巨大なシステムが破壊すると、その原因がヒューマン・エラーといわれることが多い。事故が本当に人間的ミスが原因であるということを証明するには、いわゆる"If not"が立証されなければならない。すなわち"もしそのような判断, 行為, 操作をしなかったならば、そんなことは起こらなかったのに・・・"ということである。これを明確に示すにはPDPCが役に立つ。ここでは鉄道事故と航空事故の2つを実例として説明したい。

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液晶ディスプレイは、薄型・軽量、低電圧・低消費電力等の特徴が買われ需要が急増している。一方、ライフサイクルが短く構造変更の激しい製品であることから信頼性の面からみると評価時間に制限があるため、信頼性の作り込みが重要となる。特にこの製品の信頼性は接着・接続の設計技術と試験技術が鍵を握っていると言える。本文ではこれらの技術の一端を紹介する。

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錫、亜鉛等の低融点金属の電気めっきからは、ホイスカと呼ばれる針状の単結晶が成長することが一般に知られている。電気部品の高密度化により部品間距離が近接化している現在、構造部品に利用されている亜鉛めっきに関しても、ホイスカによる短絡障害が起こり得る状況にある。本論文では、亜鉛めっきに関する長期観察結果と、その短絡障害防止対策の検討を行い、ホイスカ発生の傾向と短絡障害防止対策の効果について述べる。

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近年、フラクタルの研究が注目され、現存する各種の成長現象や複雑な図形を数学的に表わそうとする研究が進められている。筆者等は、銅のエレクトロケミカルマイグレーションを実験的に発生させ、得られたパターンに対し、そのフラクタル次元を測定した。その結果、拡散律速凝集モデルを考えるとエレクトロケミカルマイグレーションで発生するフラクタル・パターンの形成を十分説明できることが判った。

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極薄シリコン酸化膜では、経時絶縁膜破壊(TDDB)や、ストレス印加後の酸化膜中の捕獲電荷、Si/SiO2界面準位の発生による影響よりも、ストレス印加後に低電界側で顕著に現れるリーク電流の増加が深刻な誘電体膜信頼性の課題となる。このストレス誘起リーク電流(SILC)の有効なウェハレベル信頼性評価方法として、ストレス電界と測定電界を独立にした経時絶縁膜リーク(TDDL)特性から得られる経時絶縁膜劣化(TDDD)評価法の提案を行う。

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部品や機器の故障は材料に起因することが多い。これらの故障を未然に防止するためには、材料に関する諸情報を整理, 活用し、材料設計による未然防止活動にまで総合的に活動する「材料信頼性工学」の体系を作り、個々の活動を結合した活動が必要である。

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耐ノイズ性確認試験は、メーカ各社の開発試験として欠かすことの出来ない項目の1つで、方形波・バースト等多種多様な項目を行なわざるを得ない状況となっている。しかし、ノイズの伝播経路の特定は難しく、ノイズ対策はその伝播経路を1つずつ潰して行くしか方法がないのが現状である。今回我々はその伝播経路の一つであるリレーに着目し、リレーの接点側からコイル側への伝播波形とインピーダンスの測定結果から、ノイズの伝播しにくいリレーの選定方法について述べる。

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CDをはじめとする光ディスクにおいて、基板である有機ポリマーと金属反射膜の接着力は、光ディスクの信頼性を左右する重要な要因である。PC(Poly(bisphenol A carbonate))基板、PMMA(Poly(methyl methacrylate))基板とAl反射膜の接着強度を上げる目的で、それぞれの基板と蒸着Alの反応をin-situ XPSで解析した結果、何れの場合もまずC=O結合の酸素とAlの反応が選択的に起こることが明かとなった。本報告ではPCの場合の内容と、光電子スペクトル解釈に分子軌道法計算結果を用いた内容について述べる。

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CMOSロジックデバイスをバーン・インした後に発生する様々な不良に関してその解析を行った。不良の大部分はIDDS(リーク)とFunction不良である。Function不良もその多くはShort, openに起因する。IDDSとFunction不良のうち62%はゲートオキサイド・pin holeが原因であった。薄い酸化膜の信頼性がバーン・イン時の不良率を決定している。このほかに必ず現れる不良はラッチアップ起因のShort/Openである。この発生原因究明はかなり難しい。ゲートオキサイド・ピンホールが原因と思われるラッチアップもある。なるべく初期にそのロットの信頼性が予測されれば信頼性にかけるコスト低減に大きく寄与する。しかしながらゲートオキサイドのTZDB分布とバーン・イン後の不良率には相関はない。現時点ではウエファー段階でロットの信頼性を予測することは困難である。

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一般に都市銀行のコンピュータシステムに見られるような、大規模なシステムはハードウェア製品群とソフトウェア製品群の集合体として合成されている修理系と見ることが出来るが, その構成要素の一部は常に変化し且つ増殖を続けている、特にソフトウェア製品群において顕著である。更に、この修理系の機能目的又は使命を全うする為に, 系の保守と保守支援のための多くの資源が費やされている。そしてシステムの障害-System Failureは本来、要素の故障によるものの外かに、系の複雑性に基づく不確定性が人的管理限界を越える時に発生する場合がある。ここでは系の現状の平均的大きさとDependabilityとを観察する。系の大きさを構造的機能的複雑性-Complexityとしてとらえ、システムの安全運用の為の適切な管理限界についてDependabilityとの正の相関を見る。その中に系の複雑性についての最適値の存在を仮定し一モデルを通して評価と系の設計とそれに伴うDependability管理についての主張と議論を進める。

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「信頼性管理」研究専門部会では、Dependability管理に関する規格IEC300シリーズの内容を正しく理解し、これらを適用していく場合の問題点について検討している。いままでの検討結果を中心に、その(1)「IEC300-1 及び IEC300-2 全般」、その(2)「保全性と保全支援」、その(3)「適用製品分野とテーラリング」に分けて報告する。ここでは(1)の要求内容と適用上の問題点について検討する。

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IEC 300-1/ISO 9000-4「デペンダビリティプログラム管理」が1993年4月に発行され、IEC 300-2「デペンダビリティプログラムの要素とタスク」が現在審議の後半に入っている。IEC 300-1は、ISO 9000-4としても登録されており、今後、海外との貿易を行うときにIEC規格やISO規格の適用を契約上で要求されることが予想される。保全性と保全支援に関する適用上の問題点は、(1)保全性設計の計画的な推進、(2)保全性要求事項と目標値の設定、(3)ライフサイクルコストの算出、(4)診断装置の設計、(5)保全性プログラムなどが考えられる。これらの問題点の検討と対応について述べる。

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デペンダビリティは, 信頼性のほかに, より複雑で体系化が難しい保全性と, 設計段階で組織的に計画する保全支援, の三つの領域を包含している。適用上の問題点としては領域が広いことのほかに, 適用対象製品が明確でないこと, 条文が要求事項ではなくて, 勧告事項であること, 各供給者がテーラリング(その製品に適合するよう取捨選択/加除修正し客先等と合意して要求事項に修整)するための具体的な規準がないことなどがある。本報文では適用される製品とテーラリングの進め方についての所見を述べる。

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ガンマ分布パラメータの推定法としては、従来から通常のモーメント法と最尤法がよく知られているが、これらの方法では、標本数があまり大きくないとき、偏りと平均2乗誤差の大きな推定値を生じる。このため、本研究では、拡張モーメント法を適用した推定法を考察し、モンテカルロ・シミュレーションを行なって、偏りと平均2乗誤差を通常のモーメント法及び最尤法の場合と比較する。

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ガンマ分布のパラメータを推定する場合、標本数nがあまり大きくなければ、(1)通常のモーメント法や最尤法は望ましい推定法ではないこと、(2)パラメトリック・モーメント法を適用すれば、偏りや平均2乗誤差のはるかに小さい推定値が得られること、及び、(3)特に、この方法で使用する最適な2つのモーメントの次数a, b(a>b>0)についてaは1に近く、bは0に近いことが経験的に知られている[3]。この研究では、まず、(i)上の(3)の事実を解析的に確認し、(ii)a=1,b→0として得られる推定法を仮に"改良モーメント法"と呼ぶと、この方法は最尤解の偏りの主要項(n^<-1>の大きさの項)を補正して推定値を求める"改良最尤法"と一致することを示す。また(iii)われわれのパラメトリック・モーメント法は精度からみて改良モーメント法 : 改良最尤法とほとんど一致することを示す。

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フィールド寿命データは、ユーザーにより実際に使用された製品より得られるデータであるゆえ、メーカーにとって貴重な情報を有する。フィールドでは、同一種類の製品が異なる環境のもとで使用されることが多い。この場合、環境により製品の寿命特性に影響を与える可能性がある。よって、寿命に影響を与える環境因子を判断することが求められる。そこで、本報告ではワイブル回帰モデルに基づき、製品の寿命に影響を与える環境因子の検定に関する一方法を示す。

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最尤推定法で3母数ワイブル分布の母数を推定するときには, 以下の問題が生じることが知られている.1つは鞍点の存在(形状母数m<le>2における正則条件の問題)であり, もう1つは尤度方程式の解が存在しない問題である.これらの場合の尤度関数を, 数式処理システムMaple Vを用いて3次元表示したので報告する.X軸には形状母数β, Y軸には位置母数γ, Z軸には尤度関数をとる(尺度母数ηの最尤推定値ηは, βとγを与えれば一意に定まるので, 表示の際には不要である.

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ただ1個のマイクロホンを用いて, プラントの多数個の回転機械の異常を遠隔(数メートル離れた位置)より監視する遠隔自動診断システムの実現が期待されている.本報では, 回転機械の典型的な異常である軸受欠陥を音響信号を用いて遠隔より診断するため, 時間領域および周波数領域における10種類の兆候パラメータを定義し, その検出性能を調査した.1m, 5m, 8mの距離から軸受の外輪, 内輪に傷がある状態の診断を試み, 良好な成績を得た.本研究により軸受の異常が遠隔測定された音響信号の解析により検出可能であることが明きらかとなった.

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時系列信号が定常ガウス過程であるとき, 有限フーリェ変換によるパワースペクトルの推定値は変動率が1の大きさで変動し, 分布形は自由度2のX^2分布となる.本研究は, 機械が異常状態において時系列信号が特有の分布形を示し, さらにそのパワースペクトルもX^2分布に従わないことに着目した異常診断法に関するものである.軸受の異常診断における包絡線処理後の時形列信号に対して, 正常時と外輪欠陥時のパワースペクトルの推定値の分布を調べ, 診断に有用な情報が得られることを示す.

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本論文では, プラント内の設備の点検・監視を行い, 設備異常の早期発見および早期対応を可能とする知的点検・診断ロボットの基礎を確立するために, 知的点検・診断ロボットの基本機能と必要な要素技術について検討する。すなわち, まず知的点検・診断ロボットの具備すべき基本機能につきのべ、ついで必須機能である「遠隔・広域設備監視技術」の一つである「音響信号による点検・設備診断技術」について検討する。特に, 測定された音響信号から異常状態を敏感に反映できる兆候パラメータの抽出法, これらの兆候パラメータのメンバーシップ関数の作成法, 異常状態の識別法について, 実例を用いて検討する。

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本論文では, プラント内の設備の点検・監視を行い, 設備異常の早期発見および早期対応を可能とする知的点検・診断ロボットの基礎を確立するために, 音響信号によりロボットを故障設備へ誘導する方法について検討する。すなわち, ロボットが決めた点検ルートを巡回し, 設備の状態を監視する。前報で検討した兆候パラメータにより異常状態を検出した後, 更に精密診断のために, 異常音響信号に基づいてロボットを故障した設備の近くまでファジィ制御により誘導する方法について検討する。

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航空路の安全性の評価尺度として、単位飛行時間あたりに発生しうる空中衝突事故件数の期待値である衝突危険度がよく用いられる。この衝突危険度の推定は衝突危険度モデルによるが、実測データに基づいて、このモデル・パラメータを推定する必要がある。本報告では、レーダによる航空機の航跡データと飛行計画データを用いて、モデル・パラメータを推定し、衝突危険度を算出するために構築した解析システムの概要を示す。

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「機器信頼性」研究専門部会は、機器の信頼性に結びつく実務的手法の再構築を目的として活動している。会員間で情報の提供および分析に努めてきた過程で、機器の信頼性に関する情報の少ないことがわかった。今回は、民生用機器を中心に信頼性活動の実態と現状の問題点、ならびに信頼性設計のあるべき姿への意見などを収集し、今後の「機器信頼性」研究専門部会活動に活用するとともにアンケートの回答をいただいた皆さんへご報告するものである。なお、より詳細の報告は別途、日本信頼性学会事務局経由で行う予定である。

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状態監視保全システムは、モニターにより観測された故障兆候に基づきシステムに対して最適なアクションを施す予防保全である。しかし、モニターはシステムの真の状態を表示するとは限らず、「誤報」や「欠報」を引き起こすことがある。そのため誤ったアクションを施してしまい、損失コストを増大させることが起こり得る。本報告では誤差を含むモニターを用い、システム状態の時間的推移を考えた場合の状態監視保全方策の最適性に関する一方法を示す。

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この小論は電子機器の信頼性技術について、現状での弱点を抽出して、今後開発すべき技術の方向を述べたものである。信頼性技術で考慮すべき課題は、機器主体ではなく、消費者主権の上に立って考慮すべきである。安全性、環境性などへの配慮を製品アセスメントと対比しつつ検討する。さらに、情報化時代の技術者には固有技術の裏打ちが一層必要となる。

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私のテーマは、システム及びソフトウェアの信頼性・保全性と数理解析法の中から問題提起をすることです。ここでは、ディジタル設備とソフトウェアの信頼性について日頃感じていることを述べようと思います。

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