製品の信頼性を計算する方法

信頼性は、特にエネルギー関連製品(ErP)の製品開発とライフサイクル管理において重要な要素です。高い信頼性を確保することで、環境負荷を大幅に削減し、生産コストを削減し、顧客満足度を高めることができます。このブログでは、EN 45552:2020に概説されているガイドラインを使用して製品の信頼性を計算する方法の包括的な概要を提供します。

信頼性を理解する

信頼性とは、製品が指定された条件下で一定期間、意図した機能を失敗なく実行する確率として定義されます。製品の予想寿命の合計を扱う耐久性とは異なり、信頼性は、特定の時間枠内でエラーのない動作の可能性に焦点を当てています。

重要な概念

• reliability: 定義された条件下で製品が意図したとおりに動作し、故障を経験せずに動作する確率。
• Failure Modes: 製品が意図した機能を果たせない具体的な方法。
• Failure mechanisms: 材料の疲労や環境ストレスなど、故障の根本的な原因。
• Failure Points: 故障する可能性のある製品の特定の部品またはコンポーネント。

信頼性評価フレームワーク

信頼性評価にはいくつかの重要なステップが含まれます。以下に詳しく説明します。

1.

まず、製品または製品のグループを、その一次、二次、三次機能を含めて明確に定義します。この機能分析は、信頼性を評価する必要がある製品内のすべての重要なコンポーネントとシステムを特定するのに役立ちます。

2.

次に、製品が動作する環境条件と動作条件を決定します。これらの条件には、温度、湿度、機械的ストレス、電気負荷などの要素が含まれます。これらの条件を理解することは、信頼性テストで実際のシナリオをシミュレートするために重要です。

3. 追加情報

フィールドデータ、ベンダー制限、規制、応力解析、故障モードおよび影響解析(FMEA)など、さまざまなソースから追加情報を収集します。このデータは、潜在的な信頼性の問題と、考えられる障害メカニズムの全体像を構築するのに役立ちます。

4.

機能を故障モード、故障点、および故障メカニズムにリンクして信頼性分析を実行します。これには、FMEA または同様の分析を実行して、最も可能性の高い障害を特定して評価することが含まれます。分析の結果、障害サイトとメカニズムのリストが作成され、その確率によってランク付けされます。

5. 信頼性評価手法の選択と適用

製品の信頼性を評価するための適切な方法を選択してください。 これらの方法には、次のものが含まれます。

• <span lang="EN" style="mso-ansi-language: EN;">Physical testing: 制御された条件下で製品をテストして、その性能を観察し、故障点を特定します。
• Accelerated Endurance Testing (ALT): 製品を負荷の増加にさらして、通常の状態よりも早く故障を誘発します。これにより、製品の寿命と故障率を短時間で見積もることができます。
• Statistical analyses: 統計モデルを使用してテストデータを分析し、製品の信頼性を予測します。

6.

最後に、入力データ、仮定、分析方法、結果など、評価プロセス全体を文書化します。このドキュメントは、透明性を確保し、将来の信頼性向上の基盤を提供するために不可欠です。

例:電子機器の信頼性評価

自動車の電子制御ユニットの信頼性を評価する例を考えてみましょう。

1. define product: 電子制御ユニットは、自動車のエンジン出力を制御する重要なコンポーネントとして定義されています。
2. 環境および動作条件: デバイスは-20°Cから85°Cの温度範囲で操作し、振動や湿気にさらされる必要があります。
3. 追加情報: フィールドデータによると、以前のバージョンのデバイスは3年以内にコンポーネントの疲労により10%の故障率を記録していました。
4. 信頼性分析の実行: FMEAは、はんだ接合部疲労やコンデンサの故障など、主な故障モードを特定します。 これらは、その確率に従って評価されます。
5. 信頼性評価方法の選択と適用: 加速耐久試験は、迅速に故障を誘発するために高温で実施されます。テストデータの統計解析により、通常の動作条件下での平均故障時間(MTTF)は5年と予測されます。
6. 評価ドキュメント: 故障モード、テスト条件、予測MTTFなどの結果は、将来の参照と改善のために文書化されています。

より詳細なガイダンスについては、EN 45552:2020の全文と、修理、再利用、アップグレードの評価についてはEN 45554:2020、信頼性評価方法についてはEN 62308などの関連規格を参照してください。

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