Pheeqcの効果的な使い方と溶液反応のモデル化への応用

Pheeqcの効果的な使い方と溶液反応のモデル化への応用

Pheeqcとは何か？現場活用の可能性

Pheeqcは、米国地質調査所（USGS）が開発した化学平衡計算のためのオープンソースソフトウェアです。
水処理や土壌浄化、化学プラントでの溶液反応解析など、幅広い分野で活用されています。

日本の製造業では、まだそこまで普及していない傾向があります。
しかし、今後のスマートファクトリー化の加速や生産効率向上のためには、Pheeqcの現場への導入が不可欠になると私は考えます。

なぜなら、品質や歩留まりの向上、安全で持続可能な生産環境構築、多様化する顧客ニーズへの対応など、現場で抱えるリアルな課題にPheeqcは直結した解決策を提供するからです。

特に化学系工場やメッキライン、排水処理設備といった、溶液中のイオンや反応平衡が製品クオリティやコスト、コンプライアンスに影響を及ぼす現場では、Pheeqcによる緻密なシミュレーションが極めて大きな威力を発揮します。

製造現場の「なぜそうなる？」を解くPheeqcの機能

Pheeqcが持つ最大の強みは、次の3点に集約されます。

・水や溶液中のイオン種や沈殿物の生成、重金属の挙動など、化学平衡の詳細な計算が誰でもできる
・pH、温度、濃度、ガス分圧など、現場でよくあるパラメーターの変動下でも再現性の高いシミュレーションが可能
・多様なサンプルや用途に合わせて、ユーザーが独自の反応式やデータベースを追加できる

私が工場長時代に最も感じたのは、「現場では化学的な直感や経験則が通用しない場面」が増えたということです。
レギュレーションの厳格化や材料の複雑化、多品種少量生産へのシフトにともない「なんとなく」で工程管理すると事故や歩留まり劣化、調達コストの増大を引き起こしかねません。

Pheeqcなら「この条件で沈殿はどれくらい発生するのか」「重金属イオンの溶解度や除去率は？」という現場が直面する疑問に、科学的根拠に基づいた結果で答えてくれます。
それが現場力の底上げにつながります。

現代の製造現場が直すべき「昭和的思考」とPheeqcの意義

製造業では、いまだに「経験と勘」と「ベテラン頼み」の体質が色濃く残っています。
昭和の時代は、それでも十分な品質・コストが実現できていました。

しかし、2020年代に入り海外サプライヤーとの競争や人材の多様化、省力化への転換が急務となり「感覚に頼る現場」ほど落伍しやすくなっています。
Pheeqcは、こうした属人的な運用から“科学的・データ駆動型の運用”へ脱皮するための最強ツールです。

たとえば従来ならば
「この薬品はこれくらい入れれば大丈夫」
「だいたいこの作業時間で終わる」
…といった根拠の薄いオペレーションも、Pheeqcを使って化学平衡計算した根拠をもとに、薬品添加量や工程設計を論理的に組み立てられるようになります。
これが「新しい現場力」であり、次世代製造業の必須スキルなのです。

Pheeqc活用ノウハウ：導入のステップと実践ポイント

1. まず現場データを収集する
Pheeqcは計算ツールなので、投入するデータの信頼性・精度が命です。
原水や排水、処理後の溶液などのpHやイオン濃度、温度、添加薬品の定量分析値など、現状の“生きたデータ”をできる限り集めましょう。

2. 反応系のフローマッピングを作成
プロセス全体の流れを書き出し、「どこでどんな化学反応が起きているのか」を整理します。
バイヤーやサプライヤー視点でみると、「この反応を制御するにはどんな材料・条件が必要なのか」という調達や提案のヒントにもなります。

3. Pheeqc入力用ファイルを作成
Pheeqcはコマンドライン操作・テキストファイルで条件を入力します。
慣れるまでは分かりづらい部分もありますが、サンプルファイルを使いながら、必要なパラメーター（イオン濃度、pH、温度など）を入力していけばOKです。

4. シミュレーションと現場検証のサイクル
Pheeqcでモデル計算し、実機の条件と照合します。
「計算通りになっているか？」「想定外のトラブルはどこで起こるのか？」を突き詰めることが、現場改善と適切な調達条件設定に直結します。

溶液反応のモデル化は、調達・品質・生産性の全てを強化する

たとえば、めっき工程で多発する「沈殿物による障害」や「有害イオンの残留」。
これまで現場の多くでは「フィルターの目詰まりが多いな」「なんとなくクオリティが安定しない…」と感覚的に対処しがちでした。

Pheeqcを使って溶液中の反応平衡をモデル化し、「なぜどのタイミングで、どんな原因による不純物や沈殿が発生するか」を科学的に特定すれば
・サプライヤーに精製度や規格を明確に要求できる
・現場作業者の作業手順・教育内容も科学的根拠をもって伝達できる
・不具合発生時のトラブルシューティングが劇的に速くなる
といった多方面の強みが引き出せます。

「調達購買担当は、サプライヤーから単に価格の安い材料を買うだけ」と考える時代は終わりました。
“Pheeqcによる反応モデリングの知見”を活かし、調達・品質・生産現場が一体となったPDCAサイクルを生み出すことが競争力の源泉になります。