20.　産業・化学機械と安全

20・1　化学プラント，化学プラントエンジニアリング

20・1・1　業界の現状

化学プラントや社会インフラ等のいわゆる大型鋼構造物は，維持管理を本格的な業務として捉えマネジメントしなければならない時期へと突入している．しかし，多くの場合維持管理にかかる経費を十分に措置できていない状況があるため，限られた予算を効果的に活用する方法を検討する必要がある．しかし，業種業態別に扱う設備の比率等が異なるため，統一的な対応は難しい．そこで，メンテナンスに関する実態を把握するために，（公社）日本プラントメンテナンス協会で1992年より毎年まとめられている報告書[1]を一部紹介させていただく．2016年度において，設備管理業務の重要な課題とされている上位5課題は，人材育成・確保90.3％，高経年設備対応56.7％，故障の再発・未然防止技術53.5％，保全のマネジメント48.8％，保全データの活用・分析43.3％である．この順位は，多少の入れ替えはあるものの10年前と同じである．上位2課題に関しては，10年前より10％程度上昇している．さらに，社内組織に保全部門を設置している割合が約85～90％で，その従業員が全従業員に占める割合が8.5％である．製造部門50.5％，事務・間接部門28.2％，その他12.8％であることから，保全部門の割合がそれほど多くはないのが現状である．

近年，このような維持管理の世界でも「アセットマネジメント」という言葉が流行りつつあるが，“マネジメントするシステム”という枠組みで把握し，戦略的なシステムとして捉えようとする考えが定着していないのが現状である[2]．また，基本的なメンテナンスの考え方・心構えをもう一度確認し取り組む必要がある．それは，壊れたら直すという「事後保全」から日々の点検等でやりくりするという「予防保全」への切替である．土木構造物のメンテナンスの専門家でおられる阿部氏の言葉をお借りすると，「メンテナンスは子育てだ」である[3]．子供の成長のように，日々の生活の中でその様子を見ながら手間をかけ対処し最善を尽くす，この考えがまさに予防保全の根底にあると私も同じように感じるところである．

このように，現場の保全技術部門は，現状の維持管理業務に必死に対応しているが，維持管理に対する全体（全員）としての考え方・意識，システム，マネジメント等がまだまだ成長していないために，経年劣化はもちろん急激な劣化損傷に対処する方策が深く議論されていない．2020年東京オリンピックを見据え，産官学がスクラムを組み日本発信の維持管理システムを確立したいものである．

〔伊藤　大輔　横浜国立大学〕

20・1・2　食の安全を担う食品機械

20・1・2・1 食品生産機械設備の現状

食の安全は健康で健全な生活を営むために必要な条件である．近年の食品事情はここ数十年の間に豊富な加工食品の種類，全国的な流通の発展による生産量の拡大，設備の自動大型化が進み，生産機械，システムはより複雑化してきている．このような現状を受け，食の安全を担保する生産機械，システムはどうあるべきかを論ずる場の必要性が求められている．

20・1・2・2 食の安全の条件

食の安全は生産する食品内に，人に危害を生じさせる物質（菌・毒物・薬物・前生産食品の汚れ・生産工程内から持込まれる異物など）が存在しないことで成立する．すなわち生産前の食品機械，ラインの食品接触部分が十分に洗浄・殺菌されている事が重要となる．まず食の安全を脅かす最も大きな問題食中毒事故に対し食品機械がどうあるべきかについて考えて行く．前述したように食品機械に必要とされる条件は色々あるが十分に洗浄が可能であることが第一と考えるべきである．機械設計に課せられた条件を上げてみる．

20・1・2・3 食品機械設計に課せられた条件

近年の食品機械は機能を追求するあまり，機械内部構造がより複雑化している．構造の複雑化は衛生性（洗浄・殺菌性）を難しくさせてしまう傾向にある．

洗浄殺菌性及び部品脱落・欠落など異物混入防止性を高めるために

1. 機械内部の接液部表面をバフ研磨仕上げとし汚れの付着性を弱め洗浄性を高くする．
2. 機械内部の構造は簡素化し部品点数を最小に抑える．
3. 部品の接続部分に使用するパッキンは固定シールを採用しできるだけ摺動シールは避けるようにする．
4. 機械内部における液の流れ速度を一定に保持し，淀みの発生を抑えるようにする．
5. 機械に問題が発生した時すぐに発見できるシステムを設け問題を最小限に抑える．
6. 部品の取り付けに必要なネジ等の部品は最小限に抑えかつ運転中の振動により脱落しにくい気候とする．
7. 手洗浄時に行う機械の分解組み立てが容易であること．

以上食品機械の衛生性を担保するための最低限必要な基本条件であるが，これで100％食の安全を得ること（完全な洗浄）は期待できない．機械内面（食品接触部分）に付着する汚れ（前生産した食品の残渣物）は複雑な成分構成をしているものが多く存在し，全てに通じる洗浄方法はないと言えるかもしれない．食品機械側でできること，できないことがあり，洗浄技術の難しさが存在する．実際の汚れに対し必要な洗浄条件を設定し確認する．その設定した条件が洗浄方法となる．（バリデーションの考え）

20・1・2・4 洗浄そのものについて考えて行く．

洗浄は一見簡単なように思われるが，実は難解な問題が山積みされている．その問題とは

1. 洗浄の限度の問題
   洗えば洗うほど汚れはなくなるが，汚れがゼロになることはない．限度が存在する．商業目的の食品生産において洗浄に必要以上多くの時間，コストをかけることは生産活動ができなくなり無意味である．商業的な限度は生産する食品により異なり，食品生産者にゆだねられているのが現状である．
2. 残留汚れの検証方法の問題
   汚れの検証方法は色々あり，その方法によっても汚れの検出度合いに違いが出てくる．食品企業では日常的に菌の検査を実施しているが，汚れの残存検査は実施されてないように見られる．菌は汚れのあるところに生じ，増殖するので大きな問題となり得る．対策は後述するが洗浄バリデーション（注1）の実施が有効となる．
3. 許容残留汚れ量の問題
   食品業界には汚れ残留量に対する規定と言うものがない．それぞれのメーカーに対応がゆだねられている．食の安全を保つためにどこまで洗えば良いのか非常に難しい問題である．

20・1・2・5 食の安全に対しすべきこと

全ての機械について言えることであるが，完璧という機械は存在しないといえる．問題は大小の違いはあれ必ず起きている．機械は単独に存在しているように見えるが，周りに存在するもの，システムと密接な関わりがあり，それらが調和することで成立している．食品生産設備は機械の作り手，使い手，管理する手それぞれが，ばらばらでなく共通の認識，食の安全と言う目的に向かい，最適な道を探すことが重要であり，このことを探し続けることが何よりも大切となってくる．

それぞれの役割

作り手の役割：食品機械としての条件はもちろん機械の前後，生産設備全体を見て設計

使い手の役割：日常運転状態を観察し起こる可能性のある問題点を未然に発見

管理の手の役割：作業者の教育，問題発生時における総合的な視点での判断及び原因追求及び対処

優秀な機械が単独で存在しても周りと調和がとれていない場合，例えばサニタリーラインなのに一般ステンレス管が，しかもねじ込み継手を採用している場合，機械はサニタリー性を重視したものでも全体として統一がなく，システムの中で一番低いレベルとして見なされる．

注1　バリデーションについて

バリデーションとは科学的に実証された理論，又は実験的に検証された事実をもとに製品及び製造設備システムを計画，設計，実施確認することで製品の安全性を保証するシステム

20・1・2・6 今後の食品設備産業業界

おいしく安全な食品を生産する食品業界はますます発展し続ける分野である．中でも加工食品の割合は年々伸びており，それを担う食品製造設備のサニタリー（衛生）技術の進化が求め続けられている．現在までは欧米の技術に頼ることが多くあったが，日本独自の食文化に適合した基準作り，技術の改善・開発が始まってきた．今後，官学民一体化し技術革新研究に期待するものである．

〔今道　純利　今道コンサルタント事務所〕

20・1・3　CO₂フリー水素関連

再生可能エネルギーは，エネルギー自給率の向上に寄与するだけなく，CO₂削減の効果も期待され，日本においては2030年までには年間発電電力量に占める再生可能エネルギーの割合を22～24％程度まで最大限に導入する方向で検討が進められている[1]．大量の再生可能エネルギーを季節や場所を問わず効率的に利用するための技術として，太陽光発電や風力発電などで得られる電気エネルギーを水素（以下，CO₂フリー水素）として貯蔵・輸送・利用する技術が挙げられる．そして，水素の長期間貯蔵や長距離輸送等を安定かつ効率的に行う技術として，有機ハイドライド，アンモニア等に代表される化学物質へ変換・利用する技術の研究開発が国内外で進められている．

平成28年6月13日～16日にスペインのサラゴサにて，水素エネルギーに関する国際会議（The 21^st World Hydrogen Energy Conference 2016: WHEC 2016）が開催され，約50の地域からの参加者による約600件の講演がなされた．水素の貯蔵（化学キャリア，水素化物）に関する研究の口頭発表件数は46件と比較的多く，有機ハイドライド（Liquid Organic Hydrogen Carriers; LOHC）の製造・利用技術については，ペルヒドロ-ジベンジルトルエン（perhydro-dibenzyltoluene, H18-DBT）の製造・利用に関する研究発表が多く見られた．H18-DBTの質量水素密度は6.2重量％であり，脱水素反応で生成されるジベンジルトルエン（dibenzyltoluene, H0-DBT）は熱媒油として良く知られており，その沸点が390℃とトルエンの沸点に比べて高く，引火性も低く，さらに好ましい毒性プロファイルを有している点から注目されている[2]．ディーゼル燃料に類似した物性を有するH0-DBT/H18-DBT系の貯蔵・輸送について既存のインフラ設備が利用できることも魅力的である．しかし，粘性が比較的高いので，反応器の温度操作などに関する技術的課題も指摘されている．

そして，国内外において，エネルギーキャリアとしてのアンモニアへの注目度が上昇していると思われる．アンモニアは世界で年間約1.7億トン生産され，その生産，輸送，貯蔵方法およびハンドリング技術は確立している．また，常温8.5気圧で液化するため，液化石油ガス（LPG）と同じく貯蔵・輸送に優れている．アンモニアの質量水素密度は17.8重量％と前述のH18-DBTに比べて高い．再生可能エネルギー由来のCO₂フリー水素を使用したアンモニア合成については，再生可能エネルギー供給の観点からアンモニア製造プラントの大型化には限界があり，そして低い原料ガス圧力に対応できるプロセスが求められている．

米国・ミネソタの研究グループは鉄系触媒を用いたハーバー・ボッシュ法に基づく小規模アンモニア製造プラントを開発し，実証試験を通して最適な運転操作条件を検討している[3]．また国内では，科学技術振興機構（JST）の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「エネルギーキャリア」において，既存の商業プロセスの運転操作温度より低い温度で高活性を示すアンモニア合成触媒の研究開発が進められている．さらに，産業技術総合研究所・福島再生可能エネルギー研究所において小規模プラントを設置し，開発触媒を用いたアンモニア合成プロセスの実証試験を実施することが計画されている．

このようなCO₂フリー水素を使用したアンモニア合成プロセス技術の社会実装を検討するためには，トータルシステムの視点に基づくコストならびにCO₂排出量の評価が必要とされている．トータルシステムの評価手法としてライフサイクルアセスメント（LCA）の適用は重要であり，今後，前述のような新規プロセス技術をより正確に理解するためには，プロセスの検討も出来るLCA専門家が増え，詳細なデータが蓄積されることが期待されている[4]．

〔松本　秀行　産業技術総合研究所〕

20・2　建設機械

20・2・1　業界の現状

内閣府の2017年1月機械受注実績報告は，「機械受注は，持ち直しの動きに足踏みがみられる」である．昨年の現状報告同様，図1に同HPの統計データをグラフ化したものを示す．設備投資に先行する機械受注は，今後も緩やかながらも増加基調を辿ると予想される．1月に就任した米トランプ大統領の施策の余波や為替の先行きには，期待もあるが懸念する声もある．一方，アジア新興諸国等の海外情勢は好転しており，日本経済にとってはプラス要因となっている．

このような中，我が国においては少子高齢化に伴う人手不足等に対応し，また強い経済を生み出すためにも，イノベーションを喚起し，先端的な研究開発等を進める必要性がある．そのための鍵として第四次産業革命への対応がある．AIやIoT等の新しい技術を様々な分野に活用することにより，生産性の向上，新たな収益源や付加価値を創出することである．自動走行やロボット等において更なる進歩，新たなる展開が期待される．

このような新しい技術の開発は勿論のこととし，既存技術においても時代のニーズに即した形でAIやIoT等の技術を適用することにより，新しい価値を見出すことも重要である．国内外の機械需要の維持・増加の継続のためにも，部門としても，国内・国際的な安全，保全，保守基準などの技術で産業機械の付加価値向上の推進を担っていく必要があると考えている．

〔三友　信夫　日本大学〕

20・2・2　建設・鉱山機械

（一社）日本建設機械工業会の統計によると，2016年暦年の建設機械の出荷金額は2兆1 428億円（対前年比7.4％減）となり，総合計で2年連続の減少となった．内訳では，内需は安定した建設投資の下支えがあるものの，主力の油圧ショベルで排ガス規制の生産猶予期限終了に伴う旧型機需要の反動減に加え，ミニショベル及びホイールローダも小型クラスの排ガス規制関連の反動減等により9 637億円（対前年比4.3％減）で減少となった．外需は北米向けの住宅建設が堅調なものの，鉱山やエネルギー関連が低調に推移することに加え資源開発国向け，アジア・中近東向けの需要の減少により外需全体として1兆1 790億円（対前年比9.7％減）と減少した．

2017年の内需は，東京五輪等の建設投資や震災復興等の需要が継続し，前述の排ガス規制関連反動減が底打ちすると見込まれることから2016年度並となり減少傾向に歯止めがかかると予想される．2017年の外需は，北米は堅調に推移し中国やその他地域の需要回復が見込まれるため，3年振りに増加すると予想される．

建設・鉱山機械の需要は足踏み状態が続き大幅な改善は見込めないがメーカー各社は技術トレンドである「環境対応」と「ICT（Information and Communication Technology）活用」に注力している．環境対応では日本，北米，欧州で2014年から順次適用が始まっている新排出ガス規制適合車を市場導入している．その一方で燃料品質に差がある排ガス規制地域外でも故障せず稼働可能な新排出ガス規制適合車の中古車市場への対策が各社の課題である．

ICT活用では，国土交通省が2015年12月に発表した「i-Construction」により急速に普及したICT建機を活用した施工現場の管理への応用がメーカー各社で進んでいる．具体例として2015年2月から国内で展開している建設現場向けソリューション事業「スマートコンストラクション」は国が提唱する「i-Construction」の基準に準拠するだけでなくオープンイノベーションも積極的に活用することで安全および生産性向上のために最適な手段を提供している．以下に2つの事例を示す．

①3次元測量サービスを全国のパートナー測量会社へ委託実施．2016年9月から全国のパートナー測量会社と協力し3次元高精度測量のニーズに迅速に対応している．関連データの処理，保管にはクラウドプラットフォーム「KomConnect」を活用し安全で生産性の高い建設現場の実現に貢献．

②3次元水中測量技術を有するサプライヤーとの協業．

2016年12月からリモコンボートによる高精度な3次元水中測量の協業を開始．「KomConnect」により水底の3次元測量データは陸地のデータと結合されるため，浚渫と河道掘削が組み合わさった施工現場でも施工進捗，土量の一元管理が可能．

〔木下　茂　コマツ〕

20・2・3　小型船舶の安全対策

本稿では，小型船舶の事故発生状況と事故の原因，さらに事故防止に向けた近年の取り組みについて紹介する．

海上保安庁が2016年に把握した船舶事故隻数は，2001年から開始した現在の統計手法では過去最少となる2 014隻であった．これまでの安全対策が功を奏しプレジャーボートの事故隻数が大きく減少したものの，船舶事故に伴う死者・行方不明者数は前年比8人増の56人であった．なお，これらの船舶事故を船舶種類別にみると，依然として小型船舶による事故が約8割を占めており（1 573隻），その内訳はプレジャーボートが878隻（前年比57隻減），漁船が630隻（同30隻増）である[1]．

一方，プレジャーボート・漁船からの海中転落による死者・行方不明者数は，全体の65％を占めている．ライフジャケットを着用していれば海中転落時の生存率が向上するが，これまでプレジャーボートや航行中の漁船においては，ライフジャケットの着用が義務づけられていなかった．

そこで，国土交通省は，2017年2月1日，船舶職員及び小型船舶操縦者法施行規則の一部を改正する省令を公布し，2018年2月1日以降は，小型船舶の船室外の甲板上では，原則全ての乗船者にライフジャケットを着用させることが，船長に義務づけられることとなった[2]．また，これまでは着用しにくかったライフジャケットも従来の固形式（チョッキ式）だけでなく空気密封式，膨張式（首掛け式，ベルト式）など，軽く着やすいものが開発されつつある[3]．

このような取り組みが，小型船舶の利便性と安全性の向上につながることが期待される．

〔吉村　健志　（独）海上技術安全研究所〕

 

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