電気機器の故障解析入門

電気エンジニアが行う数多くのサービスのひとつに、電気製品の故障分析、または電気製品が機能しなくなった原因や理由の科学的調査があります。電気器具の故障は、部品の欠陥から電気システムの過負荷まで、さまざまな理由があります。故障解析では、問題の原因を突き止めるために、さまざまなテスト方法を利用します。

ドゥレイエム・エンジニアリングでは、経験豊富で詳細志向の電気技術者チームを編成し、故障解析調査を実施しています。電化製品の故障解析とその内容についてご紹介することで、この貴重なサービスの利点についてさらにご理解いただければ幸いです。

電気機器の故障解析とは？

故障解析は、電気エンジニアが電気器具の故障原因を科学的に調査するプロセスです。これらの調査の二次的な目標は、故障を修正し、電気器具を再び作動させる方法を決定することです。

電化製品の故障解析調査は、その電化製品がどのように機能することになっているのかをより詳しく知ることができるため、その電化製品の使用者に利益をもたらします。また、故障解析によって将来の製品設計を改善するための情報が得られるため、電化製品メーカーにも多くのメリットがあります。

故障解析調査のメリット

電化製品の故障原因を知ることは、その電化製品がどのように故障したのかについて科学的に裏付けられた証拠を提供することにつながります。

消費者

問題の電化製品の主要ユーザーであれば、故障解析によって問題の原因を突き止め、今後のための貴重な情報を得ることができます。例えば、洗濯機が動かなくなり、故障解析の調査で電気系統のショートが見つかったとします。この情報があれば、電気技術者を呼んで配線の問題を修理してもらうことができ、将来の故障を防ぐことができます。

メーカー

電化製品の製造に携わっていらっしゃいますか？製造業は多くの場合電気技術コンサルティング会社というのも、彼らは自社製品が失敗する可能性のあるあらゆる方法を知りたがっているからです。

家電メーカーは、製品設計の潜在的な弱点を突き止めるため、実際に故障する前に故障解析を依頼することがよくあります。設計上のミスが家電製品の故障を引き起こすことはよくあるため、メーカーは故障を未然に防ぎたいと考えています。さらに、家電製品が故障した状況を再現するには、コストと時間がかかります。

故障解析の一般的な手法

電気技師に電気製品の故障解析を依頼する場合、技師はさまざまな調査手法を用いて答えを導き出します。このような調査の一般的な手法をいくつか見てみましょう。

故障モード影響解析（FMEA）

新しい電化製品を開発するメーカーは、製品が故障する可能性のあるすべての方法を知りたがります。FMEAは、その名の通り、電化製品の潜在的な故障モード（または原因）と、それがもたらす影響を定性的に検討します。

エンジニアは、故障モードを予測可能なものと予測不可能なものの2つに分類します。FMEAのプロセスでは、エンジニアは予測可能なさまざまな故障モードをテストし、その影響を測定します。FMEAのランク尺度には、故障（または影響）の発生と重大性、および故障が発生する確率が含まれます。

フォールトツリー解析（FTA）

電気器具がすでに故障している場合、エンジニアは故障そのものとその可能性のあるすべての原因を視覚的に表現するためにフォールトツリーを使用することがあります。故障のモードまたは原因はツリーの上部で表され、すべての潜在的な原因は下部で分岐します。

障害ツリー分析では、調査を行うエンジニアが、論理ベースの原因と結果の組み合わせに優先順位を付けます。ツリーは通常、バイナリ条件（「and」/「or」）と、故障につながった可能性のある最も関連性の高い事象のみで構成されます。

ハザード・操作性分析（HAZOP）

この故障分析法では、電気器具の信頼性を全体的に把握することはできません。その代わりに、人、動物、または財産にリスクをもたらす潜在的な故障に焦点を絞ります。アナリストは、複雑な家電製品の設計を管理可能な小さなブロックに分解し、各ブロックを個別に分析します。

エンジニアがHAZOP報告書を作成する場合、潜在的な安全ハザードをすべて特定し、それぞれを個別に評価します。これらのレポートには、危険な機器の故障が発生した場合の緩和措置に関する推奨事項が含まれていることがよくあります。

アクションエラー分析（AEA）

家電製品は、操作する人のミスによって故障することがあります。操作ミス分析は、どのようなヒューマンエラーが機器の故障につながる可能性が高いかを正確に特定することを目的としています。

実際には、アクションエラー分析の実施方法はFMEAとよく似ています。エンジニアは問題の機器に精通し、さまざまなアクションエラーをテストし、その結果とリスクレベルを文書化します。

故障モード影響致命度解析（FMECA）

コンサルティングの電気エンジニアがFMEAを実施した場合、臨界性分析でフォローアップを行うかもしれません。この分析では、電気機器の故障をその結果の重大性によって分類することを目的としています。重大性の分類は以下の通りです：

• カテゴリー4：傷害のリスクは軽微または無視できる程度で、通常は単純な電気器具の信頼性に関する懸念
• カテゴリー3：軽度の怪我や物的損害の危険性
• カテゴリー2：重傷または物的損害の重大な危険性
• カテゴリー1：致命的な死亡または深刻なシステム障害のリスク

FMECAを実施するエンジニアは、機器の潜在的な故障を重大度分類と故障が発生する確率によってランク付けします。

イベントツリー分析（ETA）

このアプライアンスの故障解析手法は、故障を記録するだけでなく、成功も記録します。イベントツリー解析では、エンジニアはブール論理を使用して、イベントのツリーを下から上に設定します。

ブール論理には、2つの結果のうち1つを表す「真理値」が組み込まれています。コンピューティングでは、これらの値は「真」と「偽」であり、故障解析では、これらの結果は失敗と成功に分類されます。エンジニアは、テストされた各イベント（または潜在的な失敗）について、その結果を成功または失敗のいずれかとして記録します。

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