　主な用途になるのが、工場や発電機で用いられているモーターやポンプなどアクチュエータ系設備の異常監視だ。設備の異常監視では、加速度センサーを組み付けて振動を測定する手法も提案されている。しかし「設備を停止したり、改造したりする必要がある。できれば停止も改造もしたくないというニーズは強く、そこで音を使った非接触センシングを行うことにした」（日立パワーソリューションズの担当者）という。

　ただし、音による非接触センシングでは、マイクの近くにいる作業者の話し声や、自動車の走行音などの外乱が大きな課題となる。今回のリアルタイム騒音監視システムでは、正常時稼働音の周波数情報を事前登録しておき、測定しているデータが正常時稼働音と比べて異なる度合いを異常尺度として機械学習によって計算し、一定のしきい値を超過した場合に異常と判定するようにしている。そして、この異常尺度の推移を監視して、継続的に異常尺度が増加している場合にのみ「設備に異常発生の可能性あり」と診断するようにしている。「突発的な音の影響で異常尺度が増加する場合もあるが、その場合は継続的に異常尺度が増加したままにはならない。設備由来の場合は、異常音が連続的に発生し、異常尺度の増加が継続する」（同担当者）。

測定データに機械学習を適用して非接触センシングで異常診断を実現（クリックで拡大）出典：日立パワーソリューションズ

　また、異常尺度を利用すれば、対象騒音の評価に障害となる外乱の発生時間帯を識別させて、突発的な周囲騒音（評価対象外音）がある中でも正常稼働音の発生状況を効果的に評価することができる。

評価対象外音の自動識別と分離の仕組み（クリックで拡大）出典：日立パワーソリューションズ

　設備の異常監視と異なる用途としては、工場や発電所などの周辺への環境問題になる騒音の測定だ。敷地境界にシステムを設置することで騒音を常時監視できることに加え、機械学習に基づく外乱の自動識別と分離が効果を発揮する。

「リアルタイム騒音監視システム」の用途。設備の異常監視に加え、周辺への騒音の監視が可能になる（クリックで拡大）出典：日立パワーソリューションズ

　日立パワーソリューションズは、1977年に社内組織として「防音エンジニアリングセンタ」を設立し、工場や発電所を対象とした騒音課題に対する「防音エンジニアリング」を提供してきた。2019年までに800件以上の業務を実施しており、これらのうち6～7割が発電所、残りが工場向けになっている。「この音のプロ集団としての知見とノウハウがあってこそ、異常診断に必要な音声データの前処理や機械学習エンジンの開発などが可能になった。先行顧客としてプロセス系の製造業企業でのPoC（概念実証）を進めており、今後も製造業を中心に提案を進めていきたい」（同担当者）としている。

故障予知は前提、“真の予兆保全”を実現するために必要になるもの
2017年はIoTやAI技術の進展により、大型機械や設備の故障予知や予兆保全への取り組みが加速した1年となった。2018年は故障予知などを前提とした、センシングやデータ管理などが進み、予兆保全に関する各種製品開発やソリューションが数多く登場する見込みだ。
製造業のサービス化、予兆保全は単なる「はじめの一歩」
製造業の産業構造を大きく変えるといわれている「第4次産業革命」。しかし、そこで語られることは抽象的で、いまいちピンと来ません。本連載では、そうした疑問を解消するため、第4次産業革命で起きていることや、必要となることについて分かりやすくお伝えするつもりです。第7回は、前回に引き続き「製造業のサービス化」についてご紹介します。
設備停止が命取りになる装置産業、日本製紙が予知保全に取り組むまで
「メンテナンス・レジリエンスTOKYO 2019」（2019年7月24～26日、東京ビッグサイト）のモノづくり特別講演会に、日本製紙北海道工場白老事業所工務部長代理兼白老電装課長である藤山道博氏が登壇。「製紙工場における設備保全の取り組みとIoT（モノのインターネット）活用」をテーマに独自の保全ソリューション「e-無線巡回」を導入した効果や、今後の取り組みを紹介した。
産業機械のIoT化に対応、電力や振動の遠隔監視機能を搭載した小形ギヤモーター
椿本チエインは、コンベヤーなどの稼働状況の遠隔監視機能を搭載した「つばき小形ギヤモータ IoT対応自己遮断仕様」を発売した。電力、温度、振動センサーを搭載したユニットを汎用ギヤモーターに付加している。
ブラックボックスではない故障予知、ISIDがノンプログラミング開発環境で実現
電通国際情報サービス（ISID）は、「第3回スマート工場EXPO」において、故障予知に特化したビッグデータ分析プラットフォーム「PDX」を展示した。同月から本格展開を始めている。
サーボモーターのトルク波形を使って異常検知、AIと組み合わせて予知保全に
安川電機は、「TECHNO-FRONTIER 2018（テクノフロンティア2018）」において、サーボモーターから得た情報を用いた異常検知システムを展示した。同社が2017年10月に発表したスマート工場の新コンセプト「i3-Mechatronics」に向けて、サーボモーターを手掛けるモーションコントロール事業部としての取り組みを示したものだ。