製品のライフサイクル

B10とは、特に信頼性試験や品質試験で使用されます。これは、ある製品群や機器群の10％が故障する、あるいは要件仕様を満たさなくなるまでの作動時間を示しています。さまざまな影響があるため、この試験を一般化することはできません (典型的なアプリケーション)。

B10は、信頼性工学で使用される「ワイブル分析」の一部です。信頼性が重要視される多くの業界では、B10は重要な指標と考えられています。B10は、開発段階、品質管理、保証期間の決定、保守計画、リスク管理、顧客情報、マーケティングなどで使用されます。

B10dは製品の安全仕様の評価に使用され、ISO 13849-1によると、対象となるユニットの10%で危険な故障が発生するまでに何回のスイッチングサイクルが経過するかを示します。したがって、B10dはリスクと危険性の分析に関連します。危険な故障の本数が不明な場合は、以下の計算を推奨します: B10d = 2*B10。ただし、ワークの個々の機器についてB10dを計算することはできません。B10dは、製品の安全仕様、規格、安全関連機器、セーフティ・クリティカル・システムの認証、リスク評価、安全関連対策の計画、保守計画、ライフコスト分析などの評価に使用されます。

MTTFとは、Mean Time To Failure の略で、機器の平均寿命を示します。EN ISO 13849-1によると、性能レベルはMTTFに基づいて計算することができます。MTTFは、故障が直接的なリスクではない機器やシステムのリスク評価に使用されます。MTTFはCEマーキングにおいても重要です。MTTFは時間単位で示され、特定の機器やシステムが平均してどれだけの期間故障せずに機能すると予想されるかを示します。MTTFは、経験値または特定の試験によって決定されます。例えば、複数の機器を、それらがすべて故障するまで長期間にわたって観察する、というような試験を行います。

MTTFは、完全に故障するまでのすべての機器の作動時間の合計を、検査した機器の数で割ったものです。MTTFは、開発段階、品質保証、保証期間の決定、ブランドコミュニケーション、保守計画、ライフサイクルコスト分析で使用されます。

MTTF_d (Mean Time To Dangerous Failure) は、機能安全の分野において、故障が危険な状況につながるセーフティクリティカルな部分の故障までの時間を表すために使用されます。MTTF_dは3段階に分けられます。

MTTF_dは次の式で計算できます。

MTTF_d= B10d / (0.1*n)

MTTF_dは、機能安全解析、安全関連機器の評価、規格・基準、安全機能の評価、故障確率の計算、セーフティクリティカルなシステムの認証、リスク評価、安全関連対策の計画に使用されます。

PFH (Probability of Dangerous Failure per Hour) は、特に ISO 13849-1 や IEC 62061 などの規格において、製品安全の文脈で使用される信頼性の指標です。

PFH は、システムの安全関連機能が 1 時間以内に危険な故障を起こす確率を定量化したものです。PFH は、サブシステムについて以下のように計算されます：

PFH = λ * 1h

システム全体では、PFH の計算方法は異なります: 

PFH_total= ∑^N_i=1 PFH_i = PFH₁ + PFH₂ + ... + PFH_N

機能安全では、危険なエラーの発生確率を許容可能なレベルに確保するために、PFHをできるだけ低く保つことが重要です。PFH は、リスクアセスメントや安全性評価において重要です。

機能安全の文脈におけるPFHは、特にセーフティ・クリティカルなシステムを対象としており、一般的な製品やアプリケーションには適用できないことに注意する必要があります。

PFHは、セーフティ・クリティカル・システムの評価、安全機能の評価、基準や規格、リスク評価、製品やシステムの認証、セーフティ・クリティカル・ソフトウェアの開発に使用されます。

PFD (Probability of Failure on Demand) は、機能安全の文脈で使用されます。

PFDは、セーフティクリティカルな機能やシステムが、起動時または要求時に故障する確率を示します。

安全関連のシステムや機能の信頼性を評価する際に、重要なキーとなる数値です。PFDは、安全インテグリティレベル (SIL) と接続して、安全機能を定量化するためによく使用されます。PFDは一般的に以下の式で計算されます: 

PFD = 1 / MTBF

システムの安全性を確保するためには、PFDの値をできるだけ低く抑えることが重要です。PFDの値が低いということは、信頼性が高く、必要なときに故障が発生する確率が低いことを意味します。PFDは、セーフティ・クリティカルなシステムの評価、安全分析、開発段階、基準や規格、製品やシステムの認証、安全計装の評価に使用されます。

MTTR (Mean Time To Repair) は信頼性の指標であり、故障後のシステムまたは機器の復旧・修理に要する平均時間を示します。

MTTRはシステムの利用可能性と信頼性を評価するために要件となります。MTTRの値が低い場合は、システムが迅速に正常作動に復旧できることを示し、逆に値が高い場合は、修理に時間がかかることを示します。この計算は、故障後の修理作業の平均期間を指し、問題の診断、スペアパーツの注文、その他の準備措置に必要な時間などの関連要因を考慮に入れています。したがって、MTTRの計算式は次のようになります。

MTTR ＝ 総ダウンタイム / 総故障件数

例えば、あるシステムが1ヶ月に3回故障し、その結果合計ダウンタイムが6時間になった場合、MTTRは2時間となります。

MTTRは、システムの連続的な利用可能性が要件となる業界では特に重要です。MTTRは、多くの場合MTBFなどの他の信頼性指標と紐づけて考えられます。MTTR は、保守計画、修理時間の予測、メンテナンス管理、サービス・レベル・アグリーメント (SLA)、ライフサイクル・コスト分析、連続的改善、リスク評価、緊急時計画などに使用されます。

MTBF (Mean Time Between Failures) は、システムの2つの連続した故障の間に経過する平均作動時間を示します。MTBF は通常、製品、機器、システムの信頼性を評価するために使用されます。これは故障確率の逆数であり、時間や年などの時間単位で表されます。MTBFの値が高いほど、故障と故障の間隔が長いため、信頼性が高いと考えられます。MTBFの値は、総作動時間を故障本数で割って算出する: 

MTBF = 総動作時間 / 故障本数

または

MTBF = MTTR + MTTF

MTBFは特に信頼性に重きを置く業界で特に重要視されます。MTTR で述べたように、MTTRとMTBFはしばしば併用されます。MTBFは、製品開発、品質保証、保守計画、リスク評価、ライフサイクルコスト分 析、保証期間の検討、ならびに顧客の意思決定や連続的改善の補助などに使用されます。

SIL (Safety Integrity Level) は、製品安全エリアにおけるリスク評価のことです。システムの安全機能の信頼性を表します。SIL 1 (最も低い信頼性) から SIL 4 (最も高い信頼性) の4段階があります。SILの安全要件レベルは、システムの信頼性の評価方法として機能し、この評価は常に既存のハザードと紐づけて行われます。分類は、ハザードの確率や潜在的な影響など、さまざまな要因によって決まります。評価には通常、IEC 61508シリーズのような特定の方法と規格が使用されます。

1. B10: 作業時間後に製品群の10％が故障または要件を満たさなくまでの期間

2. B10d = 2 * B10

3. MTTF = 完全故障までの全機器の作動時間の合計 / 試験した機器の数

4. MTTF_d: MTTF_d= B10d / (0.1*n)

5. PFH:

サブシステムの場合: PFH = λ * 1h

システム全体の場合: PFH_total = ∑^N_i=1 PFH_i = PFH₁ + PFH₂ + ... + PFH_N

6. PFD = 0.5*T / (MTBF + 0.5*T)

7. MTTR = 全ダウンタイム / 全故障本数

8. MTBF = 総作業時間 / 総故障数

9. SIL: 分類は多くの異なる要因/テストに依存する

n : 試験した機器の数

λ : 故障率

T : メンテナンス間隔/時間単位

*故障率に関する知識が利用可能でない場合は、10dのみの計算となる