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🌡️ 📆 令和6年4月14日

◇ 品質管理と品質保証―信頼性工学からのアプローチ―

山形大学  理工学研究科(工学系)  化学・バイオ工学科  🔋 C1 📛 立花和宏

🔚 品質管理 🏫 Web Class syllabus 53225 📆 🌸 時間割 火 🕐 13:00~14:30 🕝 ( 中示B) Files C1

品質管理


不良

表   1 不適合(不良)の例
異物 混じってはいけないものが混ざっている。 まつ毛。髪の毛。ごみ。
ピンホール、カケ 穴が開いてはいけないところに穴があいている。あるべきところがない。
キズ
割れ
規格外れ 規格寸法から外れている

出荷する製品が、適合品か不適合品(不良品)かどうかを、必ずしも数値で表現できるとは限らない。 数値以外の表現として、水準(層)に名前をつけて、層別に分類し、パレート図などで表現し、不適合品をなくすことを目指します。

品質保証


品質管理は、不良品を作らない工程を管理すること。 品質保証は、出荷した製品が要求される仕様を満たすこと。

1 ) 2 )

確率変数と確率分布

ある確定した確率の元で、偶然的に表れる変数を確率変数と呼ぶ。 特に、サイコロの目のような離散的な確率変数についての 確率分布を離散分布または離散確率分布と呼ぶ。 一方、実数で表される連続的な確率変数に対する 確率分布を連続分布あるいは連続確率分布と呼ぶ。

3 )

信頼性の尺度

表   2 信頼性の尺度
名称 定義 説明 例
平均故障動作期間 MTBF 期間中の総動作期間/期間中の総故障数 健康寿命?
故障までの平均動作時間 MTTF 故障発生までの総稼働時間数/故障発生数 平均故障寿命 寿命 平均余命(平均寿命=0歳の平均余命) ポットライフ 、使用期限、賞味期限、消費期限
信頼度R(t) 信頼度関数R(t)=(総数N-故障数r)/総数N 信頼度関数R(t)、ある時間区間で、故障していない確率 生存関数
不信頼度関数F(t)(故障分布関数) F(t)=1-R(t)
故障密度関数f(t) f(t)=dF(t)/dt=-dR(t)/dt ワイブル分布 確率密度関数
故障率(瞬間故障率) 故障率 λ(t)=f(t)/R(t) バスタブ曲線 (初期故障期間、偶発故障期間、摩耗故障期間) * 生命表 死亡率
4 ) 5 )

バスタブ曲線

図   1 バスタブ曲線
©K.Tachibana

製品は、いずれ故障します。 初期故障、偶発故障、摩耗故障に分類されます 6 ) 。 民法では、売買契約に基づき、1年間以内の保証となっています 7 ) 。


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 初期故障期間

x = []
y = []

# 初期故障期間
alpha1 = 2 # 尺度パラメータ
beta1 = 0.5 # 形状パラメータ(ワイブル係数)
gamma1 = 0 # 位置パラメータ

# 偶発故障期間
alpha2 = 2 # 尺度パラメータ
beta2 = 1 # 形状パラメータ(ワイブル係数)
gamma2 = 1 # 位置パラメータ

# 摩耗故障期間
alpha3 = 2 # 尺度パラメータ
beta3 = 2 # 形状パラメータ(ワイブル係数)
gamma3 = 2 # 位置パラメータ

for t in np.arange(0,4,0.1):
  h1 = (beta1/alpha1)*pow((t-gamma1)/alpha1,beta1-1)
  h2 = (beta2/alpha2)*pow((t-gamma2)/alpha2,beta2-1)
  h3 = (beta3/alpha3)*pow((t-gamma3)/alpha3,beta3-1)
  h = min([max([h1,h2,h3]),1])
  x.append(t)
  y.append(h)
plt.plot(x, y)
©K.Tachibana

ワイブル分布の形

図   2 ワイブル分布の形
©K.Tachibana
確率分布

ワイブル分布の形

import math
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


x = []
y = []

alpha = 1 # 尺度パラメータ、放射能では半減期、プロセス制御では時定数と呼ばれる
beta = 1 # 形状パラメータ(ワイブル係数)
gamma = 0 # 位置パラメータ


for t in np.arange(0,3,0.1):
  h = (beta/alpha)*pow((t-gamma)/alpha,beta-1)
  R = math.exp(-pow((t-gamma),beta)/alpha)
  f = h * R
  x.append(t)
  y.append(f)
plt.plot(x, y)

©K.Tachibana

直列システムと並列システム


寿命

表   3 寿命?
寿命
保証期間 初期故障 が起きた場合メーカー責任である可能性があり、ユーザーに過失が無い場合に無償修理に応じる期間。
耐用年数 税法上の減価償却資産の耐用年数から 木造住宅の法定耐用年数は22年 8 ) 。 たとえば 木造住宅の法定耐用年数は22年 9 ) 。 自動車は4年、蓄電池は6年。 物理的耐用年数と物理的耐用寿命の区別はあいまい。 期待耐用年数。電池の場合は、容量が80%に低下するサイクル数を1日1回充電で計算 10 ) 。
耐用寿命 物理的、維持費が償却コストより高額になるなど経済的な理由で、 メーカーの保守部品の打ち切りなど。使えなくなること。電池の場合は、膨らみも。 耐用寿命を過ぎた 工業製品は、 リユースができないので、リサイクルするか、 廃棄物となります。
耐用期間 薬事法用語 11 ) 。 消耗品等を交換したり、修理・オーバーホールを繰り返したりしても、その機器の信頼性・安全性が目標値を維持できなくなる予想される耐用寿命。
ポットライフ、使用期限、賞味期限、消費期限

品質保証

表   4 品質保証(QA :Quality Assurance)
新製品企画 調査、研究開発(予備実験、ラボレベル、ベンチレベル)
設計試作 設計審査、試作(ベンチスケール)
量産試作 試作(パイロットプラント)
購買・外注
生産 改善
販売 カタログ、トリセツ
アフターサービス クレーム処理、消耗品の補給、定期点検、修理、保守

保全と維持


工程の

工程の保全には、予防保全と事後保全がある。

13 )
表   5 保全・維持(maintenance)
大区分 小区分 運用区分 運用例 適用例
予防保全(PM) 時間計画保全(TBM) 14 ) 定期保全 定期健康診断みたいなもの 5S活動
経時保全 10万キロはしったら
状態監視保全(CBM) 15 ) 故障しそうになったら。予兆発見!
事後保全(CM) 緊急保全 故障 した!障害発生!一大事
通常事後保全 故障 してるけど、障害はないので、とりあえずあとで。

故障

表   6 故障(break down)
故障(break down) 「アイテム(=必要とされるもの)が要求機能達成能力を失うこと」 16 )
欠陥(defect, bug, fault) 17 )
障害(failure)
問題(error)

◇ 参考文献

品質管理

2024年1月21日  C1 松木健三名誉教授がご逝去されました。


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