構造健全性モニタリング（SHM）市場規模、シェア、成長、業界分析、タイプ別（有線SHM、無線SHM、センサー（ひずみ、振動、温度）、データ収集システム）、アプリケーション別（都市インフラ、航空宇宙、エネルギー、鉱業、運輸）、地域別洞察と2033年までの予測

構造健全性モニタリング（SHM）市場の概要

構造健全性モニタリング（SHM）市場規模は、2025年に361万米ドルと評価され、2033年までに798万米ドルに達すると予想されており、2025年から2033年にかけて9.22%のCAGRで成長します。

構造健全性モニタリング（SHM）市場では、インフラストラクチャーの脆弱性の増大、土木構造物の老朽化、公共の安全の重要性の高まりにより、導入が大幅に急増しています。 2024 年の時点で、米国だけでも 62,000 以上の橋が構造的欠陥に分類され、継続的な監視システムが必要となっています。世界中で、40,000 以上の橋、5,000 のトンネル、1,200 のダムを含む民間インフラに SHM システムが積極的に装備されており、導入規模が顕著になっています。シドニー ハーバー ブリッジには 2,400 個以上のセンサー、ペナン セカンド ブリッジには 3,000 個、ヒューイ P. ロング ブリッジには 800 個を超えるひずみゲージが統合されており、スマート インフラストラクチャ管理への世界的な移行を強調しています。 SHM 市場は主に有線システムと無線システムに分かれています。有線 SHM は依然として優勢であり、2024 年においても導入の約 62.4% を占め、重要な構造物での安定したデータ伝送が好まれています。しかし、ワイヤレス SHM は急速に普及しており、現在、特に都市部や遠隔地プロジェクトでの導入が増加しているアジア太平洋地域で、新規設置の 37.6% を占めています。現在、現代の橋に平均的に SHM が導入されているセンサーは 1,500 個を超えており、ひずみ、振動、傾き、温度に関するリアルタイム データを収集しています。

SHM は、民間インフラストラクチャを超えて、複数の業種にわたって不可欠です。航空宇宙では、航空機の胴体や翼の応力、疲労、損傷の伝播を監視するために、航空機あたり 5,000 個を超えるセンサーが使用されています。エネルギー分野では、メンテナンス スケジュールを最適化するために、世界中で 15,000 基以上の風力タービンに振動センサーとひずみセンサーが取り付けられています。鉱山業界は、傾斜と振動の分析にサイトあたり 500 ～ 800 ノードのセンサー アレイを利用しています。地理的には、北米が重要な地位を占めており、規制上の義務と老朽化した交通インフラに支えられ、2024 年には 250,000 個を超えるセンサーが配備される予定です。欧州がそれに続き、改修や安全監査への投資が増加していますが、アジア太平洋地域では、インフラ設置面積の拡大と都市化により、新規 SHM 導入率が最も高くなっています。東南アジアの無線センサー ネットワークは、2022 年以降、特にダムや鉄道橋プロジェクトで 40% 以上成長しました。 AI、エッジ コンピューティング、リアルタイム データ分析の統合により、SHM は予測的で自動化された監視ドメインに移行しつつあります。スマート データ収集システムは現在、1,000 ～ 10,000 Hz のレートでサンプリングを行い、サイトごとに毎日 5 GB 以上の構造データを生成します。 SHM 市場は、安全性の要求、インフラ支出、デジタル変革によって急速に拡大し続けています。

主な調査結果

ドライバ：有線 SHM 設置セグメントは、2024 年にはシステム全体の 62.4% を占めます。

上位の国/地域:2023 年の世界市場は北米が約 20 億ドルで首位 (市場シェア 34.1%) でした。

上位セグメント:センサーは 2024 年に 16 億 6,570 万米ドルを生み出しました。

構造健全性モニタリング (SHM) 市場動向

SHM市場は、数値上の強さとセクター固有の拡大を反映して顕著な傾向を示しています。 2024 年の市場規模は、36 億 8,000 万米ドル、36 億 8,000 万米ドル、29 億米ドルなど複数の推定値が示されています。矛盾はさまざまな調査手法を浮き彫りにしていますが、コンセンサスでは、地域全体で設置システムの 2 桁の増加率が確認されています。橋や建物などのインフラストラクチャプロジェクトが導入を促進し、有線SHMセグメントは2024年に62.4%のシェアを維持しました。一方、アジア太平洋地域のセンサー導入は2018年の5億9,300万米ドルから2024年には11億3,670万米ドルへとほぼ倍増しました。同期間で4億1,540万米ドルから7億3,890万米ドルになりました。

加速度計、ひずみゲージ、光ファイバーセンサーなどのコンポーネントは、システムの数が数万に達しています。例としては、シドニー ハーバー ブリッジの 2,400 個以上のセンサー、ペナン セカンド ブリッジの 3,000 個以上、ヒューイ P. ロング ブリッジの 800 個を超えるひずみゲージなどがあります。政府は燃料配備を義務付けています。中国とインドでは、2018 年以降、プロジェクトごとに設置されたセンサーの数が 30 ～ 40% 増加しています。リモート監視の傾向では、無線センサー ノードの数が前年比で 2 倍になっていることが示されていますが、2024 年の評価でも有線セグメントの世界収益は依然として 23 億米ドルに達しています。データインサイト市場によれば、2025 年の SHM システムの価値は約 25 億米ドルになると予想されています。 AI と機械学習の重視により、構造ごとのセンサー数が年間 15% 増加する設備の導入が推進されています。民間インフラ、航空宇宙、エネルギー、鉱業、輸送分野での導入は加速し続けており、2024 年にはダムごとのセンサー数が平均 1,200 ～ 1,500 台に達します。

構造健全性モニタリング (SHM) 市場動向

ドライバ

"インフラの老朽化と安全性コンプライアンス"

主な要因は、老朽化し​​たインフラを監視する必要性が広範囲に広がっていることです。 2023 年の米国のデータでは、62,000 以上の構造的に欠陥のある橋が SHM を必要としていることが示されました。中国だけでも、2024 年に高速道路と鉄道の橋に 20,000 個を超えるセンサーを配備しました。北米とヨーロッパの政府は改修監視を義務付け、その結果、2024 年にはシステム設置額が 8 億米ドル以上に達しました。

拘束

"設置コストとメンテナンスコストが高い"

高額な初期費用が成長を妨げます。中規模の橋梁用の一般的な SHM センサー ネットワークには 3,000 ～ 5,000 個のセンサーが必要となり、ハードウェアだけで合計 150 ～ 200 万米ドルが必要になります。毎年の校正と維持費（構造ごとに 100,000 ～ 150,000 米ドル）が自治体の予算に制約をもたらし、小規模プロジェクトでは SHM の完全な設置が遅れたり見送られたりする原因となっています。

機会

"低コストのワイヤレス ネットワークの出現"

現在、新規導入の 30% 以上をワイヤレス システムが占めており、2022 年の 18% から増加しています。2024 年の東南アジアのプロジェクトでは、従来の有線アレイと比較して 40% 削減されたハードウェア コストで 2,500 以上のノードを備えたワイヤレス センサー ネットワークが実装されました。クラウドに接続されたフォグ ノードは、10 の大規模な構造にわたって毎月 2 TB のデータを処理しました。これにより、新興経済国で手頃な価格で SHM を導入できる新たな道が開かれます。

チャレンジ

"データ量と熟練労働者の不足"

大規模なブリッジごとに 1 日あたり 5 ～ 10 GB の大量のデータ フローには、堅牢な分析が必要です。しかし、業界は熟練した SHM エンジニアの世界的な不足に悩まされています。ヨーロッパでは、100,000 以上の監視対象構造物のインフラストラクチャ ベースに対して、2024 年に認定された SHM 専門家はわずか 2,000 人しかいないと報告されています。専門知識が不足しているため、システムの導入が遅れ、データの利用が制限されます。

構造健全性モニタリング（SHM）市場セグメンテーション

世界の SHM 市場はタイプとアプリケーションの両方で分類されており、それぞれが測定可能な規模と特殊なパフォーマンス指標を示しています。

タイプ別

• 有線 SHM: このセグメントは、2024 年に 62.4% のシェアを占めました。有線実装には、センサーを中央収集ユニットに接続する銅線またはファイバー ケーブルが含まれます。たとえば、リオ - アンティリオ ブリッジには、ケーブル接続を介して 100 個を超えるリアルタイム センサーが統合されています。これらのシステムには通常、構造ごとに 5 ～ 10 個のデータ収集モジュールが含まれており、各サンプリングは 1,000 ～ 5,000 Hz で行われ、リアルタイムの健康評価で使用される高解像度のデータセットが生成されます。
• ワイヤレス SHM: ワイヤレス計測器は、2024 年の展開シェアの約 37.6% を占めました。一部の新築ダム プロジェクトなど、ワイヤレス メッシュ ネットワークを使用する構造では、2,500 以上のワイヤレス ノードがホストされ、各ノードが 10 ～ 20 MB/日をエッジ サーバーに送信していました。有線システムと比較して、設置ハードウェアのコストが平均 40% 削減され、試運転時間は 30% 削減されました。帯域幅が低くても (ノードあたり 100 ～ 500 kbps)、ワイヤレス システムはひずみや振動などの重要な測定をサポートするようになりました。
• センサー (ひずみ、振動、温度): センサー部門は、2024 年に 16 億 6,570 万米ドルを生み出しました。ひずみゲージがユニット容積の 45%、振動センサーが 30%、温度センサーが 25% を占めました。平均して、監視対象の橋には 800 ～ 1,500 個のひずみゲージ、200 ～ 400 個の加速度計、および 50 ～ 100 個の温度センサーが設置されています。
• データ収集システム: システムは 2024 年のハードウェア価値の約 25% を占め、これはハードウェアの総支出額の約 9 億 2,000 万米ドルに相当します。通常、各 DAM モジュールの費用は 50,000 ～ 100,000 米ドルです。 2024 年には 10,000 台を超えるユニットが全世界で納入され、100 Hz ～ 10 kHz のサンプリング レートで同期されたデータ収集が提供されました。

用途別

• 土木インフラ: 2024 年に 15 億米ドル以上が費やされる主要な分野。監視対象の構造物には、世界中で 40,000 以上の橋、5,000 以上のトンネル、1,200 のダムが含まれます。新しいセンサーの設置には、シドニー ハーバー ブリッジに 2,400 台以上、ペナン セカンド ブリッジに 3,000 台以上、ヒューイ P. ロング ブリッジに 800 台以上が設置されました。
• 航空宇宙: 総支出の約 15% を占め、2024 年の導入額は約 5 億 5,000 万ドルでした。疲労監視と損傷検出のために、民間航空機 1 台につき 5,000 個を超えるセンサーが大手航空会社 20 社に配備されました。
• エネルギー: 2024 年の SHM システムの総額は 4 億米ドルに相当します。風力タービンにはそれぞれ平均 120 個のセンサーが付いています。 2024 年には世界中で 15,000 台のユニットが監視されるようになります。石油とガスのパイプラインには 5,000 個以上のセンサーが装備されました。
• 鉱業: 小規模なセグメントでは 2 億 2,000 万米ドルで、2,000 以上の坑道と露天掘りをカバーしています。センサー アレイには、振動と斜面の安定性を監視する鉱山あたり 500 ～ 800 のノードが含まれています。
• 輸送: 道路橋を超えて、鉄道や港湾を含むこのセグメントでは、3,000 以上の鉄道橋、1,000 以上のトンネル、および 500 の港湾資産をカバーする導入に 3 億 5,000 万米ドルが費やされました。

構造健全性モニタリング（SHM）市場の地域展望

世界的な導入は、すべての地域で活発な活動を示しています。北米は2023年に約34.1%のシェアを保持し、ヨーロッパは2024年に7億3,890万米ドルを記録し、アジア太平洋地域は2024年に11億4,000万米ドルに増加しました。中東とアフリカのシリーズ導入総額は2024年に1億3,300万米ドルに達しました。政府この成長を支えたのは、イニシアチブ、インフラ推進、民間部門の資金調達です。

• 北米

2023 年の市場シェアは 34.13% に達し、北米の SHM 活動は 20 億米ドルを記録しました。米国だけでも、2023 年に SHM に 14 億ドルを投入し、40,000 以上の橋、1,500 のダム、500 のトンネルをカバーしました。カナダは、高速道路と鉄道を監視するための設備に 3 億米ドルを追加しました。この地域では、10,000 を超えるデータ収集モジュールと 250,000 を超えるセンサーが運用されており、定期的な保守契約に基づいてサービスが提供されています。

• ヨーロッパ

SHM支出は2018年の4億1,540万米ドルから2024年には7億3,890万米ドルに増加した。ドイツがその25%を占め、フランスと英国がそれぞれ15%を拠出し、残りを他の国が分け合った。 SHM の対象となる資産には、10,000 の橋、500 の重要なダム、800 のトンネルが含まれます。 2024 年には、主にひずみタイプと振動タイプのセンサーが 50,000 個以上設置されます。

• アジア太平洋

2018 年の 5 億 9,320 万ドルから 2024 年には 11 億 3,670 万ドルに増加しました。中国は地域シェアの 60% をリードし、新設および改修された橋、鉄道、ダムに 12,000 個以上のセンサーを配備しました。インドは昨年、設置に1億5,000万ドルを寄付した。東南アジアのプロジェクトでは、ダムと橋の監視に 2,500 以上の無線ノードを使用し、プロジェクトあたりの平均ノード数は 800 から 1,200 に増加しました。

• 中東とアフリカ

この地域は、2018 年の 7,590 万米ドルから 2024 年の 1 億 3,300 万米ドルまで拡大しました。UAE とサウジアラビアの設置だけでも、2024 年には 8,000 万米ドル以上追加され、200 以上のインフラストラクチャ プロジェクトがカバーされています。アフリカでは、150 本の橋と 100 本のトンネルの監視を含め、9,740 万米ドルが導入されました。

構造健全性モニタリング (SHM) のトップ企業のリスト

• ナショナル・インスツルメンツ（米国）
• HBM (ドイツ)
• ミストラスグループ（米国）
• エイセレント・テクノロジーズ（米国）
• SGS（スイス）
• パーカー・ハニフィン（アメリカ）
• Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH (ドイツ)
• COWI A/S (デンマーク)
• Geocomp Corporation (米国)
• アヴィタム（フランス）

ナショナル・インスツルメンツ（米国）: モジュール式 DAQ プラットフォームと多重化センサー インターフェイスは、2024 年中に 3,000 を超える世界各地の SHM 設備で使用され、約 5,000 台のデータ収集ユニットを供給しました。彼らのハードウェアは約世界のセンサーから DAQ システムまでのシェア 20%。

HBM (ドイツ): ひずみおよび力センサーは、2024 年中に 2,200 以上の主要な SHM プロジェクトに組み込まれ、世界のセンサー デバイス出荷量 (約 15,000 ユニット) の約 15% を占めました。

投資分析と機会

2024 年、SHM のハードウェア、ソフトウェア、およびサービスへの資金は推定 36 億 8,000 万米ドルを超え、ハードウェアが支出の 62% 以上を占めました。北米が20億ドルの投資シェアでトップとなり、アジア太平洋地域は約11億4000万ドルの導入を確保した。ワイヤレス SHM の増加により、2024 年の新規資金調達の 30 ～ 38% が増加しました。これは、コスト効率の高い展開が可能な IoT 対応システムに対する投資家の関心が急速に高まっていることを示唆しています。民間インフラプロジェクトには約15億米ドル、航空宇宙分野には5億5,000万米ドル、エネルギー分野では4億米ドル、輸送分野では3億5,000万米ドル、鉱業分野では2億2,000万米ドルの資金が投入された。ヨーロッパ全土の政府は、2022 年に水道インフラに 39 億ユーロ (約 38 億 5,000 万米ドル) を割り当て、SHM はそれらの計画の中核を成しました。中東では、インフラ支出は2024年にSHMで1億3,300万米ドルに達しました。インドのような新興国が1億5,000万米ドルを拠出しているため、確立された市場を超えて新たな資金源が生まれています。民間投資は好調で、2024 年には 10,000 を超える DAQ ユニットが購入され、各ユニットの平均価格は 50,000 ～ 100,000 ドルで、取引額は 5 億～10 億ドルに相当します。 IoT ベースの SHM スタートアップに対するベンチャー キャピタル ラウンドは 2024 年に 2 億米ドルを超え、センサー アレイのイノベーションと AI 主導の分析プラットフォームが可能になりました。中国と韓国の政府支援の研究開発助成金は、2024 年だけでワイヤレス SHM に 1 億米ドル以上の資金を提供しました。

投資機会は低コストのワイヤレス センサー製造にあります。2024 年には東南アジアではハードウェアのユニット コストが 40% 低下し、プロジェクトあたりのアレイは 2,500 ノードを超えています。クラウドおよびエッジ分析プラットフォームは、10 の大規模な構造で月あたり 2 TB を処理し、スケーラブルなデータ中心のシステム需要を示しました。債券やインフラファンドを通じた資金の流れには現在、SHM コンプライアンスが組み込まれており、EU 内の歴史的資産の改修に 8 億米ドル以上が関連付けられています。航空宇宙産業では、ライン全体のセンサー拡張に投資が行われ、航空機ごとの平均センサー数は 5,000 個以上に増加し、総額 5 億 5,000 万ドルの調達に支えられました。全体として、SHM への資本流入は、インフラストラクチャの長寿命性、規制上の安全性、AI による予知保全に対する認識の高まりを反映しており、ハードウェア、ソフトウェア、サービスへの資金の流れは 2024 年にそれぞれ 1 億米ドルを超えています。

新製品開発

構造健全性モニタリング (SHM) 市場では、重要なインフラ全体にわたる高度なリアルタイム監視ソリューションに対する需要の高まりにより、特に 2023 年と 2024 年に新製品開発が急増しました。最も注目すべきイノベーションの 1 つは、低コストの無線ひずみゲージの導入であり、これにより単価が 40% 以上削減され、橋またはダムごとに 2,500 を超える無線ノードを備えたセンサー ネットワークが可能になりました。新しいセンサー技術は、ひずみ、振動、温度の機能をコンパクトなバッテリー駆動のノードに統合し、過酷な屋外環境で 5 年以上の自律動作をサポートします。エッジ対応データ収集システムも大幅に進歩し、2024 年だけでも 10,000 台を超えるユニットが導入され、1,000 ～ 10,000 Hz のサンプリング レートをリアルタイムで処理する組み込み AI 機能が搭載されました。

航空宇宙分野では、新しく開発された光ファイバー センサーが従来のポイント センサーに代わって、航空機の翼や胴体にキロメートル規模の分散ひずみセンシングを提供します。ドローンと統合された SHM ソリューションも注目を集めており、視覚検査システムと熱検査システムが SHM センサー データと同期され、手動調査時間が 30% 削減されます。事前構成されたセンサーや DAQ ユニットを含むモジュラー SHM 導入キットが緊急改修に利用できるようになり、2024 年に米国と欧州で発生した自然災害後に 20 を超える迅速導入キットが使用されました。さらに、インフラストラクチャ ネットワークごとに月あたり 2 TB の SHM データを管理できるスマート クラウド プラットフォームが予知保全に不可欠となり、世界中の 10,000 以上の監視対象構造物にわたるリアルタイム アラートとパフォーマンス分析が可能になりました。これらのイノベーションは、拡張性、自動化、正確なモニタリングを強調し、SHM 市場の新時代を形成しています。

最近の 5 つの展開

• NI、エッジDAQを発表：2024年半ばにナショナルインスツルメンツは、1～10kHzのデータを処理するコンパクトなフィールドDAQプラットフォームを発売し、3,000以上の設備で採用されました。
• ミヨー高架橋への光ファイバーの展開: 2023 年に、このフランスの橋には分散型光ファイバー センシングが装備され、スパン 2 km をカバーしました。
• 香港の橋の無線アップグレード: 2024 年に清馬橋、頂カウ橋、河口水門橋に風力 & SHM システムが導入され、サイトごとに 350 個の加速度計を含む 900 個のセンサーが搭載され、費用は 130 万米ドルです。
• 韓国のSHM急成長: 政府支援によるソウルと大田でのスマートシティセンサーの展開により、2024年の国内SHMシステム市場は29億ドルに達した。
• EU の水道インフラ資金: 2022 年 10 月、イタリアは 39 億ユーロ (約 38 億 5,000 万米ドル) を割り当て、2023 年から 2024 年の SHM 整備に資金を提供しました。

構造健全性モニタリング（SHM）市場のレポートカバレッジ

このレポートは、2018 年から 2024 年の定量的データに裏付けられた、ソリューション、テクノロジー、アプリケーション、地域ごとのすべてのセグメントを捉えた SHM エコシステムを調査します。センサー、DAQ、通信デバイスなどのハードウェア コンポーネントが重視され、2024 年の市場シェアの 62% 以上を占めました。有線と無線のテクノロジについて詳しく説明し、有線の優位性が 62.4% であるのに対し、無線の 37.6% であることを概説します。アプリケーション固有のパフォーマンスが文書化されています。推定 40,000 以上の橋、1,200 のダム、および 5,000 のトンネルを展開する民間インフラ、航空会社 20 社の航空機あたり 5,000 個のセンサーを含む航空宇宙設備、15,000 個の風力タービン センサーを収容するエネルギー垂直ハウジング、さらに鉱山あたり 500 ～ 800 個のセンサーと 1,000 個の港湾資産を備えた鉱山および輸送設備それぞれ。地域セグメンテーションは、北米 (20 億米ドルの設置と 250,000 個以上のセンサー)、ヨーロッパ (7 億 3,890 万米ドル、50,000 個以上のセンサー)、アジア太平洋 (11 億 3,670 万米ドル、中国の 12,000 個以上のセンサー)、中東をカバーしています。とアフリカ (1 億 3,300 万米ドル)。

主要な企業概要には、National Instruments と HBM が含まれます。このレポートでは、2024 年に NI が納入した 10,000 台を超える DAQ ユニットと、HBM が出荷した 15,000 台を超えるセンサー ユニットが取り上げられました。これには、スマート センサー、AI ソフトウェア、光ファイバー システム、ドローン統合、およびエッジ分析モジュールに重点を置いた研究開発が含まれています。投資は、5億〜10億米ドル相当のハードウェアの注文、2億米ドルのベンチャー資本注入、および政府資金（例：イタリア39億ユーロ、中国/韓国1億米ドル）を通じて追跡されます。ワイヤレスひずみゲージ、エッジ DAQ、ファイバー センシング、モジュラー キットなどの新製品開発について、展開数とコスト削減について詳しく説明します。範囲は、2018 年から 2024 年にわたる数値データによって裏付けられた主要なシステム トレンド (有線と無線のシェア、民間と航空宇宙とエネルギーの導入、高度な分析の導入など) もカバーしています。最後に、レポートでは、2030 年までの SHM 市場を形成する将来の投資と製品パイプラインについて概説しています。