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  6. 光ファイバー、AI技術を活用した精密な異常検知により、設備・製造品の保守作業品質を向上

光ファイバー、AI技術を活用した精密な異常検知により
設備・製造品の保守作業品質を向上

FUJITSU Business Application Operational Data Management & Analytics 予兆監視モデル for 光ファイバー温度検知ソリューション(以下、ODMA予兆監視for光ファイバー)は、配管やケーブルなどの設備や製造装置に広範囲に張り巡らせた光ファイバーにより、精密かつリアルタイムな温度測定を行い、専用AIにより温度データを相関的に分析することで、精密な異常検知を行います。
大規模施設や製造現場において、ODMA予兆監視for光ファイバーを適用することで、設備・製造品の保守作業品質の課題を解決した事例をご紹介します。

適用事例1  配管の漏洩、目詰まり、腐食監視(発電所、プラントなど)

発電所やプラントなどの施設では安定稼働のために、燃料、ガスなどを送る配管の温度を測定し、その結果から異常を早期検知することが重要です。柔軟性、安全性に優れた光ファイバーを温度センサーとして使うことで、距離の長い配管などの設備に対して大規模かつ細やかな温度測定が可能になります。また、その結果を専用AIで分析し、温度変化から漏洩、目詰まり、腐食などの異常をより精密、かつリアルタイムに検知することができます。

複雑な配管の目詰まり、漏洩の検知、配管の腐食位置の特定検知 の図

課題
  • 従来のポイント式温度センサーでは、配管のように長さのある設備に対して大規模かつ精密な温度測定を行い、監視することが難しい。また多数のセンサーを設置すると、個体差や性能差が生じるため、調整や死活監視が必要となる。
  • 温度変化のしきい値を設定して監視する方法では、しきい値を超えない限り異常を検知できず、初期の異常を捉えられない可能性がある。
解決策
  • 光ファイバーを使うことで、最大6kmの光ファイバー上を10cm間隔という細かいピッチで連続的な温度測定が可能になる。一つのシステムが多数のセンサーとして利用できるため、センサーとしての管理が容易になり、安定した運用が可能になる。
  • 温度測定の結果を専用AIで分析することで、しきい値未満でも正常時とは異なる温度変化を検知し、より精密にリアルタイムで配管の漏洩、目詰まり、腐食等の異常検知と発生場所の特定が可能になる。

適用事例2  地中、地上の重要設備監視(発電所、プラントなど)

発電所やプラントでは、地中内の高電圧ケーブルなど、特殊環境下で運用する重要設備が数多くあります。そのような設備は人による頻繁な見回りが難しく、使用可能なセンサー機器も限られます。光ファイバーは電磁波や可燃性ガスの影響を受けず、防爆エリアでも使用できます。また、光ファイバーケーブルの種類によっては耐熱性も高く、重要設備に光ファイバーを敷設して温度を測定し、専用AIで分析して温度変化を監視することで、設備の異常を早期に検知し、対処することができます。

地中内の高電圧ケーブルの温度監視 の図

課題
  • 電磁波や可燃性ガスが存在するような過酷な環境条件下に設置されている設備や、地中に敷設した高電圧ケーブルに対し、人による頻繁な見回りやセンサー機器を使った常時監視が難しい。
解決策
  • 過酷な環境下でも安定して利用できる光ファイバーを高電圧ケーブルに敷設して温度を測定し、専用AIによる分析を活用することで、温度変化からの異常検知や発生場所の特定が可能。これにより、人による見回り監視の負荷を減らし、異常発生時の早期の対処が可能になる。
  • 光ファイバーによる温度変化を分析することで、装置の消耗、破損、老朽化などの度合いを把握することができ、計画的な保守保全が実施できる。

適用事例3  製造品の品質管理(食品、化学、マテリアル)

食品、化学、マテリアルなどの製造業では、加熱や乾燥の工程での温度変化が製造品の品質に影響します。加熱・乾燥などを行う装置の温度制御は、人の目視や経験によって制御されているケースも多く、品質の安定化や、改善に向けて様々な取り組みが求められます。光ファイバーを装置の重要箇所に敷設して温度を測定し、専用AIで分析することで、温度変化をリアルタイムに検知することができ、製品品質の安定化や品質改善に向けた基礎データとして活用することができます。

加熱・乾燥を行う大型装置の空間的な温度監視 の図

課題
  • 製造工程において、加熱・乾燥工程があり、温度が製造品の品質(食品であれば、食感や味、風味、工業製品であれば、品質や歩留まり)を左右するが、温度測定はサンプル的、または部分的にしか行われておらず、適切な温度管理ができていない。また、条件によっては、不良品が生産されてしまい、大量の廃棄が発生する場合がある。
  • 温度制御に課題があるが、温度の測定から改善が必要。
解決策
  • 加熱・乾燥を行う装置に光ファイバーを敷設して装置内外の温度を空間的に測定し、専用AIによる分析で温度変化をリアルタイムに検知することで、温度データの蓄積と温度制御を適切に行い、不良品の生産や品質の悪化を未然に防止できるようになる。
  • 装置そのものの異常な温度上昇を検知するなど、設備の保全監視も可能になる。

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