U
「設備が壊れてから直す」だけじゃないんですね。保全方式の違い、試験でどこまで問われるのか気になります。
設備保全とは何か——3つの目的から理解する
設備保全とは、生産設備を適切な状態に維持・管理する活動全体を指します。目的は大きく3つに整理されます。
「壊れてから直す」という後ろ向きな発想から、「壊れない仕組みをつくる」という前向きな発想への転換——これが現代の設備保全の本質です。試験でも、各保全方式の特徴と使い分けが問われます。まずは全体像を把握しましょう。
保全方式の全体マップ
| 保全方式 | 英語略称 | 基本概念 | 特徴・向いている設備 |
|---|---|---|---|
| 予防保全（PM） | Preventive Maintenance | 故障が起きる前に計画的に保全を実施 | 高頻度稼働・故障コストが大きい設備 |
| 事後保全（BM） | Breakdown Maintenance | 故障が発生してから修理・交換 | 低故障リスク・代替機がある設備 |
| 改良保全（CM） | Corrective Maintenance | 設備の改造・改良により保全性・信頼性を向上 | 設計上の弱点がある設備 |
| 保全予防（MP） | Maintenance Prevention | 設計段階から保全しやすい設備をつくる | 新規設備の設計時 |
予防保全（PM）の2つのアプローチ：TBMとCBM
予防保全は、さらに「いつ保全するか」の基準によって2つに分かれます。
TBM時間基準保全（Time-Based Maintenance）
一定の時間間隔（使用時間・暦時間）で保全を実施する方式。設備の使用時間に基づいてあらかじめ保全スケジュールを決めておきます。
- メリット：計画的に保全できる、設備の状態を問わず実施するため確実性が高い
- デメリット：まだ使える部品を交換してしまうオーバーメンテナンスになりやすい、保全コストが高い
- 代表例：車の定期点検（6ヶ月ごと）、航空機の飛行時間ベースの部品交換
CBM状態基準保全（Condition-Based Maintenance）
設備の状態（振動・温度・油脂の劣化度など）を継続的に監視・測定し、劣化の兆候を検知したときに保全を実施する方式です。予知保全（Predictive Maintenance）とも呼ばれます。
- メリット：実際の劣化状態に基づくため、無駄な保全を減らせる。設備を使い切れる
- デメリット：状態監視のためのセンサー・システム投資が必要。分析技術が求められる
- 代表例：振動センサーによる軸受の異常検知、油分析による潤滑油の劣化監視
改良保全（CM）——保全そのものを不要にする発想
改良保全は、「故障しやすい部分」や「保全しにくい部分」を設計上・構造上から改善して、設備の信頼性・保全性を根本的に高める活動です。故障が繰り返されるときに「なぜ故障するのか」を掘り下げ、設備そのものを変えていきます。
| 改善の方向性 | 具体例 |
|---|---|
| 信頼性向上（故障しにくくする） | 材料の高強度化、冷却システムの改良、防塵・防水対策の追加 |
| 保全性向上（直しやすくする） | 部品の標準化、アクセスパネルの設置、工具なしで交換できる設計への変更 |
| 操作性向上（使いやすくする） | インターロック機構の追加、エラー表示の改善 |
TPM（全員参加の生産保全）——保全を現場に返す
TPM（Total Productive Maintenance）は、1971年に日本プラントメンテナンス協会（JIPM）が提唱した生産保全の体系です。「保全はメンテナンス専門部門の仕事」という考え方を覆し、生産オペレーターを含む全員が保全活動に参加することを基本思想としています。
「Total」には3つの意味が込められています。
- 設備の総合効率化（設備効率の最大化）
- 全員参加（オペレーターから経営者まで）
- 総合的な保全活動（PM・BM・CM・MPを統合）
TPMの8本柱（試験頻出）
| 柱 | 活動内容 | 担当 |
|---|---|---|
| ① 個別改善 | 設備の6大ロス（故障・段取り・速度低下・チョコ停・不良・立上げ）を個別に撲滅する | 専門スタッフ＋オペレーター |
| ② 自主保全 | オペレーターが「自分の設備は自分で守る」という意識で日常点検・清掃・給油を行う | オペレーター |
| ③ 計画保全 | 保全部門が計画的・体系的に予防保全・事後保全を実施する | 保全部門 |
| ④ 品質保全 | 不良をゼロにするための設備・工程条件管理 | 品質管理部門 |
| ⑤ 開発・初期管理 | 新設備・新製品の立上げロスをゼロにする（MP設計） | 設計・開発部門 |
| ⑥ 教育・訓練 | 知識・技能の不足を補い、自主保全・計画保全を支える人材を育てる | 全部門 |
| ⑦ 管理間接部門のTPM | 生産を支援する管理・間接部門の効率化と損失ゼロ活動 | 間接部門 |
| ⑧ 安全・衛生・環境 | 災害ゼロ・公害ゼロを目指す職場環境づくり | 全部門 |
設備の6大ロスとOEE（設備総合効率）
TPMでは設備効率を低下させる損失を6種類に分類し、それぞれをゼロに近づけることを目標にします。
| ロス分類 | 内容 | 例 |
|---|---|---|
| ① 故障ロス | 突発的な故障による停止時間 | モーター焼損による1時間の生産停止 |
| ② 段取り・調整ロス | 品種切替時の段取り・調整時間 | 金型交換に3時間かかる |
| ③ 刃具交換ロス | 刃具・工具の交換・調整による停止 | ドリル折損による交換時間 |
| ④ 立上げロス | 生産開始時の不安定期間の損失 | 機械暖機運転中の不良品発生 |
| ⑤ チョコ停・空転ロス | 短時間の停止・空転による損失 | ワーク詰まりによる数秒の停止が頻発 |
| ⑥ 速度低下ロス | 設計速度より遅く稼働することによる損失 | 振動を恐れて設計速度の70%で運転 |
さらに「⑦ 不良・手直しロス」「⑧ 初期収率ロス」を加えて8大ロスとする場合もあります。
OEE（設備総合効率）= 時間稼働率 × 性能稼働率 × 良品率
- 時間稼働率＝（負荷時間－停止時間）÷ 負荷時間 × 100
- 性能稼働率＝ 実際のサイクルタイム ÷ 理論サイクルタイム × 100（速度ロスを反映）
- 良品率＝ 良品数 ÷ 生産数 × 100
世界クラスのOEEは85%以上と言われています。
MTBF・MTTRの管理指標——信頼性と保全性を数値で語る
| 指標 | 正式名称 | 意味 | 高いほど |
|---|---|---|---|
| MTBF | Mean Time Between Failures（平均故障間隔） | 故障と故障の間の平均稼働時間 | 良い（信頼性が高い） |
| MTTR | Mean Time To Repair（平均修復時間） | 故障発生から修理完了までの平均時間 | 悪い（保全性が低い） |
| アベイラビリティ（稼働率） | Availability | MTBF÷（MTBF＋MTTR） | 良い（総合的な設備可用性が高い） |
ある設備の1ヶ月間のデータ：稼働時間200時間、故障5回発生、合計修理時間10時間
- MTBF＝200時間 ÷ 5回＝40時間/回
- MTTR＝10時間 ÷ 5回＝2時間/回
- アベイラビリティ＝40 ÷（40＋2）＝約95.2%
バスタブ曲線——設備の一生と故障率の変化
設備・部品の故障率は、使用期間によって特徴的な変化パターンを示します。その形がバスタブ（浴槽）に似ていることから「バスタブ曲線」と呼ばれます。
| 期間 | 故障の種類 | 特徴 | 対策 |
|---|---|---|---|
| 初期故障期 | 初期不良 | 設計・製造上の欠陥や使用環境との不適合が原因。使用とともに故障率が低下 | 慣らし運転（バーンイン）・品質確認検査 |
| 偶発故障期 | 偶発故障 | 故障率が低く安定している。予測困難なランダムな故障 | 事後保全（BM）で対応することも多い |
| 摩耗故障期 | 経年劣化故障 | 老化・摩耗・疲労による故障率の増加。使用期間が長いほど故障しやすい | 予防保全（TBM/CBM）・設備更新の計画 |
保全方式の選択基準——どれを選ぶか？
保全方式の選択は「設備の重要度」と「保全コスト」のトレードオフで決まります。
| 基準 | 予防保全（PM） | 事後保全（BM） | 改良保全（CM） |
|---|---|---|---|
| 設備の重要度 | 高い（停止が致命的） | 低い（停止しても代替可能） | 繰り返し故障する設備 |
| 保全コスト | 高いが計画的 | 低いが突発的コストあり | 初期投資が必要 |
| 故障パターン | 定期的・予測可能 | ランダム・低頻度 | 繰り返しパターンがある |
| 具体例 | 主要生産ライン・安全関連設備 | 補助装置・蛍光灯 | 特定部位が繰り返し故障する設備 |
自主保全の7ステップ——TPMの核心
TPMの中核である自主保全活動は、以下の7段階で展開されます。
| ステップ | 活動内容 | 目的 |
|---|---|---|
| Step 1初期清掃 | 設備を徹底的に清掃し、すべての不具合箇所（汚れ・ゆるみ・傷・油漏れ等）を発見・解消する | 「清掃は点検なり」——清掃を通じて設備の正常状態を知る |
| Step 2発生源・困難箇所対策 | 汚れの発生源を断ち、掃除・給油・点検しにくい箇所を改善する | 清掃・給油の時間を短縮し、継続できる体制をつくる |
| Step 3清掃・給油・増し締め基準の作成 | 清掃・給油・ボルト点検の基準を時間・部位・方法を明示して文書化する | 標準化により誰でも同じ保全ができる状態にする |
| Step 4総点検 | 機構・油圧・空気圧・電気・駆動系などの点検スキルを教育し、設備全体を総点検する | 微欠陥を発見・復元する能力を全員が持つ |
| Step 5自主点検 | Step3の基準とStep4の結果を統合し、自主点検チェックシートを完成させる | 日常点検の定着化 |
| Step 6標準化 | 職場全体の清掃・整理整頓・安全・品質などの標準を整備する | 職場全体を高い水準で維持管理する |
| Step 7自主管理の徹底 | 自主的に目標を設定し改善活動を継続する職場文化をつくる | 改善を継続できる組織能力の向上 |
保全費用と最適保全の考え方
保全に関わるコストは2種類に分けられます。
- 保全費用：予防保全・計画保全に投資するコスト（増やすほど故障が減る）
- 故障損失費用：故障による生産停止・廃棄・修理のコスト（保全を増やすほど減る）
この2つのコストを合計した「総コスト」を最小化する点が最適保全水準です。
保全費用を増やすと故障損失が減りますが、あるレベルを超えると保全費用の増加が故障損失の減少を上回り、総コストが増えてしまいます。この「最適点」を意識することが、経営的な保全管理の本質です。
よく出る過去問パターンと解き方
まとめ——試験直前チェックポイント
| テーマ | 必ず覚えること |
|---|---|
| 保全方式4種 | PM（予防保全）・BM（事後保全）・CM（改良保全）・MP（保全予防）の定義と使い分け |
| TBMとCBM | 時間基準保全＝定期実施、状態基準保全＝状態監視による実施（予知保全） |
| TPMの8本柱 | ①個別改善②自主保全③計画保全④品質保全⑤開発初期管理⑥教育訓練⑦管理間接⑧安全衛生環境 |
| MTBF・MTTR | MTBF＝平均故障間隔（長いほど良い）、MTTR＝平均修復時間（短いほど良い） |
| OEE | 時間稼働率 × 性能稼働率 × 良品率＝設備総合効率 |
| 6大ロス | 故障・段取り調整・刃具交換・立上げ・チョコ停空転・速度低下 |
| バスタブ曲線 | 初期故障期→偶発故障期→摩耗故障期の3段階 |
設備保全は「コストか、投資か」という視点で理解すると深く定着します。保全に投資することで生産性が向上し、故障による突発的なロスが減る——その経営的な意味まで理解していると、事例問題でも応用がきくようになります。次は生産管理の中でも試験頻出の「JIT生産方式・トヨタ生産方式」を学んでいきましょう。
