設備稼働率とは？算出方法から低下する要因・対策法を徹底解説

設備稼働率は、設備がどれだけ稼働しているかを表す指標です。数値が高いほど生産性と品質も高いことを表すため、重視されています。

設備稼働率を算出するには、生産量や生産可能量を求める必要があり、適切な算出方法を理解しておかなければなりません。
製造業のQCDを向上させるために、設備稼働率を向上させましょう。

本記事では、設備稼働率の算出方法と低下する要因を詳しく解説します。
AIやIoT技術などを駆使したスマートファクトリーについても解説するため、ぜひ最後までご覧ください。

設備稼働率とは

設備稼働率とは、稼働可能な設備がどの程度生産に使用されたかを表す指標です。
事業や組織がリソースを用いて生産活動を行う際の効率を見極めるために、設備稼働率が活用されます。

設備稼働率は生産性を計測する重要な指標ですが、稼働率や可動率など関連する用語がいくつも存在します。
設備稼働率について理解を深めるために、次の関連用語を確認しておきましょう。

• 稼働率とは
• 可動率とは
• 時間稼働率とは
• 性能稼働率とは
• 良品率とは
• 設備総合効率（OEE）とは

稼働率とは

稼働率とは、設備の生産能力に対してどの程度生産性を発揮できたかを示す指標です。
例えば、1日に100個製品を製造できる設備で、95個の製品を作った場合は稼働率95％です。

稼働率は、現場の設備能力や工程能力に左右されることが多いですが、市場に需要がなければ生産数が減少します。
需要が十分になければ十分な生産数を確保できず、稼働率が低下してしまうでしょう。

反対に需要が高い製品の場合は、稼働率が100％を超えるケースもあります。

可動率とは

可動率は、「べきどうりつ」と呼ばれる、製造したいときに利用できる設備の割合を示した指標です。
需要に応じた生産活動を行うためには、必要な設備がすぐに可動できなければなりません。

例えば、8時間可動させたい設備が1時間の故障によって、7時間しか可動できなかった場合は、約87％の可動率です。
稼働率のように、市場の需要やオーダー数に左右されず、数値が100％を超えることはありません。

生産設備が通常通りに運転し、必要な可動時間が確保できれば可動率は100％です。

時間稼働率とは

設備稼働率は、大きく分けて時間稼働率と性能稼働率の2種類に分類されます。
時間稼働率は、生産設備に電源が入っている時間を「生産可能な状態」として扱い、実際に生産活動が行われている時間の割合を算出した数値です。

具体的には、設備に電源が入っている負荷時間から、設備が稼働していない停止時間を引き、実質の稼働時間を負荷時間で割って算出します。
時間稼働率は、故障や段取り調整・部品交換・メンテナンスなど、さまざまな要因で低下します。

そのため、停止時間を減らすことで、時間稼働率を向上させられます。
設備の故障やメンテナンスの手間・時間を減らすために、DXによる保全計画・メンテナンス性の向上が必要です。

性能稼働率とは

性能稼働率は、設備が稼働した時間のうち、性能通りに働いた時間を算出した割合です。
生産設備に不具合が発生すれば、設備が通常通りに稼働せず、性能稼働率が低下します。

具体的には、基準となる生産の時間単位である「基準サイクルタイム」と、加工数量を掛け合わせた値を、稼働時間で割って算出します。
また正味稼働時間（稼働時間から設備本来の能力を使い切っていない時間を引いた時間）を稼働時間で割ると、性能稼働率を算出することが可能です。

性能稼働率を低下させる要因としては、「空運転」や「チョコ停」などさまざまなものがあります。

良品率とは

良品率とは、生産した製品のうち、どれだけ良品があるかを表した指標です。
具体的には、生産数から不良数を差し引いた値を、生産数で割ることで算出できます。
良品率が下がる要因として、不良と修正が原因として挙げられます。

良品率は、検品工程で不良が発見された場合に数値が変動しますが、製造過程で手直しが起きた場合も生産性が低下するため注意が必要です。
良品率を上げるだけでなく、生産性を重視して不良と手直しの数を減らすことが大切です。

設備総合効率（OEE）とは

設備総合効率（OEE）とは、「Overall Equipment Effectiveness」の略称で、生産設備や生産工程の稼働効率を図る総合評価となる指標です。
具体的には、時間稼働率と性能稼働率・良品率のすべてを掛け合わせることで求められます。

生産設備や生産工程を総合的に評価し、どの程度の生産性があるかを数値化することで、課題点や改善点を可視化します。
設備総合効率を算出することで自社の生産工程を見直せるため、生産性向上につながる施策を考案・実行しましょう。

設備稼働率の算出方法

設備稼働率の算出方法は、次のとおりです。

一定の期間で生産した生産実績を本来生産できる生産能力で割り、100％を掛けることで設備稼働率を算出できます。
設備稼働率の算出は、次の手順で行いましょう。

1. 生産量を算出する
2. 生産可能量を算出する
3. 生産量を生産可能量で割る
4. 算出した値に100を掛ける
5. 算出結果を分析する

1．生産量を算出する

設備稼働率を算出するには、まずは生産量を把握することが大切です。
生産量を把握するために、各期間で製造した生産数を記録しておきましょう。

また生産量には、対象の期間中に完成した在庫数も含めます。
例えば、自動車を製造する場合は、対象期間中の合計生産数と販売数の総計を生産量として扱います。

そのため、対象期間中に1万9,600台の自動車を生産した場合、次のような計算式で設備稼働率を算出することが可能です。

2．生産可能量を算出する

生産量を算出した後は、設備稼働率を求めるために生産可能量を把握する必要があります。
生産可能量とは本来設備や工程がポテンシャルとしての持つ生産量であり、実際に製造した生産実績とは異なります。

例えば、対象期間中に1万9,600台の自動車を製造したが、本来の生産可能量は3万5,000台だった場合の設備稼働率を求める計算式は次のとおりです。

3．生産量を生産可能量で割る

生産量と生産可能量を算出できれば、設備稼働率が求められます。
実際に製造した生産量を、設備や工程が本来製造できる予定であった生産可能量で割ることで、設備稼働率を導き出せます。

対象期間中に1万9,600台の自動車を製造し、生産可能量が3万5,000台であった場合の、設備稼働率は次のとおりです。

4．算出した値に100を掛ける

実際に製造した生産量を、生産可能量で割ると小数点以下の数値になるため、100を掛ける必要があります。
先ほど求めた「0.56」に100を掛けた数値が、設備稼働率です。

そのため、対象期間中に生産可能量3万5,000台の設備・環境で、1万9,600台を生産した場合の設備稼働率は56％です。

5．算出結果を分析する

設備稼働率を算出した後は、結果を分析する必要があります。
ただ数値を算出するのではなく、結果を基に現在の課題や生産状況を分析し、より生産性を高めるために改善策を考案しましょう。

一般的に設備稼働率85〜100％程度が適切な数値とされているため、先ほどの設備稼働率56％は生産性が低いことを意味します。
作業手順の見直しや既存システム・設備のメンテナンス、新しいシステム・設備の導入など、生産性を高めるための改善が必要です。

設備稼働率が低下する8つの要因

設備稼働率は、稼働率や良品率が低下することで減少します。
設備稼働率が低下する要因として、次の8つが挙げられます。

1. 故障ロス
2. チョコ停
3. 段取り・調整
4. 立ち上がりロス
5. 速度低下ロス
6. 不良ロス
7. 部品ロス
8. ネック工程ロス

各要因を確認して、設備稼働率が下がらないよう対策しましょう。

故障ロス

故障ロスとは、設備の故障により時間稼働率が低下することを指します。
設備が故障してから復旧するまで生産活動がストップするため、時間稼働率が低下します。

設備の故障はさまざまな要因で発生するため、まずは原因を追及しなければなりません。
原因を追及した後、復旧に向けて部品交換や設備の修理など作業を進め、早急に生産活動を再開できる体制を整えます。

復旧作業に時間がかかれば、故障ロスによる損失が大きくなり、設備稼働率も大きく減少します。

チョコ停

チョコ停とは、部品の詰まりや充填材料の補充などが原因となり、数秒から数分間の短時間作業がストップすることです。
チョコ停は頻繁に発生することが多いため、設備稼働率に大きく影響します。

軽度の不良やトラブルによって設備が停止するため、正確に記録やデータを取れていないケースも多く、改善が疎かになりやすいです。
チョコ停を改善すれば、頻繁に起きていた設備停止が無くなるため、設備稼働率を向上させられます。

段取り・調整

段取り・調整は、専用ラインではなく汎用設備や複数の品目を扱っているラインで、次の品目に取り掛かるため段取りを調整することを指します。
治具や材料を調整したり、次の品目へ向けて組み立て部品や部材を切り替えたりと、作業を切り替えるために段取りを組まなければなりません。

段取り・調整がスムーズに行われるとロスが少ないですが、多品目の製造ラインで作業する場合は、設備稼働率の低下へとつながります。
1品目を切り替える際に数秒かかっている場合でも、数日や数週間単位で考えると、設備稼働率に影響を及ぼすため対策が必要です。

立ち上がりロス

立ち上がりロスは、設備を起動させるときにかかる時間的な損失です。
昼休憩や小休憩・休日明けに設備を起動させると、立ち上がりに時間がかかります。

主に温度・流量・粘度・湿度などの条件が整わなければ、生産活動を行えない場合と、部材が手元に届かず作業ができない場合があります。
近年の設備は、立ち上がりのスピードが早くなっていますが、古い設備に依存している場合は立ち上がりロスで設備稼働率が低下するため要注意です。

速度低下ロス

速度低下ロスは、設備の動作スピードや作業員の作業スピードが低下することで、設備稼働率が低下することです。
作業員の作業スピードが遅いと、1日で製造できる生産量が低下するため、設備稼働率も減少します。

また設備に不具合やトラブルがあり、動作スピードが遅くなると、待機時間が増えてしまいます。
不良やトラブルにより、設備が一時停止した場合は設備稼働率が大きく減少するため、早急に対処しなければなりません。

ただしスピードを重視するあまり、品質が低下すると不良率が増え、良品率の低下へとつながるため注意しましょう。

不良ロス

不良ロスは、不良品や部品の不具合により、稼働率が低下することを指します。
従来の部品よりサイズや品質が異なる場合は、そのまま製品に利用できないため、取り換える手間と時間がかかります。

また作業工程で、不良品を発生させてしまった場合、修正の手間と時間がかかるため稼働率が低下してしまうのです。
また不良を発生させたタイミングでミスやトラブルに気づければ、損失は少ないですが作業を進めてから不良に気づいた場合は、大幅に時間をロスしてしまいます。

部品ロス

部品ロスは、生産活動に必要な部品が、予定通り入荷されていない場合に発生する時間的損失です。
物流トラブルや発注ミスなどにより、部品ロスが起きると製品を生産できず、入荷を待つ必要があります。

部品を他から仕入れるか他の部品で代用できれば問題ありませんが、多くの場合は規定の部品が決まっているため、入荷を待たなければなりません。
生産ラインで一つの工程で部品ロスが起きると、他工程も手待ちの状態になるため、設備稼働率が大きく減少します。

ネック工程ロス

ネック工程ロスは、前工程の作業が終了するまで待機することで生じる時間的ロスです。
製造過程でネックとなる工程があれば、全体の生産量が減少するため設備稼働率が低下します。

ネック工程ロスを解消するには、工程ごとのリソースを見直し、誰が担当しても時間内に作業を終えられるよう作業手順や内容を改良する必要があります。

設備稼働率を上げる対策法

設備稼働率を上げる対策方法は、次のとおりです。

• DXによる属人化の脱却
• lot集計によるチョコ停の改善
• 段取り替えの工夫
• スマートファクトリー化の推進

各対策方法を確認して、設備稼働率の向上に努めましょう。

DXによる属人化の脱却

DXによって属人化を脱却すれば、設備稼働率が低下する故障ロスやネック工程ロスを防げます。
作業員の能力や経験に依存する生産方法では、担当者が離職や休職した際に、作業スピードが低下してしまいます。

作業員の勘や長年のコツに依存していると、故障ロスや速度低下ロスなど、設備稼働率の低下へとつながるため対策が必要です。
製造現場でDXを実現すれば、誰が業務を担当しても一定の速度で作業を進められるため、設備稼働率の低下を防げます。

また不良やトラブルを未然に察知して予防できるため、故障ロスやネック工程ロスを防止できます。

loT集計によるチョコ停の改善

loT集計を活用すると、日々の作業データをタイムリーに集計・分析できるため、チョコ停の改善が可能です。
チョコ停が起きた前後に「どのような行動やトラブルがあったのか」をloT集計により分析できるため、改善点を明確化できます。

loT集計によりチョコ停の発生要因を明確化すれば、事前に対処して設備稼働率の低下を防げます。

段取り替えの工夫

段取り替えを工夫することで、段取り・調整にかかるロスを軽減することが可能です。
作業手順や品目を切り替える際の手順を改良することで、段取り替えにかかるスピードを向上できます。

無駄な工程や作業を無くし、段取り替えの手順を工夫して、設備稼働率を向上させましょう。

スマートファクトリー化の推進

設備稼働率を上げる対策法として、スマートファクトリー化の推進が効果的です。
スマートファクトリーとは、AIやIoT技術などを活用し、デジタルデータを元に業務管理を行う生産管理体制を指します。

スマートファクトリー化を推進すれば、業務プロセスの改善やQCD向上を実現し、組織単位での生産性を向上させられます。
設備稼働率を向上させるには、業務プロセスの改善による不良率やロス時間の削減が必要です。

設備稼働率を向上させたい方は、スマートファクトリー化を推進しましょう。

スマートファクトリーを実現するメリット6選

経済産業省が公表した「スマートファクトリーロードマップ」によると、モノづくりのスマート化の目的は次のとおりです。

引用元：「スマートファクトリーロードマップ」 – 中部経済産業局

上記のとおり、スマートファクトリーは設備稼働率を高める以外に、次のようなメリットがあります。

• 品質が向上する
• コストを削減できる
• 人材不足を解消できる
• 故障を未然に防げる
• 生産性が向上する
• リスク管理を強化できる

各メリットを確認して、スマートファクトリーを実現するべきか検討しましょう。

品質が向上する

スマートファクトリーは、AIやIoT技術などのデジタルデータを元に業務管理を徹底できるため、品質が向上します。
スマートファクトリーを実現すれば、次のような効果を得られ、品質の向上につながります。

• 不良率の低減
• 品質の安定化・ばらつきの低減
• 設計品質の向上

AIやlot技術により、不良やトラブルを事前に察知しタイムリーな生産管理を実現できるため、不良率の低減が可能です。
またヒューマンエラーや業務の属人化による品質のばらつきを低減し、安定した生産活動を実現できます。

さらにセンサーや通信機器で収集したデータを、設計データと関連づけて品質を向上できるため、設計品質を改善することも可能です。

コストを削減できる

生産コストを削減するには、現状かかっているコストを把握する必要がありますが、従来の方法では正確な数値を把握できませんでした。
スマートファクトリー化により、デジタルデータでコストを集計・分析すれば、材料の調達コストや人件費を可視化できます。

さらに各工程における不良率や稼働時間・消耗品の交換情報・エネルギー使用状況など、さまざまなデータを一元管理できます。
スマートファクトリーを実現すれば、材料費やエネルギー消費・人件費を削減できるため、大幅なコストカットが可能です。

なおスマートファクトリー化によって得られるメリットには、次のようなコストカットが挙げられます。

• 材料の使用量の削減
• 生産のためのリソースの削減
• 在庫の削減
• 設備の管理・状況把握の省力化

在庫を適切に管理できるため、過剰在庫や在庫切れを防ぎ、機会損失を防止できます。
より生産性の高い業務プロセスを構築すれば、人件費や材料費の削減も可能です。

人材不足を解消できる

少子高齢化に伴う労働人口減少により、製造業では人手不足が大きな課題です。
製造業だけでなく、各業界で人手不足が課題となっており、DXが推進されています。

スマートファクトリー化により、AIやlot技術を活用すれば、従業員のリソースを削減して業務の自動化や効率化を実現できます。
またビッグデータを活用したスキルやノウハウの標準化、ナレッジの蓄積ができるため、人手不足の解消と技術継承の円滑化が可能です。

なおスマートファクトリー化により得られる人手不足の解消に関するメリットは、次のとおりです。

• 多様な人材の活用
• 技能の継承

各従業員のスキルや特性をデータベース化し、適切な人材配置・サポートを行えば、多様な人材を活用し人材不足を解消できます。

故障を未然に防げる

スマートファクトリーは、設備のメンテナンス頻度や時期をデータ化し、適切な予防保全を実現します。
予防保全とは、連続的に機器や設備の状態を計測・監視し、劣化状態に応じた部品の交換や修理を行う保全方法のことです。

人の勘や経験による予防保全では、まだ使用できる設備や部品も交換・修理してしまう可能性があります。
反対に、すでに限界を迎えている設備すら、そのまま業務に使用してしまい、作業中に不具合や不良を出すケースも珍しくありません。

故障を未然に防ぐためには、スマートファクトリー化によって設備の異常をリアルタイムで検知し、適切なタイミングで修理・交換できる体制を整えることが大切です。

生産性が向上する

スマートファクトリー化は、AIやlot技術などのテクノロジーを活用し、生産現場のDXを推進します。
そのため、従来の方法では対応スピードが鈍化していた業務や作業を高速化させ、生産性を向上させることが可能です。

具体的なスマートファクトリー化による生産性向上のメリットは、次のとおりです。

• 設備・ヒトの稼働率の向上
• ヒトの作業の効率化、作業の削減・負担軽減
• 設備の故障に伴う稼働停止の削減
• 製品の開発・設計の自動化
• 仕様変更への対応の迅速化
• 生産ラインの設計・構築の短縮化

不要な作業を削減し、従業員の負担軽減につながるため、より高い生産性を発揮することが可能です。
また設備の故障を未然に防げるため、故障ロスやチョコ停など設備稼働率を低下させる要因を解消し、スムーズな生産活動を実現できます。

製品の開発・設計や仕様変更の対応を自動化・迅速化することで、従業員の業務効率を向上させられます。
スマートファクトリー化は、生産性向上による負担軽減にもつながる施策となるため、設備稼働率を向上させたい企業は推進しましょう。

リスク管理を強化できる

スマートファクトリーを実現するメリットは、リスク管理を強化できることです。
lot集計を活用すれば、加工・組み立て・検査・出荷など各工程におけるデータを集計し、品質の安定化を図れます。

万が一不具合やトラブルが発生した場合でも、リアルタイムで集計しているデータを確認することで、不良の発生原因を早期に特定できます。
スマートファクトリーを実現すれば、不具合やトラブルの早期発見・対処ができるため、リスク管理の強化が可能です。

設備稼働率を向上させるためにスマートファクトリーを実現しよう

設備稼働率を向上させるために、スマートファクトリーを実現しましょう。
スマートファクトリーは、生産性や品質を向上させ、従業員負担やコストを削減する施策です。

さまざまなメリットにより設備稼働率を低下させる要因を解消し、稼働率の向上へとつながります。
下記のホワイトペーパーでは、スマートファクトリーのメリットと実現を妨げる要因について解説しています。

設備稼働率を向上させて、生産性・品質を向上させたい企業は、ぜひ下記のボタンからホワイトペーパーをチェックしておきましょう。