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計装一般(故障と信頼性,保全)

計装士受験のための

問題の解き方考え方

 

計装一般【故障と信頼性,保全

計装一般

 

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 MTBF40万時間の差圧伝送器250台を使用している工場がある。

 平均で年間何台が故障すると考えられるか。

 

(解答)

 1年は 8,760時間(=24時間×365日)であるから,1台の伝送器は,

   4×105時間/8,760時間=45.66年に1回故障すると考えられる。

 250台使用しているので,

   45.66年/2500.18年に1回 どれかが故障する。

 即ち,1年間には

   10.185.475

 約5.5台が故障すると考えねばならない。

(解説)

 回路部品のように同じものが数多く使われており,それが故障すると修理の際は故障品を捨て新品に交換するようなものを考えるとき,これを非修復系という。

 非修復系の故障率の時間的経過は,図のような風呂桶状曲線(bath tub curve)になる。

 

 

 期間Tを初期故障期(decreasing failure rate)といい,体質の弱いものから故障してゆく期間なので,若干強いストレスを与えて弱いものをはじき出すバーンイン(burn in)などの対応が有効である。

 期間Uを偶発故障期(constant failure rate)といい,故障率がほぼ一定となる。平均故障間隔(MTBFmean time between failure)は,この故障率の逆数である。

 期間Vは摩耗故障期(increasing failure rate)で,いわば老年期である。同時期に設置した蛍光灯ランプが相次いで故障するなどがこの例で,一斉交換などの予防保全が必要である。

 故障したら修理して使うものを修復系と呼ぶ。修復系では,故障した部品を新品に交換して修理してゆくと,その系の故障率は,ついには上記期間Uと同様な偶発故障型になることが知られている。

 

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 機器Aと機器Bが,直列接続されている系と並列接続されている系について考える。

 機器Aと機器Bの信頼度はどちらも0.9である場合,それぞれの系の信頼度はいくらか。

 

(解答)

  直列接続されている系    0.9×0.90.81

  並列接続されている系    1−(10.9×10.9)=0.99

 

(解説)

 直列接続されている系では,どちらが故障しても系の故障となるので,両機器の信頼度の積が系の信頼度となる。

 並列接続されている系は,両機器が同時に故障した時のみ系の故障となる。よって,

     1−(両機器が同時に故障する確率)=1−(両機器の不信頼度の積)

が,系の信頼度となる。

 ちなみに,信頼度+不信頼度=1 である。

 

                                               参考文献:システム工学に基づいたプロセス計装の考え方と進め方

     日本計装工業会刊