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機械の故障率を図示した「バスタブ曲線」について

機電派遣コラム この記事は約 5 分で読めます。

「バスタブ曲線(故障率曲線)」という言葉をお聞きになったことはありますか?これは、時間の経過に伴って、機械や装置の故障率が変化していく様子を表した曲線図のことを言います。
ここでは、この「バスタブ曲線」について、事例と共に解説していきます。

 

バスタブ曲線の3つの故障期

製品のライフサイクルにおける故障率をグラフ化すると、ちょうど上図のようにお風呂の浴槽のような形の曲線を描きます。
このグラフを「バスタブ曲線」、または「故障率曲線」と呼びます。時間の経過により

  1. 初期故障期
  2. 偶発故障期
  3. 磨耗故障期

の3つに分けられ、機械製品など整備時期の目安になっています。以下でそれぞれの故障期にどのような事が起こるのかを説明していきます。

 

設計や製造の欠陥で故障が起こる「初期故障期」

製品納入後、ほんの僅かに稼動しただけで故障が発生する時期を「初期故障期」と呼び、主な故障原因として、設計の不備や製作過程の不手際によるものが大半を占めています。
この期間は時間の経過と共に低下していく傾向にありますが、機械装置の製造欠陥によるものは、軽微なものでも多少残ってしまうため、安定期に入る偶発故障期に突発的な故障に繋がる危険性が高まります。この時期に設計や製造工程の問題などを洗い出すことが重要です。
初期故障期は、一般的に約1年が目安となっています。

 

故障が起こり難く稼動が安定している「偶発故障期」

初期故障期を過ぎて、安定的な稼動した後に故障が起こる時期を「偶発的故障期」と呼んでいます。
この間の故障率は、ほぼ一定の値を示しているため、目立った故障などは起こりにくい傾向にあります。しかしながら、保守やメンテナンスなどを怠れば相応の機能停止に陥る可能性があるため、油断は禁物です。
また、機械は環境による変化や、人の扱いに対しても劣化する場合があるので、製品としての寿命を延長するためにも、日頃から徹底した管理は必要となります。

 

故障率が増加する傾向にある「磨耗故障期」

機械が長時間稼動すれば、当然、内部部品の磨耗や疲労が起こり始めます。
機械の寿命が原因により故障が増加する時期を「磨耗故障期」と呼んでいます。この期間が来る前に、消耗品などを交換や整備することで、稼動が安定している「偶発的故障期」を延長することが可能です。
部品の劣化や磨耗による故障時期が早く来るか遅く来るかは、機械の使用状況によって変化します。この故障期をいかに遅らせることができるかが、保守やメンテナンスする技術者の腕の見せ所なので、定期点検などは欠かせない作業となります。

 

バスタブ曲線~故障事例~

 


ここまで、バスタブ曲線がどういったものであり、どのタイミングで物が故障し安定を迎えるか、という流れをみてきました。ここからは、実際にそれぞれの故障期にはどのような事例があるのかについて紹介していきます。

 

偶発故障期の故障事例

エレベーターは数々の精密部品によって構成された機械です。普段何気なく使っているエレベーターも、当然ながら故障の可能性があります。
たとえばボタンなどの電気系統の接触不良により閉じ込めの原因になったり、扉の下にある敷居溝にゴミが溜まっていると開きにくくなったりします。
こういった故障は、電気系統のチェックをしたりゴミを取り除いたりといった定期的な点検・メンテナンスをすることで防ぐことが可能です。これらは導入時の不具合でないため初期不良とは言えませんが、保守の品質が重要となる偶発故障期のよい例といえるでしょう。

 

磨耗故障期の故障事例

自動車は、ユーザーが1台を長く使う機械の例です。そのためそもそも寿命が長く続くように作られており、変速機・発電機・エンジンなどのパーツはそれぞれ10万kmを超えるような走行にも耐えうると言われています。
これらが故障すると、自動車は走行できなくなってしまいますが、メンテナンスを怠らないことで寿命を延ばす(磨耗故障期になるのを遅らせる)ことが可能です。とはいえ経年劣化による疲労も避けられませんから、寿命として交換するかどうかの判断も必要となります。

 

まとめ

個々の部品に使用されている消耗部品の寿命を知っておくことにより、機械全体の故障を避けることが可能となります。故障時期を事前に把握することも大切なので、過去のデータなどから整備時期を導き出すことが大切です。

 

 

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