構造ヘルスモニタリング市場 サイズと展望 2025-2033

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構造ヘルスモニタリング市場の成長要因

従来の方法と比較した構造ヘルスモニタリングの効率性

稼働中の構造物の構造健全性と性能をリアルタイムで評価する方法は、時とともに大きく普及してきました。構造ヘルスモニタリング（SHM）は、定期保守点検を状態基準保全に置き換えることで、人手によるメンテナンスへの依存度を低減します。また、構造物の状態は、従来、視覚補助装置や非破壊検査（NDT）によって検査されていました。これらの方法には、光学的な到達範囲の制限、検査の不均一性、潜在的な脅威の認識漏れなど、限界がありました。

SHMは、センサーを用いて構造物の耐用年数中の様々な期間にデータを収集・分析します。これにより、システムに生じた損傷や劣化の程度を把握・特定することができます。さらに、建物の修理・メンテナンスの必要性を判断することで、恒久的な構造損傷を回避し、ひいては事故を防ぐことにも役立ちます。このように、非破壊検査や目視検査といった従来の方法よりもSHMの有効性が高いことが、世界市場の成長を牽引しています。

センサー技術の発展

構造ヘルスモニタリングは、センサーを用いたリアルタイムデータ収集を通じて構造物の状態を継続的に監視するために実装・開発されてきました。SHMアプリケーションには、様々な無線および有線センサーが利用されており、継続的な進化とアップグレードが進められています。SHMに使用されるセンサーの種類には、ロードセル、線形可変差動変圧器（LVDT）、光ファイバーセンサー、振動ワイヤトランスデューサー、ひずみゲージ、温度センサー、傾斜計などがあります。SHM向けセンサー開発に携わる大手企業は、より正確なデータを収集し、より優れた構造解析を行うための新技術の導入に注力しています。

• 例えば、日本に本社を置く株式会社東芝は、橋梁を走行する車両によって発生する弾性波の振動を利用して、ひび割れの位置を監視しています。この方法はアコースティックエミッション（A.E.）法と呼ばれ、A.E.センサーを用いて固体内部を検査するために放出される波を測定します。この方法は、雨滴が路面に衝突して発生する弾性波の測定にも有効であることが証明されています。このようなセンサー技術の進歩は、世界市場の成長を牽引しています。

市場の制約

高い導入コスト

構造ヘルスモニタリングの設置および導入コストは、他の土木インフラ状態監視方法と比較して比較的高額です。これらのコストの大部分は、エンジニアリングと、SHMシステムを構造物に組み込む際に利用可能なリソースの不足に関連しています。

• 例えば、構造ヘルスモニタリングの費用便益分析に関する報告書によると、2D加速度計や2D傾斜計などのセンサーを含むハードウェアコストは1台あたり約700米ドルで、単一のSHMプロジェクトで大量に必要となる場合があります。このように、SHMの高コストは、この技術の主流への導入を制限し、ひいては世界市場の成長を抑制しています。

市場機会

インフラ投資の拡大

都市化の進展とインフラ投資の急増は、構造ヘルスモニタリングの導入拡大にとって大きなチャンスです。世界銀行の報告書によると、民間インフラ投資（PPI）は409件のプロジェクトで総額967億米ドルに達しました。さらに、5年間の平均投資額は1,035億米ドルでした。発展途上国におけるプロジェクト支援の約19%は、中国に拠点を置く企業によるものでした。これは、インフラ開発活動の急速な成長を示しており、市場の成長機会をもたらすことが期待されます。

市場セグメンテーション

コンポーネントの洞察

世界市場は、ハードウェア、ソフトウェア、サービスに分類されます。ハードウェアコンポーネントは最大の市場シェアを占め、予測期間中に14.2%のCAGRで成長すると予測されています。これは、センサー、データ収集、ストレージデバイスの高コストに起因しています。ハードウェア技術の進歩は、このセグメントの成長を牽引する重要な要因です。センサー技術は、構造物の状態を継続的に監視・収集するために開発されたSHMシステムで広く活用されています。これらのセンサーは、温度変化への耐性や最大10,000マイクロストレインの範囲といった機能を備えており、海洋環境、風力発電所、航空宇宙などのアプリケーションにも対応しています。こうしたハードウェア技術の進歩が、構造ヘルスモニタリング市場の成長を牽引しています。

サービスコンポーネントは、最も急速に成長しているセグメントです。世界市場には、システム設置、リアルタイムの重要情報モニタリング、騒音および振動モニタリング、荷重試験、損傷特定・評価、トレーニングサービスなどが含まれます。構造ヘルスモニタリングサービスのアウトソーシングにより、企業は大幅なコスト削減を実現し、操業停止を回避することができます。こうした要因が市場の成長に貢献しています。

ソフトウェアコンポーネントは2番目に大きなセグメントです。構造ヘルスモニタリングソフトウェアプロバイダーは、業界の発展に対応するために、製品を常にアップデートする必要があります。CIVAは、特に複合材料と金属向けの弾性ガイド波モニタリングモジュールを備えています。これらのツールは、構造ヘルスモニタリングシステムの最適化を支援することが期待されています。アップグレードされたCIVAソフトウェアは、従来の方法と比較して、大規模なシミュレーションキャンペーンの計算コストを削減するのにも役立ちます。こうしたソフトウェア開発は、SHM関連ソフトウェアの需要を押し上げ、市場の拡大を牽引しています。

エンドユーザーインサイト

世界市場は、土木、航空宇宙、防衛、鉱業、エネルギー、その他に分類されています。土木分野は市場への最大の貢献者であり、予測期間中に14.3%のCAGRで成長すると予測されています。土木工学におけるSHMの需要増加は、構造物とそれに関連する人命の安全を確保する必要性の高まりを促しています。さらに、建設作業のコスト上昇により、現場の安全確保が不可欠になっています。さらに、センサーはほぼすべての建設活動に統合され、リアルタイムデータの管理とアクセスを可能にします。このような製品は、土木エンドユーザー業界におけるSHMシステムの需要を押し上げています。

エネルギーは最も急速に成長している分野です。再生可能技術の利点に対する意識の高まりにより、タービンシャフト、ローターなどの需要が増加すると予想されます。欧州をはじめとする国々は、天然ガス需要を克服するため、代替発電方法に注目しています。

• 例えば、過去10年間に中国、米国、インドで風力発電所が建設されたことで、継続的なヘルスモニタリングを必要とする風車部品の需要が増加しました。風力やその他のエネルギー源のインフラ整備への関心の高まりは、予測期間中に世界市場の拡大を後押しすると予想されます。

航空宇宙産業における構造ヘルスモニタリングは、重要な部品の非破壊検査を行い、死亡事故につながる前に劣化や損傷を検出することです。さらに、オランダに本社を置くエアバス傘下のTestiaや米国に本社を置くCURTISS-WRIGHTなどの企業は、航空宇宙産業における構造ヘルスモニタリングにおいて確固たる地位を築いています。さらに、構造ヘルスモニタリングシステムは、機器が過酷かつ極端な機械動作条件に耐えるために必要なデータを提供することができます。そのため、航空宇宙産業への注目度の高まりは、構造ヘルスモニタリングシステムの需要を押し上げ、構造ヘルスモニタリング市場の成長を促進すると予想されます。

コネクティビティ・インサイト

世界市場は、有線と無線に区分されています。有線セグメントは市場最大のシェアを占めており、予測期間中は14.2%のCAGRで成長すると予測されています。有線構造ヘルスモニタリングは、時間とコストを非常に多く要します。さらに、橋梁、ダム、高層構造物、海洋構造物などの構造物では、配線の配置が複雑です。周囲の環境に関わらず、配線間の接続を維持する必要があります。しかし、長期間にわたってデータを収集する長期分析アプリケーションでは、有線SHMシステムの採用率が高く、有線構造ヘルスモニタリングシステムの投資収益率が大幅に高くなります。これが世界市場の成長を牽引しています。

ワイヤレス分野は最も急速に成長しています。ワイヤレス構造ヘルスモニタリングシステムは、構造ヘルスモニタリング業界で大きな注目を集めています。インテリジェントなワイヤレスネットワークの容易な導入機能は、有線システムの限界を克服するのに役立ちます。ワイヤレスセンサー技術の頻繁な進歩は、構造ヘルスモニタリングシステムに大きく貢献するセンサーの全体的なコスト削減を促進しています。

地域分析

アジア太平洋地域は、市場を支配し、最も急速に成長している地域です。予測期間中、年平均成長率（CAGR）は15.2%と予測されています。中国、日本、インド、そしてその他のアジア太平洋地域が含まれます。急速な都市化の進展と、インフラおよび交通機関への外国投資家による投資の増加により、構造健全性モニタリングの需要が高まると予想されます。アジア太平洋地域は、世界最大の建設市場を有しています。建設業界の成長は、主に一人当たり所得の急速な上昇、都市化、そしてテクノロジーの導入率の高さによってもたらされています。ミャンマー、タイ、フィリピン、ベトナムなどの発展途上国は、地域のインフラ整備に積極的に取り組んでいます。そのため、特に発展途上国におけるインフラ開発の進展が、アジア太平洋地域における世界市場の成長を牽引すると予想されています。

北米の構造ヘルスモニタリング市場の動向

北米は2番目に大きな地域です。予測期間中、市場規模は16億7,000万米ドルに達し、年平均成長率（CAGR）14.1%で成長すると推定されています。世界市場は、主にインフラ、航空宇宙などの分野における最新技術の導入率の高さから、米国やカナダなどの北米諸国でより大きくなっています。さらに、米国におけるエネルギー関連インフラへの支出の急増も、構造ヘルスモニタリングシステムの需要を押し上げると予想されています。さらに、再生可能エネルギーによる発電量は、2019年の18%から2020年には20%に急増し、2021年には22%にまで増加すると予想されています。これは主に、エネルギー基盤インフラ開発への投資増加によるもので、SHMシステムの需要拡大が見込まれています。これが構造ヘルスモニタリングシステム市場の成長を牽引しています。

欧州における構造ヘルスモニタリング市場の動向

欧州地域では、老朽化するインフラの構造安全性への関心が高まっているため、構造ヘルスモニタリング市場が順調に普及すると予想されています。さらに、SHMシステムは、様々なエンドユーザー産業における検査コストの削減にも貢献します。欧州政府による最先端技術の開発と導入への強いコミットメントは、構造ヘルスモニタリングシステムの普及拡大の主な原動力となっています。欧州政府によるこうした取り組みが、この地域におけるSHM市場の成長を牽引しています。

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構造ヘルスモニタリング市場のトップ競合他社

1. Digitexx Data Systems Inc.
2. National Instruments Corporation
3. Advitam Inc.
4. Nova Metrix LLC
5. COWI A/S
6. Acellent Technologies Inc.
7. Geocomp Corporation
8. Strainstall UK Limited
9. Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
10. Kinemetrics Inc.

最近の進展

• 2025年3月：COWIは、アイスランドのシガルダ水力発電所の65MW拡張工事のエンジニアリング設計契約を獲得しました。このプロジェクトは、アイスランドのグリーン移行を支援し、増加するエネルギー需要に対応することを目的としており、ダムと発電所の健全性のためのSHM（水力発電モニタリング）を含む可能性のある大規模インフラプロジェクトへのCOWIの継続的な関与を示すものです。
• 2025年3月：IMAC 2025カンファレンスにおいて、シーメンスは高度な仮想点変換（VPT）手法に関する研究を発表しました。この研究開発は、複雑なエンジニアリングプロジェクトにおける構造評価の精度と信頼性を向上させるために不可欠な、周波数範囲を30%以上拡大することで振動測定技術を向上させることを目的としています。