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信頼性設計(しんらいせいせっけい)とは、工学分野において、システム・装置または部品が使用開始から寿命を迎えるまでの期間を通して、予め期待した機能を果たせるように、すなわち故障や性能の劣化が発生しないように考慮して設計する手法のこと。

◆フェイルセーフ設計

フェイルセーフ設計(Fail safe design)とは、機械は必ず故障が発生するということを念頭に置き、故障が発生した場合にも、常に安全側にその機能が作用する設計思想。

機械であれば、「仮に壊れたまま動作することで、周囲に損害や危険を及ぼすことの無い設計」をいう。例えば

・壊れやすい部分を設けておき、高い負荷がかかった場合に意図的にその部分が壊れるようにしておくことで、全体が動作しなくなる、など。

電気のヒューズは、電気機械のショートなどによる過電流が流れると焼き切れ、機器の過熱による他の部品の故障や、使用者への危険を回避することができる。

適用例

電気のヒューズ、ボイラーの安全弁、交通信号機、電車の車両の非常ブレーキ機構

◆フールプルーフ設計

フールプルーフ(fool-proof)は日本語では馬鹿除けまたは馬鹿避けとも言い、なんら知識をもたない者が誤った用法で事故に至らないようにするという意味から、仕組みと、知識を持たずとも簡単に操作できるようにする仕組み・設計・思想を指す。

乳幼児などは目に付くものを手に取り、口に入れることが多く、医薬品などの蓋を開けて中身を飲み込み重篤な事故に至ることがある。医薬品を製造する企業はこれら事故への方策として、蓋を回すだけでは開かない仕組みとして特定のボタンを押しながら回さないと開かない仕組みを考案して対処した。

人間工学の観点からはパニック時に予期せぬ行動をとることを観察して、万一の場合にも重大な事故が起きないように複数手順を経なければ実行できない仕組みや検証を行なった。この過程からフィードバックという事後処理的な対処方法が生まれ、その後、予期できることはあらかじめ対処するフィードフォワードの考え方が生まれた。

人工呼吸器の酸素濃度設定の設定プラグ類は、機械の設計・製造の時点で21%から下限には設定出来ないように製造されている。一般的な標高地で使用の際、大気圧下・気温での酸素分圧は、およそ21%であるからである。これも一つの「馬鹿避け」と言う観点から、研究され応用されているものである。

類似の意味として、機械が故障しても安全装置などが作動しするといった、安全システムを付加しておくというフールセーフティ (Foolish Safty)がある。

◆冗長性設計

設計の世界において2重に対策化をこうじておき、システム全体の信頼性を増加させる手法を冗長性という。

機械は通常多くの部品から成り立っており、部品のひとつが破壊したとしても機械全体が連鎖的に停止してしまう場合が生じる。このようなことが起きないために、部品故障があっても他の部品によって機能を代替できるようにするなど、故障を予め考慮した構成の機械としている。こうした、故障時の代替機能を果たす機能を「冗長系」と呼ばれ、こうした冗長系を有するような設計、すなわち冗長性設計を行うことで、設計の信頼度を高めることができる。詳細は冗長化を参照されたい。

◆関連項目

・安全工学

・信頼性工学

・安全装置

・安全率

・平均故障間隔

・ポカヨケ

・フォールトトレラント設計

・フォールトトレラントシステム

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