大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A.【講義の再話】 品質についての重要な言葉で、ロバスト設計というものがある。これは、SN比が最小、つまり機能のばらつきが最小になるような設計であり、ロバストネスト(頑強性)がある設計ということである。実際の製品は非常に多様な環境に晒されるため、様々な想定に基づいた設計が必要である。 アベイラビリティも製品において重要である。これはあるアイテムの能力が遂行できる状態にあることであり、稼働中に故障しづらい設計が求められる。 また、製品においてはそれを使用する者に対しての安全性も重要である。これを高めるために以下のような手法がある ・バックアップ ・フェイルセーフ:1箇所壊れても、安全な状態を維持できるようにした設計。 ・インターロック:危険が生じた際にロックがかかる設計 ・フールプルーフ:危険が生じないように工夫された設計(例:何かを裁断する機械で、片手で外のボタンを押しながらでないと動かないようにする。) 上記のような事項の指標として、MTBF及びMTTF(平均故障寿命)がある。また、ワイブル分布という分布曲線があり、これに関してバスタブ曲線という故障率に関する曲線がある。初期故障と摩耗故障によって両端が高く、真ん中の偶発故障期間が鍋底になっている特徴的なグラフである。 【発表の要旨】 ワイブル分布において、βの値を様々に変えて、グラフの形を描いた。βが2,3,4,5と大きくなるにつれて、グラフの凸が高く急になり、原点に寄っていくことが分かった。 Writing ? review & editing 【復習の内容】 フェイルセーフ設計で有名なものに飛行機がある。エアバスA310にはオートパイロットが異常を起こした際に手動操縦に切替えるフェイルセーフ設計がある。一方で、アエロフロート航空593便墜落事故では、オートパイロットがオフになったことに気づかなかったこと(オフになったことが分かりづらかった)が原因で墜落してしまった。
A.①品質工学について学んだ。また、バスタブ曲線、ワイブル分布についても学んだ。 ②ワイブル分布の式と各項の意味、グラフの外形を調査した。α:尺度パラメータ、β:形状パラメータ、γ:位置パラメータ ③新製品開発重点主義とは、企業が競争力を高めるために、新しい製品やサービスの開発に経営資源を優先的に投入する考え方である。市場のニーズに応え、他社との差別化を図ることで、成長や利益の拡大を目指す。技術革新や顧客の声を取り入れながら、継続的に魅力ある製品を生み出すことが重視される。
A. ①品質工学について学んだ。そもそも品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法のことを指す。これに関係したものでロバスト設計があり、ユーザの多様な条件の下で製品が機能するように設定を行なうことをいう。この1つとしてアベイラビリティこと可用性があり、要求通りに遂行できる状態にあるアイテムの能力のことをいい、これが高いほど故障しにくくなる。また、機械や設備が故障しにくいものは信頼性が高いと言われる。 ②演習では寿命時間の確率分布であるワイブル分布のグラフを作り、数値を変えることでワイブル分布の形が変わることを確かめた。ワイブル係数の値が正の数かつ１より小さいとき、tの値が０に近づくほどfの値は大きくなり、ワイブル係数の値が１のときtの値が大きくなる程fの値は小さくなった。ワイブル係数の値が１より大きいとき、tの値が0.5あたりでfの値が最大となった。 ③別の演習では品質工学における機能とロバスト設計について調べ、可用性の考え方について調べた。機能とは製品やシステムの本来のはたらきであり、ロバスト設計は技術開発の段階で機能をばらつかせる原因ことノイズの影響を受けにくくする設計である。可用性はシステムを機器やパーツの故障・災害・アクシデントなどの障害で停止させることなく稼働し続けることまたはその指標であると定められている。
A. この授業では、確率変数と確率分布について学んだ。確率変数とは、測定値の指示値のような、ある確定した確率の元で、偶然的にあらわれる変数をいう。確率そのものは道の場合もある。確率分布は、確率変数がどのような確率で現れるのかを表現したものである。特に、さいころの目のような離散的な確率変数のことを離散確率分布、実数であらわされる連続的な確率分布を連続確率分布とそれぞれ呼ぶ。 発表の要旨ではワイブル関数について調べ、計算した。ワイブル分布は寿命時間の分布のあてはめによく使われる。分布に左右対称から大きなずれが生じるときは適切な指標とは言えない場合がある。ワイブル分布には単純ワイブル関数、混合ワイブル関数、複合ワイブル関数かある。 復習では、ロバスト設計について考えた。ロバスト設計とは製品やシステムの設計において製造時のが誤差や使用環境の変化などのばらつき要因があっても、目標とする性能を安定して発揮できるようにする設計のことを指す。
A. ロバスト設計とは製品が様々な外部のばらつきや誤差要因に影響されにくく、安定した性能を維持できるようにする設計手法のことである。ワイブル分布という確率密度関数があり、故障率に関するグラフにバスタブ曲線と呼ばれるものがある。これは経過時間と故障率を考えるグラフであり、初期故障期と摩耗故障期は故障率が上がり、偶発故障期では故障率が下がることが読み取れる。 グループワークではワイブル分布の計算をした。colabを用いて、ワイブル分布の形の変化を調べた。α＝1、γ＝0は固定で、βの値を1～5でグループのメンバー内で変化させたβの値が大きくなるにつれてグラフも縦に膨らむ形をとっていることが確認できた。 事後学習では使用期限やポットライフについて考えた。液体洗剤を例に挙げて考えた。液体洗剤には界面活性剤や酵素、漂白剤、香料、安定化剤など様々な成分が配合されており、時間経過や温度、光などの環境因子によって以下のような品質変化が起こる可能性がある。そのため、加速劣化試験を行い、高温条件、多湿条件、紫外線照射などの劣化が促進させられる条件下で劣化現象の進み具合を調べ、それを元に消費期限を差でめる方法が良いと考えた。
A.【講義の再話】 品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。品質工学にはロバストパラメータ設計が使われる。パラメータ設計では製品やシステムの機能のばらつき（機能性）をロバストネス（頑健性）として評価する。ロバストネスの評価指標にはSN比が使われる。SN比（シグナル・ノイズ比）はη（イータ）＝β＾２/σ＾２で表され、η（イータ）が大きいほど測定器や測定方法の信頼性が高いことを示す。 アベイラビリティとは可用性、稼働率などとも呼ばれ、「要求どおり遂行できる状態にあるアイテムの能力のこと」である。すなわち稼働してから止まらずにいられる能力のことである。故障すると止まってしまうため保全（メンテナンス）が必要となる。 信頼性が高いとは機械や設備などが、長時間にわたり、故障や異常がなく、安定した状態で稼働することである。 平均故障間作動時間（MTBF）はその機械がいつ故障するかを予想したものである。じゃんけんで勝ちこった人の人数を縦軸に回数を横軸に取ったグラフはｙ＝ae^-bxと言うような式が成り立つ。このことから指数関数的変化であることが分かった。 【発表の要旨】 演題 ワイブル分布を計算しよう グループ名 エアコン 役割 責任著者 共著者 鈴木結惟、原野未優、高橋香桃花、三船歩美 Colabを使用して数式にα＝0.5、β＝2、γ＝0 を入力して、ワイブル分布を調べたところ教科書と同じ形になった。 【復習の内容】 トピック名 ロバスト設計について考えよう 品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。品質工学にはロバストパラメータ設計が使われる。パラメータ設計では製品やシステムの機能のばらつき（機能性）をロバストネス（頑健性）として評価する。ロバストネスの評価指標にはSN比が使われる。SN比（シグナル・ノイズ比）はη（イータ）＝β＾２/σ＾２で表され、η（イータ）が大きいほど痩躯定期や測定方法の信頼背が高いことを示す。
A. 放射性物質の減少は、時間と共にその放射能が指数関数的に減少する現象である。これは、放射性物質が一 定の確率で崩壊するため、時間が経過するにつれてその量が減少することを意味する。この現象は、ワイブル 分布のβ=1 の場合に対応する。β=1 のワイブル分布は、故障率が一定である指数分布と同じ形状を持つ。 ワイブル分布の確率密度関数は、f(t)=λe^-λt で表される。ここで、λ は崩壊定数であり、時間 t に対して 一定の故障率を示す。この関数は、放射性物質の減少を確率的な現象として捉えるのに適している。つまり、 放射性物質の崩壊はランダムな過程であり、一定の確率で発生するため、ワイブル分布の β=1 の形状がこの現 象を正確にモデル化する。 このように、ワイブル分布を用いることで、放射性物質の減少を確率的な現象として理解し、予測すること が可能である。これにより、放射性物質の管理や安全性評価に役立てることができる。
A.①品質工学では、誰が作業しても常に同じ結果が得られるロバスト設計が重視される。複雑な反応よりも、簡単で安定した反応が望ましく、作業標準に従えば品質が安定する。ロバスト設計の考え方では、SN比を用いて安定性を評価する。 さらに、製品や設備が長期間にわたり故障せず使用できる状態をアベイラビリティといい、それを支えるのが予防保全である。故障後に対応する事後保全と違い、予防保全は故障を未然に防ぐための取り組みである。 また、信頼性を100%にするのは困難なため、バックアップやフェイルセーフ、インターロック、プルーフプルーフといった安全対策も重要となる。そして、故障率の評価には、瞬間故障率や平均故障率、ワイブル分布が用いられる。 今回のグループワークは、ワイブル分布を計算しようである。 ②演題はワイブル分布を計算しようで、グループ名は名無し属した人は、三好駿斗、平方誠二郎、久保明裕、須藤春翔、畑中勝浩、前田悠斗であり、役割は調査係。 pythonコードを入力し、ワイブル分布の形が変わることを確かめることができた。また、分布の外形を書いた。 ③私は、工業製品や設備において、信頼性を高めるため安全対策を4つ調べた。 1つ目がバックアップで、主系統にトラブルが発生した場合でも、予備系統に切り替えて機能を維持できるようにするものである。2つ目のフェイルセーフは、故障や異常が起きたときに、安全側に動作を移行する仕組みである。3つ目のインターロックは、特定の条件が満たされないと装置が作動しないようにする制御で、事故や誤操作を防ぐ役割がある。最後に4つ目のプルーフプルーフは、人為的なミスを未然に防ぐ設計の工夫を指している。 これらの仕組みによって、完全な無故障は難しくとも、安全性や信頼性を高めることが可能になっていることが調べて分かった。
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A.①品質工学とロバスト設計とはなにか。品質工学は製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法で、ロバスト設計は様々なノイズに次用設計を行う強力な設計最適化手法である。機能の安定性を表す尺度としてSN比があり、静特性と動特性がある。故障しないで使うことはアベイラビリティと呼ばれ、信頼性の向上につながる。可用性は使える状態の維持率で信頼性は壊れにくさを表すことである。 ②「ワイブル分布を計算しよう」グループ名：アルファ、向田、永橋、山根、坂本、役割；調査、可視化 グーグルコラボを使ってワイブル分布を計算した。α=1,γ=1としてβの値を変化させると、数値が大きくなるにつれて山が高くなっていくのを確認できた。 ③ ロバスト設計は、製造や使用条件にバラツキがあっても、安定した性能を出ることができる製品を生み出す設計の事で、製品の信頼性向上を図る設計手法の１つである。使用される環境におけるバラツキの例としては、温度、振動、加えられる力、加速度などがある。これらのバラツキを考慮し、正常な動作を続ける事を行う事がロバスト設計と言われる。 寿命設計は、品質保証期間や使用環境、製造時の欠陥などを考慮して行われる。例えば、宇宙ステーションは設計寿命15年、作用するストレスとして機械的負荷サイクル・熱的負荷サイクル、安全率4.0として安全寿命設計をしている。 アベイラビリティとは、システムが継続して稼働できる度合いや能力のことで、稼働率で数値化できる。つまり、システムの壊れにくさのことである。故障しにくいのみにとらわれず、故障しても修復時間を短くするなど保全性を高めることでアベイラビリティを高めることができる。
A.① 講義の内容 信頼性とは機械や設備などが長期間にわたり故障や異常がなく、安定した状態で稼働することをいう。バックアップ、フェイルセルフ、インターロック、フールプルーフなどをもちいて信頼性を高めることが大事である。講義では故障率の曲線としてバスタブ曲線を用いた例を学んだ。また寿命時間の分布のあてはめによく使われるものにワイブル分布もある。 ② 発表の要旨 尺度パラメータであるαを0.5、形状パラメータであるβを6、位置パラメータをγを0としてＣｏｌａｂｏを使ってワイブル分布のグラフを作り、β値を変えたらグラフはどうなるのかを調べました。0.4付近から縦軸の値が上がり始め、0.9あたりでグラフの頂点が観察された。ワイブル分布は複雑な故障確率を表現するために用いられる。 ③ 復習の内容 ロバスト設計とは標準的な条件だけでなく、多様な条件の下で製品がその機能を発揮できるようなものを設計することである。ユーザーの多様な条件をノイズ条件と考え、広いノイズ条件の下でも製品が機能するように設計を行う。品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法のこと。アベイラビリティとは可能性、稼働率とも呼ばれ、要求通りに遂行できる状態にあるアイテムの能力のことを言う
A.で、製品の品質を出荷時の検査に頼っていた。しかし現代では、新製品開発の段階から品質を作り込む「ロバスト設計」が重視されている。ロバスト設計とは、製造誤差や環境変化といったばらつき要因の影響を受けにくく、安定した性能を保つ設計手法である。たとえばエアコンの場合、壊れてから掃除するのは「事後保全」、壊れないように設計段階から汚れ対策を施すのがロバスト設計である。 品質工学では、製品の性能とそのばらつきを同時に評価するために「S/N比（信号対雑音比）」を用いる。性能を高く、かつ安定させることが理想とされる。 また、「アベイラビリティ（可用性）」とは、機械や装置が必要なときに正常に稼働できる能力を指し、「稼働率」や「使用可能状態」とも呼ばれる（品質工学P71）。高いアベイラビリティを実現するためには、信頼性の高い設計・機器が不可欠である。 それでも故障は完全に防げないため、「バックアップ」「フェイルセイフ」「インターロック」「フールプルーフ」などの安全設計の考え方も重要である。ロバスト設計では、すべての機器が同時に故障する可能性もあるため、異なる機種を使って故障のタイミングをずらすことも有効である。なお、故障率の時間的変化は「バスタブ曲線」で表され、初期故障期、偶発故障期、摩耗故障期に分けられる。 グループワークではエアコンのバスタブ曲線を示した。 製品の故障について調べた。初期故障期間、偶発故障期間、摩耗故障期間がある。商品を使い始めた直後に起こる初期故障期間、製品が安定して動作する偶発故障期間、製品寿命の終盤に発生する摩耗故障期間である。
A.今回の授業では、品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発されたと分かりました。ロバスト設計とは評価比はSN比で、SはシグナルでNはノイズです。また、アベイライビリティについても学び、アベイラビリティとは、要求どおりに遂行できる状態にあるアイテムの能力のことであると分かりました。信頼性とは機械や設備などが長期間にわたり故障や異常がなく、安定した状態で稼働することでできると分かりました。 今回のグループワークではワイブル分布について議論しました。ワイブル分布とは、製品の信頼性や寿命を評価するために使用される統計的手法であると分かりました。βの値が大きくなるにつれてピークの値は大きくなり、また、ピーク時も遅くなると分かりました。Pythonを使ったことがなかったため難しく感じました。 ワイブル分布についてさらに詳しく調べた結果、ワイブル分布は信頼性に強く関連しているということが分かりました。
A.①ロバスト設計、誤差評価、アベイラビリティ、信頼性の確保、平均故障動作時間などについて学びました。ロバスト設計は、製品やプロセスが、外部の変動（ノイズ）に対しても性能が安定するようにSN比を用いて設計する仕組みのことだと分かりました。製品またはシステムにノイズ（市場条件や劣化）が加わると機能にばらつきが生じ、出力がばらついてしまいます。このような機能のばらつきをロバストネスとして評価します。ロバストネスなどの誤差評価の指標としてSN比があることが分かりました。アベイラビリティとは、「要求通りに遂行できる状態にあるアイテムの能力」を指し、ディペンダビリティ（総合信頼性）は「アイテムが要求されたときに、その要求通りに遂行するための能力」を指すことが分かりました。また、アベイラビリティをためには予防保全（エアコンの掃除など）と事後保全（修理）が必要なのだと分かりました。また、故障しないことは信頼性が高いということにつながり、信頼性の確保には保全のほかに、バックアップ（故障時の対応）、フェルセイフ（異常時の対応）などがあることが分かりました。平均故障動作時間（MTBF）は故障までの平均時間のことで、ロバスト設計がきちんとされた商品はほとんど同じ時間に壊れるようになっていることが分かりました。故障率には瞬間故障率と平均故障率があり、時間と故障率をグラフに取るとバスタブのような曲線になることが分かりました。 ②グループ名は右後ろ、グループメンバーは小野翔太、福田徳馬、宮下恵、田牧遥希、鈴木祐涼です。発表ではワイブル分布の計算を行いました。ワイブル分布は、信頼性工学や品質管理などでよく使われる確率分布の1つであり、製品の寿命、故障時間の分布をモデル化するために使用されていることが分かりました。αを尺度パラメータ、βを形状パラメータ、γを位置パラメータとしてf(x)を計算し、時間を横軸としたグラフに表現しました。 復習では、SN比について調べました。SN比は、「望ましい信号に対して、いかにノイズの影響を抑えているのか」を評価するものでした。場合によって小さい方が良かったり、大きい方や目標値に近い方が良かったりすることがあるということが分かり、その場合によって計算方法は異なるということが分かりました。SN比を用いることによって、ばらつきに強いロバスト設計が可能になることが分かりました。
A. 第5回の講義では、品質工学について学んだ。品質工学とは、製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。例えばロバスト設計というものは、製品のばらつきを分析し、設計パラメータを制御することで品質を向上させる方法のことである。品質工学で重要視される項目の中に、アベイラビリティというものがある。これは可用性と訳され、要求通りに遂行できる状態にあるアイテムの能力をはかるものである。また、信頼性とは、アイテムが与えられた条件下で、与えられた期間、故障せずに、要求通りに遂行できる能力を意味する。 グループディスカッションでは、「演題：ワイブル分布を計算しよう（グループ名：ありさこ、共著者名：近ありす、石垣彩奈、山崎里歩、役割：発言者）」について話し合いを行った。ワイブル分布の形を計算ソフトを用いて描いたところ、α=1、γ=0、β=2では横軸0.5をピークとした凸の形になり、α=1、γ=0、β=1では横軸0.5付近から徐々に降下していくようなグラフが得られた。 ここで、ワイブル分布について講義内で良く理解できなかったため、これについてもう少し詳しく調査を行った。ワイブル分布とは、製品や部品の寿命や故障率を統計的に表すために使用される確率分布の一つで、特に品質管理における寿命データ解析に広く用いられる。ワイブル分布の確率密度関数は時間、形状パラメータ、尺度パラメータの3つの要素で表され、初期故障期、偶発故障期、摩耗故障期に分けることができると知った。製品の寿命を関数で表現できるところに、大きな関心を持った。
A.品質工学について学ぶ。品質工学は、技術開発や製品開発、工程設計、工程管理を効率的に実施するための手法群のことである。ロバスト設計(パラメータ設計)を中心に新技術や新製品の機能の安定性の確保、使用、現場での不具合や故障を防ぐことを目的としている。この時の製品のばらつきをロバストネスとし、この指標にはSN比が使われる。SN比が大きければ製品のばらつきが少ないため信頼性の上昇につながる。 グループワークではα=1,γ=0の時のβを変えたワイブル分布の形の変化を記入した。その結果、βの値を大きくするとより大きな山なりの波形が生成されることが確認できた。 復習としてロバスト設計が重要になる製品について調べた。ロバスト設計が重要となる製品は、自動車や航空機、医療機器など、安全性や信頼性が強く求められる製品である。これらの製品は、使用環境や製造ばらつきに影響されずに安定した性能を発揮する必要があるため、設計段階から変動要因に強い構造や特性を持たせることが求められる。
A.今回の授業ではバスタブ曲線が印象に残りました。初期故障と摩耗故障が多くなるため、最初の方と最後のほうの故障が多くいなるというお話が印象に残りました。 今回の発表ではワイブル分布を書いてみました。この時a=0.5、b=2、γ=0、T=0.3、0.1としてグラフを作図しました。 ワイブル分布がどのような場面で使われているのかを調べました。製品の寿命予測や故障解析、気象学や経営学、医学などにも使われていることを知りました。
A.１．危険率にも確率が高い低いが存在し、もちろん確率が高いとその分危険性も高まる。品質工学では、ロバスト設計が特に大事になってくる。ここで、品質工学とは製品開発、技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。また、これら製品は、故障しないで使い続けることが大事であり、アベイラビリティのことも考えていかなければならない。メンテナンスを行い、信頼性を高める必要もある。信頼性は、バックアップや、フェイルセーフ、インターロックなどの技法を使い二重三重に安全性を高めていく必要がある。 これら、信頼度と故障率直線を組み合わせたグラフのことを、バスタブ曲線や、ワイブル分布という。 ２．私たちのグループでは、グループ名を右後ろとし、実際にPythonコードを使用し、ワイブル曲線を描き、数値をいじってどうなるのかを調査、ディスカッションした。 横軸に時間をとり、縦軸に故障する確率を示した。形状パラメーターであるβの値をいじるとグラフの形が山になったり、右下がりになったりと様々な様子を示した。 ３．ワイブル分布についてもう少し調査してみた。ワイブル分布は、製品の信頼性や寿命を評価するために使用される統計的手法である。故障情報を入力することで不信頼度を求められ、この度合いが分かれば、故障率、信頼度、故障確率密度について知ることができる。
A.①品質工学、ロバスト設計について。品質工学とは製品やサービスの品質を向上させるための工学的な手法である。また、ロバスト設計とは、製品やシステムの設計において、製造時の誤差や使用環境の変化など、様々なばらつき要因があっても、目標とする性能を安定して発揮できるように工夫する設計手法のことを指す。品質管理において、信頼性とは機械や設備などが長時間にわたり、故障や異常などがなく安定した状態で稼働することをいう。 ②発表では、ワイブル分布のついて調査し、グラフに表した。pythonを用いて、寿命時間の確率分布としてワイブル分布を用いた。 ③復習では、MTBFについて調査した。MBTFとは機器やシステムが故障してから次に故障するまでの平均時間を表す信頼性の指標のことである。数値が大きいほど、故障しにくく、信頼性の高さが評価ができる。しかし、あくまで平均であるため、実際の故障間隔はこれとお喜久子となる可能性がある。特に製品の初期不良や摩耗による故障はMTBFの算出には含まれないので注意すること。
A. 品質工学は、製品や技術の開発を効率化するための体系的手法である。ロバスト設計では、測定器の校正や使用環境における誤差の評価・改善を行い、SN比を指標として測定精度を高める。アベイラビリティは、必要なときに使用可能な状態を維持する能力を指し、信頼性は長期間にわたり故障なく安定して稼働する性能を意味する。これらは高品質な製品・設備の設計に不可欠な概念である。 今回のグループワークではワイブル分布について議論しました。ワイブル分布とは、製品の信頼性や寿命を評価するために使用される統計的手法であると分かりました。βの値が大きくなるにつれてピークの値は大きくなり、また、ピーク時も遅くなると分かりました。Pythonを使ったことがなかったため難しく感じました。 例外処理とは、装置やシステムに異常が発生した際に通常の処理から分岐し、安全に対応する機構である。ソフトウェアや制御系では異常を検知すると例外を発生させ、try-catchなどでリカバリや通知、ログ記録を行う。これにより誤作動や停止を防ぎ、安定性・信頼性を確保できる。例外の種類や対応方法は設計段階で定義される。
A.①まず、品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。また、ユーザーの多様な条件をノイズ条件とする。広いノイズ条件の下でも製品が機能するように設計を行うときにロバストパラメーター設計が使われる。製品やシステムに市場条件や劣化などのノイズが加えられると機能と出力にばらつきが生じる。このばらつきがロバストネスと言われロバストネスの評価指定はSN比で表される。Sがシグナル、Nがノイズである。ロバストパラメーター設計ではSN比を用いて設計条件の最適な組み合わせを見つける。 ②グループワークではα=1,γ=0の時のβを変えたワイブル分布の形の変化を記入した。 この時のβは「形状母数」を表す。形状母数とは分布の形状や故障率の時間的変化を決定するのに重要なパラメーターである。この時βが大きい製品は寿命が安定していて予測しやすい。これは予防保全や交換時期の計画が立てやすい。またβが大きいときはばらつきが少なく、ユーザー満足度は高くなる。 ③工業的なノイズについて調べた。主なノイズの種類として電磁ノイズ、静電気ノイズ、サージノイズ、機械的騒音がある。電磁ノイズではモーターなどが発生原因である。また静電気ノイズでは人体や物体の帯電による放電が原因である。ノイズ対策として、シールドやアース処理を行うことが求められるとわかった。
A. ロバスト設計やSN比、信頼度について講義を行った。特にSN比は機能性の指標であり、動特性と静特性があることを学んだ。また、信頼度（信頼性）はその確保の方法が様々あり、バックアップ、ファイルセイフ、インターロック、フールプルーフなどが挙げられる。そのほかにもMTBFやMTTF（バスタブ曲線やワイブル分布）などについても学んだ。 発表ではワイブル分布の分布式やその値を変化することで得られるグラフの形状変化について発表した。 復習として、バスタブ曲線について考えた。バスタブ曲線とは、主に製品の故障率の時間変化を表すグラフで、形状が浴槽（バスタブ）の断面のように見えることからである。製品やシステムの寿命期間中の信頼性評価において非常に重要な概念とされている。実際に使われる場面として、製造業であれば品質管理、信頼性試験、保証期間の設定。電子機器であれば半導体の故障モード解析、寿命評価。航空宇宙・軍事であればシステム全体の信頼性設計。保全管理であれば保守スケジューリングの判断材料としての使用が考えられる。
A. バスタブ曲線(故障率曲線)は、機械装置や製品の故障率を時間の経過とともに示すグラフのことです。製品の初期に故障率が高い「初期故障期間」、故障率が安定した「偶発故障期間」、寿命が近づくと故障率が高まる「摩耗故障期間」の３つに分かれ、各期間の故障率計算と信頼性解析は製品寿命の延長と信頼性向上に重要となります。初期故障期間では時間とともに故障率が減り、偶発故障期間では時間が経っても故障率が変化せず、摩耗故障期間では時間とともに故障率が増えます。 ワイブル分布は、この3つの故障確率を数式化するのに適した確率分布です。つまり、ワイブル分布とは寿命時間の確率分布を示しています。 演題は「ワイブル分布を計算しよう」で、グループ名はありさこです。共同著者は、近ありす・立花小春・山崎里歩です。私は発言の役割を果たしました。α＝1、ｒ＝0、β＝1のグラフを実行すると、右肩下がりのグラフになることを確認しました。また、βを1から2へ変更すると、Ⅹ＝0.5のときに最大になる山型のグラフになることが分かりました。 生存曲線とは、ある生物が時間経過に従って固体数がどのように減っていくのかを表したものです。確率的な視点から見ると、「生物が一定の割合で死亡するモデル」となります。ワイブル分布β＝１の場合の指数分布に従う生存曲線は早死型と呼ばれ、初期死亡率が極めて高くその後は死亡率が下がることを示しています。生物の例としては、魚類や水生の無脊椎動物が挙げられます。これらの生物は、親の保護を全く受けないため幼少期の死亡率が高いと考えられます。
A.①今回の授業では、初めに品質工学という用語について、教科書より学んだ。品質工学とは、製品開発、技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。また、アベイラビリティという用語について学んだ。アベイラビリティとは、可用性、稼働率などのことであり、「要求通りに遂行できる状態にあるアイテムの能力」のことである。また、信頼性とは、機械や設備などが長時間にわたり故障や異常がなく安定している状態であることを学んだ。 また、教科書より、故障のパターンの図を学んだ。初期故障期間、偶発故障期間、磨耗故障期間という3種類があり、それに合わせて故障率が変化することを知った。 ②グループワークではα=1,γ=0の時のβを変えたワイブル分布の形の変化を記入した。 ③品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。また、ユーザーの多様な条件をノイズ条件とすると広いノイズ条件の下でも製品が機能するように設計を行うときにロバストパラメーター設計が使われる。製品やシステムに市場条件や劣化などのノイズが加えると機能と出力にばらつきが生じる。このばらつきがロバストネスと言われロバストネスの評価指定はSN比で表される。Sがシグナル、Nがノイズである。ロバストパラメーター設計ではSN比を用いて設計条件の最適な組み合わせを見つける。アベイラビリティをどうやって確保するかが必要である。機械や設備などが長期間にわたり故障や異常がなく安定した状態で稼働することを信頼性が高いという。
A. 品質工学とは、製品開発や技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法。機能が設計の期待どおりに評価するのに、ＳＮ比が用い、設計条件の最適な組み合わせを見つける。 ユーザの多様な条件をノイズ条件と考え、広いノイズ条件の下で製品が機能するように設計を行うために使われる。そのために、ロバストパラメータ設計が適用される。製品 の機能はその入出力の関係で表現され、製品に市場条件、劣化などのノイズが加わると、機能のばらつきが生じ、出力がばらつく。このような機能のばらつきをロバストネスという。 ＳＮ比のＳは信号、Ｎはノイズを表す。 アベイラビリティは可用性、稼働率と呼ばれる。要求どおりに遂行できる状態にあるアイテムの能力のことである。アベイラビリティが高いというのは、故障しないということを示す。 信頼性が高いとは、機械や設備などが長時間にわたり、故障や異常がなく安定した状態で稼働することを示す。信頼性を１００％以にすることは難しい。安全性を確保する方法として、バックアップ、フェイルセイフ、インターロック、フールプルーフが挙げられる。 平均故障間動作時間は、修理しながら使用する製品の故障間動作時間の期待値を測定することができる。ＭＴＴＦは故障までの動作時間の期待値のことを言う。 故障率はバスタブ曲線、寿命時間はワイブル分布で表すことができる。
A.【講義の再話】 ロバスト設計とは、設計段階で誤差を抑えて正常に動くようなばらつきにする設計の仕方であり、これにsn比を用いている ロバスト比の評価指標は生産ロバストパラメーター設計によって計算可能である。 SN比とは、品質工学で用いられる安定性を表す指標であり、信号と雑音の比率を表す。SN比が大きいほど、ばらつきが小さく安定していることを示す。どんな不器用な人がやっても作業標準に従えば同じになるのがロバスト設計である。機械や設備などが、長期間にわたり故障や異常がなく安定した状態で稼働十ることを、信頼性が高いという。化学装置や計測・制御用の装置には信頼性の高いものを用いることがたいせつである。故障率には瞬間故障率と平均故障率があり、一般的には瞬間故障率 が用いられる。故障率のパターンはバスタブ曲線で表される。 【発表の 要旨】 演題はワイブル分布計算で、グループ名はエアコンであった。 グループに属した人は高橋香桃花、原野美優、三船歩美、鈴木結唯、増子香奈であった。パイソンを用いてワイブル分布の計算を行った。私は調査係兼発表係としてパイソンでコードを入れる役割を担った。 図を描いた。縦軸が0.5刻みの2.0までのメモリで、横軸が0から3.0までの刻みのないものであった。αが0.5、βは２、γが０でシミュレーションすると、0に近いところに大きな山があり、そのあと急激に値が小さくなるグラフができた。 【復習の内容】 信頼性を高めるためにどののような考え方を導入して安全性を確保するか復習した。安全性を確保するための方法として、 バックアップ、フィールセーフ、インターロップ、フールプルーフ、リストア、ロールバックがあることが分かった。バックアップは万が一の事態に備えてデータを保護することで、ロールバックはエラー発生時に直前まで戻るという似て非なるものであることが分かった。
A.品質工学について学んだ。そもそも品質工学とは製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法のことを指す。これに関係したものでロバスト設計があり、ユーザの多様な条件の下で製品が機能するように設定を行なうことをいう。この1つとしてアベイラビリティこと可用性があり、要求通りに遂行できる状態にあるアイテムの能力のことをいい、これが高いほど故障しにくくなる。また、機械や設備が故障しにくいものは信頼性が高いと言われる。 演習では寿命時間の確率分布であるワイブル分布のグラフを作り、数値を変えることでワイブル分布の形が変わることを確かめた。ワイブル係数の値が正の数かつ１より小さいとき、tの値が０に近づくほどfの値は大きくなり、ワイブル係数の値が１のときtの値が大きくなる程fの値は小さくなった。ワイブル係数の値が１より大きいとき、tの値が0.5あたりでfの値が最大となった。 別の演習では品質工学における機能とロバスト設計について調べ、可用性の考え方について調べた。機能とは製品やシステムの本来のはたらきであり、ロバスト設計は技術開発の段階で機能をばらつかせる原因ことノイズの影響を受けにくくする設計である。可用性はシステムを機器やパーツの故障・災害・アクシデントなどの障害で停止させることなく稼働し続けることまたはその指標であると定められている。
A.復習 抜き取り検査は確率なので、漏れがある。 工場の仕組みp144 品質保証活動の移り変わり ①検査重点主義(不適合品・不良品を工場外に出さない)→不完全 ②工程管理重点主義(良品だけを生産できるような仕組みつくり、自動制御)→製品に設計上の問題が刈る ③新製品開発重点主義 品質工学とロバスト設計について 品質工学は、製品開発・技術開発を効率的に実行する目的で開発された方法である。 ロバスト設計とは、SN比を用いて設計条件の最適な組み合わせを見つけ、測定システムのばらつきを小さくするための手法。 (例:製造工程を簡略化または最適化し、再現性を上げる方法) SN(スイッチノイズ)比は、測定システムの優劣を評価するために利用できる指標のひとつである。 JIS Z 8115: 2019 においてディペンダビリティ(総合信頼性)とは、「アイテムが、要求されたときに、その要求どおりに遂行するための能力」と定義され、これにはアベイラビリティ、 信頼性、回復性、保全性、および保全支援性能を含むとされている。アベイラビリティは可用性、稼働率などとも呼ばれ、「要求どおりに遂行できる状態にあるアイテムの能力」のことである。 (また信頼性は、3.8.1項にも記したように、「アイテムが、与えられた条件の下で、与えられた期間、故障せずに、要求どおりに遂行できる能力」のことである。さらに、回復性は、 「アイテムが事後保全を実施せずに、故障から回復する能力」、保全性は、「与えられた運用及び保全条件の下で、アイテムが要求どおりに遂行できる状態に保持されるか、又は修復される能力」、保全支援性能は、「保全支援に関する組織の有効性」と定義されている。) 保全=メンテナンス 製品もいつかは故障する。故障したときにどうしたらよいか。 アベイラビリティはそもそも故障しないという保証(銀行ATMやdocomoのサーバーなど) 保全の分類 エアコンの風量はキッチン上のボイラーより数倍、自動掃除機能のあるエアコンはロバスト設計 【信頼性】 機械や設備などが、長期間にわたり故障や異常がなく安定した状態で稼働することを、信頼性が高いという。化学装置や計測・制御用の装置には信頼性の高いものを用いることがたいせつである。 しかし、いかに信頼性を高めようとしても信頼度(信頼性の度合い)を100%にすることは困難である。そこで、以下の項目のような考え方を導入して安全性を確保する。 ①バックアップ…装置に故障が起こった場合、運転を続行させるために、あらかじめ準備された補助機器などを使用すること ②フェイルセルフ…停電や、計装電源・計装空気・制御装置などに異常が発生した場合、装置が事故を起こさないで安全な方向に移行するような機構 ③インターロック…機械や装置が正常に作動するための条件がそろっていない場合に、その機械や装置が作動できないような機構 ④フールプルーフ…機械の取り扱いの手順や危険性などをよく理解していない者が操作しても、 危険を生じないような機構 バックアップ+復旧できるのが大切 機械に負担がかかるのでバランスが大事 ロバスト設計がしっかりできていると、バックアップで同じ製品を買ってもほとんど同じ時期に故障する。ので、バックアップはあえてばらつかせておくとよい。 バスタブ曲線 ワイブル分布(確率密度関数)
A. 品質工学について学んだ。品質工学は、製品・技術開発を効率的に実行するために開発された方法である。機能が設計で期待した通りかを評価する指標としてSN比が利用される。SN比はズレの大きさを定量的に表す指標である。SN比には、動特性のSN比と静特性のSN比がある。品質工学の考え方と方法を測定システムに応用したものが計測設計である。また、信頼性を高めるためにバックアップ、フェイルセイフ、インターロック、フールプルーフなどの考え方を導入している。故障率のグラフは指数関数のグラフでバスタブ曲線という。 発表の演題はワイブル分布を計算しようで、グループ名はありさこで、メンバーは近ありす、立花小春、石垣彩奈、山崎里歩であった。グループ内での役割は書記であった。α=1,γ=0,β=2のときとβ＝1のときのグラフを実行した。β=2のときはx=0.5あたりでf(x)は大きくなり、その後xの増加とともに減少した。β＝1のときは、右肩下がりのグラフになった。 βを変えることでグラフの形が教科書の図のように変化することを確認できた。β＝1のとき、時間に対して一定の割合で減少していったことが分かった。生物の生存曲線とワイブル分布について考えた。生存曲線とは生き残る様子をグラフにしたものである。晩死型、一定型、早死型死があり、それぞれ異なる曲線となっている。死亡する確率が年齢に依存しないものの生存時間はワイブル分布のβ＝1で表すことができ、これは早死型で、主に魚類などに当てはまる。
A.
A.第五回目の品質管理では、品質管理と品質保証について講義を行った。まず、品質工学を考えていくうえで大切であるといえるのはロバスト設計だといえる。このロバスト設計は、製品やプロセスが外部環境や製造のばらつきなどの影響を受けにくいように安定して性能を発揮できるように設計する手法です。これに関連してS/N比があり、これは測定値のばらつきを評価指標にしたものである。このことから、品質管理とは製品開発・技術開発を効率よく実行するものであり、これら二つを用いる設計をロバストパラメータ設計という。 今回のグループワークではワイブル分布について実際にパイソンのコードを用いて描きました。ワイブル分布とは、故障解析や信頼性工学で広く使われる確率分布であり、製品の寿命や故障時間の分布をモデル化するのに適しています。私たちの班では、最初はベターにα＝１、β＝１ γ＝０でグラフを描き確認しました。その次に、α＝0.95、β＝2.1、γ＝０におけるグラフを確認しました。 復習として、ワイブル分布に似ている分布について調べました。一つ目として、指数分布があり電子機器のようなランダム故障を想定しています。次に、ガンマ分布がありワイブル分布の代用として使われることがあり、医学・機械の経過時間データーや複数の事象の積み重ねに用いる。
A.ワイブル分布について勉強した。β＝１のワイブル分布において故障率が一定である指数分布と同じ形状をもつことがわかった。グループワークにおいては、ワイブル分布に様々な数を入れてみてグラフがどのように変化するか学んだ。
A.ワイブル分布の関数は、f(t)=λe^-λtで表される。 ワイブル分布を用いることで、放射性物質の減少を確率的な現象として理解し、予測することが可能である。 グループワークではpythonを使ってワイブル分布を作成した。
A.
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大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
