【超入門】信頼性工学とは？｜製品が"壊れない"を数値化する技術を完全図解

「信頼性工学」と聞くと、なんだか難しそうな印象を受けますよね。

でも実は、私たちは毎日「信頼性」の恩恵を受けて生活しています。

たとえば、あなたのスマートフォン。毎朝、アラームがちゃんと鳴りますよね？電車に乗っている間も、急に電源が落ちたりしませんよね？

これは「当たり前」ではありません。メーカーが信頼性工学を使って、「壊れにくさ」を設計段階から作り込んでいるからこそ、私たちは安心して製品を使えるんです。

この記事では、信頼性工学の全体像を「スマホ」や「自動車」など身近な例を使って、初心者でもイメージできるように解説します。

最後まで読めば、「MTBF」「故障率」「アベイラビリティ」といった専門用語の意味も、なんとなくわかるようになりますよ。

信頼性工学とは？─「壊れない」を数値化する技術

一言でいうと「壊れにくさの科学」

信頼性工学を一言で表すと、こうなります。

「壊れにくい製品を作りたい」という想いは、メーカーなら誰でも持っています。

でも、「壊れにくい」という感覚的な言葉だけでは、具体的な改善ができません。

• 「壊れにくい」って、具体的にどのくらい？
• 競合製品と比べて、どっちが壊れにくい？
• 設計を変えたら、どのくらい壊れにくくなった？

これらの問いに答えるために、「壊れにくさ」を数値化するのが信頼性工学の役割です。

信頼性の正式な定義

JIS（日本産業規格）では、信頼性を次のように定義しています。

少し硬い表現ですね。もっと噛み砕くと、こうなります。

ポイントは「確率」で表すことです。

「この製品は絶対に壊れません」とは言えません。でも「3年間で故障する確率は5%です」なら、具体的に判断できますよね。

なぜ信頼性工学が必要なのか？

「製品が壊れると困る」というのは当たり前ですが、具体的にどんな影響があるのでしょうか？

製品が故障すると何が起きる？

身近な例で考える：スマホが壊れたら？

あなたのスマホが突然壊れたとしましょう。どんな影響がありますか？

たった1台のスマホが壊れるだけで、これだけの影響があります。

これが飛行機のエンジンや、病院の医療機器だったらどうでしょう？人命に関わるレベルの問題になりますよね。

だからこそ、「壊れにくさ」を科学的に追求する信頼性工学が必要なんです。

信頼性工学が使われている分野

信頼性工学は、特に「故障が許されない」分野で発展してきました。

ディペンダビリティの3本柱を理解しよう

信頼性工学を学ぶ上で、最初に理解すべき重要な概念があります。

それが「ディペンダビリティ（Dependability）」です。

ディペンダビリティとは？

ディペンダビリティは、日本語では「総合信頼性」や「信頼して任せられる性質」と訳されます。

単なる「壊れにくさ」だけでなく、「壊れたときの直しやすさ」「全体として使える時間の割合」まで含めた、より広い概念です。

3本柱を「家」でイメージする

ディペンダビリティは、3本の柱で支えられた「家」をイメージするとわかりやすいです。

        ┌─────────────────────────────┐
        │    ディペンダビリティ        │
        │      （総合信頼性）          │
        └─────────────────────────────┘
               ┃      ┃      ┃
          ┌────┸────┐┌───┸───┐┌───┸────┐
          │ 信頼性  ││ 保全性 ││ 可用性  │
          │壊れにくさ││直しやすさ││使える割合│
          └─────────┘└────────┘└─────────┘
          ══════════════════════════════
                 安全性・耐久性（土台）
    

1本の柱だけが強くても、家全体は支えられません。3本のバランスが大切です。

3本柱の詳細

柱①：信頼性（Reliability）─ 壊れにくさ

柱②：保全性（Maintainability）─ 直しやすさ

柱③：可用性（Availability）─ 使える時間の割合

3本柱の関係を数式で理解する

可用性（アベイラビリティ）は、信頼性と保全性を「統合」した指標です。

この式が意味することは：

• MTBFが大きい（壊れにくい）→ 可用性が上がる
• MTTRが小さい（すぐ直せる）→ 可用性が上がる

つまり、「壊れにくくする」か「早く直せるようにする」か、どちらの方法でも可用性を上げられるということです。

「信頼性」「耐久性」「安全性」の違い

信頼性工学を学ぶと、似たような言葉がたくさん出てきて混乱しますよね。

ここでは、特に混同しやすい3つの概念を整理します。

3つの概念の違い

スマホの例で違いを理解する

設計信頼性とは？─「後から直す」より「最初から作り込む」

信頼性工学で非常に重要な考え方が「設計信頼性」です。

製品の信頼性は「設計段階」で80%決まる

製品のライフサイクルを考えてみましょう。

よく言われる言葉があります。

製造段階でどれだけ厳しく検査しても、設計が悪ければ信頼性は上がりません。

逆に、設計段階でしっかり信頼性を作り込んでおけば、製造段階での手戻りやコストを大幅に削減できます。

設計信頼性を高めるための手法

設計段階で信頼性を作り込むために、さまざまな手法が使われます。

信頼性工学で使う主な指標（プレビュー）

最後に、信頼性工学で使う主な指標を一覧で紹介します。

それぞれの詳細は別記事で解説しますが、まずは「こんな指標があるんだな」と全体像を把握しておきましょう。

信頼性の主な指標一覧

まとめ：信頼性工学の全体像

この記事で学んだことを整理しましょう。

QC検定での出題ポイント