JP2793641B2 - 信頼性特性値算出装置 - Google Patents

信頼性特性値算出装置

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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、複数の部品から構成される多部品装置の信
頼性特性値を算出する装置に関するものである。
[従来の技術] 複数の部品によって構成される多部品装置を製品化す
る場合には、その装置の品質管理、品質保証等の点か
ら、予めその装置が故障するまでの時間の平均値である
信頼性特性値を算出して把握しておくことが重要で、近
年では、製品化するための設計作業の一つとして必須の
事項とされている。
前記信頼性特性値は、多部品装置の各構成部品の故障
率を集計して装置全体としての故障率である装置故障率
を求め、この装置故障率の逆数をとったもので、一般に
は、修理のできない系に用いるMTTF(mean time to fai
lure,平均故障寿命)と、修理のできる系に用いるMTBF
(mean time between failures,平均故障間隔)とが知
られているが、数学的には、MTTFとMTBFとは同じ内容で
あり、この明細書において、信頼性特性値とは、これら
MTTFおよびMTBFの双方を示すものとする。
さて、これまで、信頼性特性値の算出は、一般的に
は、設計者の手作業に委ねられたもので、具体的には、
次のように処理されていた。
設計者は、まず、その多部品装置に使用される部品の
カタログやその他の資料から各構成部品の標準故障率を
リストアップする。
多部品装置の使用条件(使用環境や、温度、負荷率な
ど)が、標準の使用条件と異なる場合には、その都度、
その使用条件に合致するように、各部品毎に、故障率を
補正する。
次いで、それら各構成部品の故障率を集計して装置故
障率を求め、その集計値の逆数をとることによって、信
頼性特性値を得る。
[発明が解決しようとする課題] ところが、設計者の手作業によって信頼性特性値を算
出する方式では、カタログ等を調査しても各構成部品の
標準故障率をリストアップするだけでも、非常な時間と
労力とが必要とされ、しかも構成部品の数が増大すれ
ば、それに従って必要な時間と労力とが増倍するという
問題があった。
また、集計処理時等に計算を誤る虞れもあり、正確に
信頼性特性値を求めることが容易でなかった。
さらに、使用条件が非標準であれば、調査した各標準
故障率をその使用条件に合致した故障率に補正するため
に、面倒な補正計算を各構成部品毎に行わなければなら
ず、正確に信頼性特性値を算出することがさらに困難に
なるという問題もあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
信頼性特性値を正確かつ容易に算出することのできる信
頼性特性値算出装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る信頼性特性値算出装置は、多部品装置の
各構成部品や使用条件を指定するとともに信頼性特性値
を表示する入出力装置と、多部品装置の各構成部品の標
準使用条件における故障率である標準故障率を記憶した
部品ファイルと、標準使用条件における環境条件補正値
および温度・負荷率条件補正値、ならびに非標準使用条
件における環境条件補正値および温度・負荷率条件補正
値を、各構成部品について使用条件別に記憶した条件フ
ァイルと、非標準使用条件の指定により、部品ファイル
の標準故障率および条件ファイルの各補正値に基づい
て、この指定された使用条件における故障率である非標
準故障率を算出する故障率演算部と、指定された使用条
件に合致する各構成部品の標準故障率や非標準故障率を
集計して、多部品装置全体としての故障率である装置故
障率を算出する故障率集計部と、装置故障率の逆数であ
る信頼性特性値を算出する逆数演算部とを備えたことを
特徴とする。
(作用) したがって、本発明に係る信頼性特性値算出装置で
は、多部品装置の各構成部品を指定すれば、指定された
使用条件に合致する各構成部品の標準故障率や非標準故
障率を集計し、多部品装置全体としての故障率である装
置故障率を算出し、装置故障率の逆数である信頼性特性
値を算出し、表示することになる。
[実施例] 第1図は、本発明の一実施例である信頼性特性値算出
装置の構成を示したものである。
この信頼性特性値算出装置1は、複数の電子部品を構
成部品とした多部品装置の信頼性特性値としてMTBFを算
出するもので、図示のように、入出力装置2、入出力制
御部3、標準・非標準判断部4、部品ファイル5、一時
記憶部6、標準故障率読み出し部7、環境条件ファイル
8、温度・負荷率条件ファイル9、故障率計算部10、故
障率集計部11、逆数演算部12などから構成されている。
前記入出力装置2は、図示はしないが、前記多部品装
置の構成部品や使用条件を指定するための操作部と、入
力データおよび出力データを表示する表示部と、入出力
データをハードコピーするための出力部とを具備してい
る。
前記操作部における構成部品の指定は、各構成部品毎
に固有の部品番号を入力することによって行う。
また、多部品装置の使用条件とは、多部品装置の使用
環境、使用温度、負荷率等の条件で、構成部品の故障率
に影響力を持つ使用条件である。前記標準・非標準判断
部4は、前記入出力装置2から使用条件が指定されたか
否かを判断し、使用条件が指定されない時は標準使用条
件でのMTBFの算出を指示し、また、使用条件が指定され
た時は、その指定された使用条件でのMTBFの算出を指示
する。
前記部品ファイル5は、第3図に示すように、構成部
品のデータを格納した記憶装置で、各構成部品の部品番
号20、標準故障率21、品種(コンデンサ、抵抗器、IC…
…など)22などが登録されている。
ここで、構成部品の故障率について説明する。
故障率をFとすると、一般には、 F=C×π×π ……(1) と表すことができる。
ここに、πは、多部品装置の使用環境に応じて定ま
る補正値(以下、環境条件補正値と呼ぶ)で、品種(コ
ンデンサ、抵抗……など部品の種類)別に設定されてい
る。使用環境は、この実施例の場合は、第5図に示すよ
うに、空調室、一般室、店頭、屋外固定……等に分けら
れている。
また、πは、多部品装置の使用温度や負荷率に応じ
て定まる補正値(以下、温度・負荷率条件補正値と呼
ぶ)で、品種別に設定されている。
また、Cは、各構成部品毎に、その部品に関する各種
の定格特性値によって定まる固定値で、各種の定格特性
値として、π12……πn-1が存在する場合
に、 で定義される。
この実施例の場合では、環境条件が一般室の場合で、
温度が40℃、負荷率が0.2の場合を標準の使用条件とし
ている。
そして、この標準使用条件における環境条件補正値お
よび温度・負荷率条件補正値を、それぞれπE0およびπ
b0とし、標準故障率をF0で表すとすれば、 F0=C×πE0×πb0 ……(3) となる。
この(3)式で計算された標準故障率F0が、通常、部
品のカタログ等に記載されるもので、また、前記部品フ
ァイル5に登録される。
また、この実施例の場合は、故障率の単位は、1fit
(=1×10-9時間・個)を使用している。
前記一時記憶部6は、入出力装置2から入力された内
容、または当該装置内で処理した内容を一時記憶する。
具体的には、第4図に示すように、部品番号の記憶領
域31と、数量の記憶領域32と、標準故障率の記憶領域33
と、非標準の故障率の記憶領域34と、部品の品種の記憶
領域35とを有している。また、使用条件である環境条件
および温度および負荷率の各記憶領域36,37,38を有する
とともに、装置故障率の記憶領域39と、MTBFの記憶領域
40とを有している。
前記標準故障率読み出し部7は、入出力装置2から部
品番号が入力されると、その番号の部品の標準故障率を
前記部品ファイル5から読み出す。
前記環境条件ファイル8および温度・負荷率条件ファ
イル9は、それぞれ、使用条件別に、故障率の補正値を
記憶したファイルである。
具体的には、環境条件ファイル8は、第5図に示すよ
うに、環境条件補正値πを、各部品の品種(コンデン
サ,抵抗器……など)別に、かつ、環境(空調室,一般
室,店頭……など)別に記憶している。
一方、温度・負荷率ファイル9は、第6図に示すよう
に、温度・負荷率条件補正値πを、品種別に記憶した
ものである。
前記故障率計算部10は、入出力装置2から使用条件が
指定された場合に、その使用条件に合致した故障率を、
各構成部品毎に算出する回路である。
使用条件が標準でなく、入出力装置2から使用条件が
入力された場合に、その入力使用条件での環境条件補正
値をπEx、また、温度・負荷率条件補正値をπbx、その
条件の時の故障率(非標準故障率)をFxとすれば、 Fx=C×πEx×πbx ……(4) となる。
ここに、(3),(4)式より、 となる。
つまり、非標準故障率Fxは、標準故障率F0と、標準使
用条件における補正値πE0b0と、非標準使用条件に
おける補正値πExbxとによって算出することができ
る。
この実施例における故障率計算部10は、前記(5)式
に基づいて、非標準故障率Fxを算出するものである。
前述の(4)式に基づいて非標準故障率Fxを算出しよ
うとすると、部品の定格特性より定まる固定値 が必要となるが、(5)式による場合には、固定値Cが
不要となり、非標準故障率を算出するためにファイルし
ておくデータ又は入力するデータを、その分だけ少なく
することができる。
前記故障率集計部11は、入出力装置2の操作部で指定
された使用条件に合致する各構成部品の故障率(使用条
件が標準の場合は前記標準故障率F0、使用条件が非標準
の場合は前記非標準故障率Fx)を集計して、装置全体と
しての故障率である装置故障率を計算する。
前記逆数演算部12は、前記故障率集計部11の集計値
(装置故障率)から、その逆数であるMTBFを算出するも
のである。
次に、前記装置1の動作を、第2図に示す流れ図に基
づいて説明する。
入出力装置2の表示部には、当初、第7図に示すMTBF
計算画面42が表示されている。
この画面42は、部品番号の記憶領域43と、数量の記載
領域44と、標準故障率の記載領域45と、非標準故障率の
記載領域46とを有している。また、環境条件を列挙表示
した環境条件メニュー47が表示されており、その下方に
は、環境条件選択欄48と、温度設定欄49と、負荷率設定
欄50とが設けられ、また、装置故障率を表示する装置故
障率欄51と、算出したMTBFを表示するMTBF欄52とが設け
られている。
まず、装置1の利用者は、多部品装置の各構成部品の
部品番号と数量とを入力して、構成部品および使用条件
の指定を行う。
入力された部品番号や数量は、第8図に示すように、
前記画面42の所定の領域43,44に表示される。
また、使用条件が標準の場合(この実施例では、環境
条件が一般室、温度40℃、負荷率0.2の場合を標準使用
条件としている)は、使用条件の指定は不要であるが、
非標準の場合は、その使用条件を指定する。その場合
に、環境条件の指定は、該当する環境条件を前記環境条
件メニュー47の中から選んでその番号を入力することに
よって行い、また、温度、負荷率の指定は、それぞれそ
の数値を入力することによって行う。
入力された使用条件は、画面42の各欄48,49,50に表示
される。
さて、入出力装置2から、多部品装置の構成部品の部
品番号や、使用条件の入力が終了し、MTBFの計算を実行
させるべく、図示略の実行キー(入出力装置2の操作部
に設けられている)を押すと、ステップ101の処理がな
される。
ステップ101は、入出力制御部3によって入力データ
を受け入れて、一時記憶部6および標準・非標準判断部
4に入力データを転送する処理である。
前記一時記憶部6に転送された各データは、第4図に
示した所定の記憶領域に保持される。
また、標準・非標準判断部4では、転送された入力デ
ータから、使用条件が入力されたか否かを判別して、標
準使用条件でのMTBFを算出するのか、あるいは非標準使
用条件でのMTBFを算出するのかを判断する。
以上の処理が済むと、ステップ102の処理に移る。
ステップ102は、指定された各部品の標準故障率を、
前記標準故障率読み出し部7によって部品ファイル5か
ら読み出す処理である。
標準故障率読み出し部7は、指定された各部品(即
ち、前記一時記憶部6に記憶された各部品番号を順次読
み出し、この読み出した部品番号を前記部品ファイル5
に登録されている部品番号と照合し、合致する部品番号
の標準故障率と品種とを読み出し、読み出したデータを
一時記憶部6の該当する記憶領域に書き込む。
以上の処理が済むと、ステップ103の処理に移る。
ステップ103は、前記標準・非標準判断部4の下した
判断に基づき、非標準使用条件でのMTBFを算出する場合
にはステップ104へ処理を進め、また、標準使用条件で
のMTBFを算出する場合には、ステップ105へ処理を進め
る。
前記ステップ104は、故障率計算部10によって、非標
準故障率を算出するステップである。
故障率計算部10は、前記一時記憶部6から、部品番号
と、標準故障率F0と、品種を読み取り、かつ環境条件や
温度や負荷率等の使用条件を読み取る。そして、読み取
った使用条件に基づいて、環境条件ファイル8と温度・
負荷率条件ファイル9から、該当する使用条件の補正値
を読み取って、前述の(5)式に基づいて、各部品毎に
非標準故障率を算出し、算出値を一時記憶部6に転送
し、該当する記憶領域に保持させる。
ステップ104の処理が終了すると、ステップ105の処理
に移行する。
ステップ105は、故障率集計部11によって、前記一時
記憶部6に転送された各部品の故障率を読み出して、集
計し、装置全体の故障率を計算する。
この場合に、故障率集計部11は、装置の求めるべきMT
BFが標準使用条件時のものである場合には、前記一時記
憶部6から各部品の標準故障率と数量とを読み出して、
各部品毎に標準故障率に数量を乗じた値を集計(総和)
する。また、装置の求めるべきMTBFが非標準使用条件時
のものである場合には、各部品毎に非標準故障率に数量
を乗じた値を集計する。そして、集計した値は、一時記
憶部6へ転送されて、該当する記憶領域に保持される。
ステップ105が済むと、ステップ106が実行される。
ステップ106は、前記逆数演算部12を使ってMTBFを算
出する部分である。
前記逆数演算部12は、前記一時記憶部6に格納されて
いる故障率の集計値を読み出し、その逆数を算出する。
この逆数が、MTBFとなる。算出されたMTBFは、一時記憶
部6に転送されて、該当する記憶領域に保持される。
ステップ106が済むと、ステップ107が実行される。
ステップ107は、入出力制御部3を使って、一時記憶
部6に格納されている標準故障率F0や非標準故障率Fx,
装置故障率,MTBF等を、入出力装置2の表示部に送り、
第7図および第8図に示した画面42に表示する。
以上のステップ101〜ステップ107の処理で、MTBFの算
出処理が終了する。
以上に説明したように、この信頼性特性値算出装置で
は、多部品装置を構成する部品の部品番号、数量を入力
するだけで、標準使用条件での装置の故障率とMTBFとを
算出することができ、また、非標準使用条件での装置故
障率やMTBFが必要な場合には、非標準使用条件(環境、
温度、負荷率)を追加入力するだけでよく、正確かつ容
易にMTBFを算出することができる。
なお、以上の実施例では、信頼性特性値としてMTBFの
場合を示したが、信頼性特性値としてMTTFを求める場合
にも、本発明の装置は有効な利用することができる。
[発明の効果] したがって、本発明に係る信頼性特性値算出装置で
は、多部品装置の各構成部品を指定すれば、指定された
使用条件に合致する各構成部品の標準故障率や非標準故
障率を集計し、多部品装置全体としての故障率である装
置故障率を算出し、装置故障率の逆数である信頼性特性
値を算出し、表示することになる。
すなわち、設計者が多部品装置の信頼性特性値を求め
る場合に、設計者等は、単に、多部品装置の構成部品お
よび使用条件を指定すれば、多部品装置の信頼性特性値
を求めることができ、設計者等が手間のかかる調査や面
倒な補正等の計算を行う必要がなくなるので、信頼性特
性値を正確かつ容易に算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る信頼性特性値算出装置の一実施例
の構成説明図、第2図は前記一実施例の動作を示す流れ
図、第3図は前記一実施例における部品ファイルの内容
説明図、第4図は一実施例における一時記憶部の記憶内
容の説明図、第5図は前記一実施例における環境条件フ
ァイルの内容説明図、第6図は前記一実施例における温
度・負荷率条件ファイルの内容説明図、第7図および第
8図はそれぞれ一実施例における入出力装置のMTBF計算
画面の説明図である。 1……信頼性特性値算出装置、2……入出力装置、3…
…入出力制御部、4……標準・非標準判断部、5……部
品ファイル、6……一時記憶部、7……標準故障率読み
出し部、8……環境条件ファイル、9……温度・負荷率
条件ファイル、10……故障率計算部、11……故障率集計
部、12……逆数演算部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多部品装置の各構成部品や使用条件を指定
    するとともに信頼性特性値を表示する入出力装置と、 多部品装置の各構成部品の標準使用条件における故障率
    である標準故障率を記憶した部品ファイルと、 標準使用条件における環境条件補正値および温度・負荷
    率条件補正値、ならびに非標準使用条件における環境条
    件補正値および温度・負荷率条件補正値を、各構成部品
    について使用条件別に記憶した条件ファイルと、 非標準使用条件の指定により、部品ファイルの標準故障
    率および条件ファイルの各補正値に基づいて、この指定
    された使用条件における故障率である非標準故障率を算
    出する故障率演算部と、 指定された使用条件に合致する各構成部品の標準故障率
    や非標準故障率を集計して、多部品装置全体としての故
    障率である装置故障率を算出する故障率集計部と、 装置故障率の逆数である信頼性特性値を算出する逆数演
    算部とを備えたことを特徴とする 信頼性特性値算出装置。
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