of Accident Statistics to Industrial Accident Prevention." H.W. Heinrich .PROCEEDINGS OF THE Casualty Actuarial Society 1929-1930 ,VoIume XVI Number 33--November 19, 1929, Number 34--May 9, 1930, 1930 Year Book[1] , p.170 - 174が発表されたが、その後、様々な議論が続けられている。
<5>経済産業省産業保安グループ、産業保安・製品安全のスマート化の進捗状況及び更なる保安の高度化に向けた取組、産業構造審議会保安・消費生活用製品安全分科会(第2回)資料3、平成31年3月19日

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筆者略歴

渡辺 佳枝

株式会社エクサ Smart営業本部 Smartファクトリー営業部長

第1回、第2回執筆

入社以来、技術推進部門、業務システム開発部門、コンサルティング部門、経営企画部門を経て、現職。製造業から金融業まで幅広いお客様の業務改革やシステム化構想策定、システム構築をご支援してきた実績を活かし、多様な「現場」のデジタル改革に関する提案を行う。

SFS 渡辺 佳枝

江口 隆夫

株式会社エクサ ビジネスバリュー推進室 ITコンサルタント

野村総合研究所、日本IBM コンサルティング部門などを経て、現職。博士(工学)。東京大学大学院工学研究科 非常勤講師。
製造業のお客様を中心にイノベーション、DX、スマートファクトリー領域で戦略立案・業務改革構想フェーズの実施支援を担当。

コンサルタント 江口 隆夫

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