IoTとインダストリー4.0を活用した圧縮空気システムの最適化

工場やプラントなどで圧縮空気の供給が止まれば、すべてが停止します。アクチュエーターや空圧ツールが動かず、コンベアで粉体が搬送できず、スプレーで塗布ができなくなるなど、影響は甚大です。圧縮空気システムの責任者は常に緊張状態に置かれ、決して楽な立場ではありません。

IoT（モノのインターネット）とインダストリー4.0（第4次産業革命）がこの状況を変える可能性があります。エネルギーコストの削減とメンテナンスのより効果的な管理にも貢献します。これらがエアコンプレッサー設置にどのように関連するかを解説します。

IoTとインダストリー4.0の理解

IoTは、収集したデータを通信できる「スマート」センサーを導入することです。家庭には「スマート」サーモスタットやドアベルがあります。工場では、「スマート」流量計や温度センサーが計測と報告を行います。また、信号やリクエストに応じて動作する「スマート」アクチュエーターやコントローラーも存在します。詳細については「産業用IoTが圧縮空気システムをどう強化するか」をご覧ください。

インダストリー4.0は第4次産業革命の略称で、収集されたデータを理解する高度な分析ツールを追加します。これらのツールは、監視対象デバイス上の小型コンピューター、デスクトップPC、大規模な計算能力が必要な場合はクラウド上のサーバーで動作します。

圧縮空気システム管理の課題

圧縮空気の生成と分配は複雑です。吸気側と需要側の両方で多くの要素が変化します。外気温と湿度は日中を通じて変化します。粉塵と花粉はろ過効率に影響を与えます。供給電圧でさえ許容範囲内で変動します。

空気消費量も一定ではありません。需要は生産スケジュールの変更に伴い増減します。要員レベルによって稼働機器が決まります。休憩、交代、その他の停止が需要の急激な低下を引き起こすことがあります。

さらに、圧縮空気機器には頻繁な点検と定期メンテナンスが必要です。ドレントラップの排出、フィルター交換、ベルト交換などです。これらを怠ると故障の可能性が劇的に高まります。

これらの課題に対処するため、近年の新しいエアコンプレッサー設置では多くの計装が導入されています。圧力、流量、露点、電力、ドライヤー運転、ドレントラップなど、測定されるパラメータや監視される機器は多岐にわたります。

これにより信頼性と可用性が向上します。注意が必要な時に警告が発せられ、損傷が発生する前にコンプレッサーを停止できます。可変周波数ドライブ（VFD）でコンプレッサー効率が向上し、流量計測でリークやその他の問題を特定できます。現代の圧縮空気システムはこれまで以上に信頼性が高く効率的と言えます。では、IoTとインダストリー4.0は何をもたらすのでしょうか？

エアコンプレッサー設置へのIoTとインダストリー4.0の適用

メリットは4つの領域にあります：

• リモート監視と制御
• データ取得
• 予知保全
• エネルギー消費の最適化

圧縮空気システム情報がインターネット経由で利用可能になれば、システム責任者は現場に常駐する必要がなくなります。テキストやメールでアラートを受信し、タブレットやノートPCでログインして状況を確認し、同じインターフェースからコマンドを送信できます。

改善は測定から始まりますが、従来ユーザーは自社の圧縮空気システムの運転状況についてほとんど情報を持っていませんでした。IoTデバイスは、フィルターの圧力損失からモーター温度まで、システム運転のあらゆる側面について包括的な履歴を作成できます。このようなデータが効果的な意思決定の鍵となります。

予知保全は、不必要な作業や頻度過多の作業を含む可能性のある計画保全を、「必要に応じた」メンテナンスに置き換えます。予知保全では、ソフトウェアがシステム内のすべてのコンポーネントの経年、稼働時間、状態を監視します。変化が検出されると、トレンドを分析して交換やオーバーホールの時期を判断します。これにより、計画停止をスケジュールしながら故障に対応するのではなく、コストと生産影響を最小限に抑えるよう作業を計画できます。

4つ目のメリットはエネルギー消費の最適化です。圧縮空気需要が一定であればエネルギー消費の最小化は比較的容易です。需要が変動する状況では難易度が上がりますが、「スマート」コントローラーに適したタスクです。

過去のパターンの知識と即時の需要情報を組み合わせることで、「スマート」圧縮空気システムコントローラーは、レシーバーに空気を貯めるか、コンプレッサーをオン/オフ/スロットルバックするかを判断できます。（人間でも判断可能ですが、自動システムほどの速度ではありませんし、専任の仕事になってしまいます。）その結果、真に最適化されたエネルギー効率が実現します。

負担を軽減する

コンプレッサーがスムーズに稼働し、すべてのユーザーが必要な空気を得られていても、さらに改善するプレッシャーは常にあります。エネルギーコストは常に高く、メンテナンスに多額の費用がかかっています。

エアコンプレッサー設置にIoTとインダストリー4.0技術を適用することで、これらの課題に対応できます。より多くのデータと優れた分析能力が、より迅速でより良い意思決定をもたらします。業界リーダーはこうして圧縮空気の可用性と品質を向上させながら、メンテナンス費を削減し、エネルギー料金を下げています。ご興味がおありでしたら、JH Fosterまでご相談ください。利用可能なソリューションと必要な取り組みをご説明します。