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2020年1月 7日 (火)

新規回路のDRBFM?

工学的な概論。ただし、中学生でも読める内容のつもり。

FMEA(Failure Mode and Effects Analysis:故障モードと影響解析)という設計内容の確認手法がある。簡単には。

「これ壊れるとどうなると思う?」
「この機能が停止します」
「この機能が失われると製品全体としてはどうなる?」
「出力が停止します」
「出力が停止するとお客様にはどんな影響が出る?」
「排気が停止して煙モウモウになります」

てな議論を繰り返し、お客様に与えるリスクの大きな故障から回避して行くように設計を進めるものである。当然ながら部品数の多いシステムでは膨大な作業となり、しかし部品一個単位なので徹底的ではある。なのでクルマを始めとする「故障内容によっては人命にかかわる機械」では、手間をかけてこれをやる。

が。

「表示用の赤LEDを小型のものに変えます」

てな場合に全部FMEAやり直しか?という議論は当然出てくる。そしてその一方で

「ちょっと特性違うけど、このくらい大した影響はないだろう。FMEAとかめんどくせーし、安いから黙って変えちゃおう」

と安易に考えた結果、その安い部品の弱点が見過ごされ、作ってみたら不良品の山、とかこれまたよくある。そこで「変更点の影響だけ見ればいいじゃん」という考え方が当然出てくる。この変更点だけに絞った手法をDRBFM(Design Review Based on Failure Mode)という。提唱したのはトヨタの中の人である。

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で。

多くの製造業では「現行品をベースにちょっと変えて新製品」というパターンが多いことから、この変更点だけに着目するDRBFMがもてはやされ崇拝され金科玉条と化した。

「当社では設計時のDRBFM検討を社内規則としています(キリッ」

とかワラワラ存在する。だが、よく考えると明快だが「何か新しい物」を持っていないと「新製品としての魅力」は薄いのである。そして新しくするには「誰も扱った経験のない部品や回路」を導入する必要がどこかで発生する。

「DRBFMって有識者を集めて議論をしろってテキストに書いてあるけど、誰も知らない部品の場合はどうすればいいですかね」

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本記事をここまで素直に読まれた方は、この問いに対する明快な答えがすぐ出てくるはずである。

「その部品でFMEAすれば?」

ひっくり返すとこの問いはDRBFMに至る経緯や本質が抜け落ち、「DRBFMを実施しろと言われたのでテキストの表を埋めてます」という、形骸化の果てに出てきたものであることがわかる。1周回って斜め上。

「いや、でも社内規則上はDRBFMですし、FMEAだと手間が…」

なんぢゃそりは。

されど「知らんけど使わないとどうしようもない物」を使う場面は存在し、組み込んだ状態・使い方の妥当性は確認しなければならぬ。古い人には「宇宙戦艦ヤマトに波動エンジンを組み込む際に悩んだであろう内容」と言えばニュアンスはわかるだろう。←中学生が分からないじゃないか

答えを提示する。

ひとつは、内部構成を見ることである。

電気部品であれば「回路図記号で表現できる何か」あるいはその集合体で構成されるはずである。ならば、それらが壊れるパターンは既に存在する情報で明確であり、影響の推論もできるはずである。
機械構造体であれば、それを構成する「材料と構造」が分かるはずである。材料ごとの弱点は既に明らかだから影響も推論できよう。

もうひとつは、最悪の結果からさかのぼることである。

お客様に与える影響で最悪なのは「火を噴く」と「分解する(落ちる倒れる飛び散る)」あたりであろう。検討の対象とする「知らんけど使うもの」にどんな故障が起きたらそれらに発展するか、電気部品ならショートだろうし、機械構造体であれば腐食や破断であろう。するとたとえば、何か大きなストレスを与えてショートや破断が発生する条件を調べるとか、ショートや破断が起きても発火や分解に至らない保護を持たせるといった対応を考えることができる。いずれにせよ回路理論なり材料力学なりの「素材やパーツの基礎知識」があれば、「未知」でも「類推」できるはずだ。ナニ?その部品はコンピュータで中のソフトが分からない?コンピュータならどんなにデカくたって中身は半導体だから「回路図記号で表現できる何か」だし、ソフトウェアが錯乱して変な信号を出しても、コンピュータの信号を受けるのはやはり「回路図記号で表現できる何か」でしょうよ。どうあっても行き着く先は「電気部品の故障モード」に変わりはないわ。

皆目見当のつかないものであっても、周期律表に載ってない素材ってことはないでしょうよ。波動エンジンはどうか知らんけどw

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