【技術士二次試験：機械設計】機械トラブルを未然に防止するには？

　機械装置において市場でのトラブルは、設計、製造、さらにはその後の保守に起因して発生することが多いです。

　私は今では機械技術者として25年以上働いており技術士一次試験にも合格しておりますが、機械装置の市場でのトラブルを未然に防止することは安全・安心な社会を構築する上で大切であると考えます。　

　そこでこの記事では、安全・安心の観点から「市場での機械トラブル」を未然に防止するために、機械設計の技術者としてどのように取り組むべきか考えます。なお課題の分析にあたっては次の①～③の視点に着目しています。
　①メーカー側の視点（製造、設置の容易さ等）
　②ユーザー側の視点（品質、機能性、利便性等）
　③社会の視点（安心・安全、環境、持続可能性等）

　この記事を参考にして、安全・安心の観点から「市場での機械トラブルを未然に防止する」ための課題が理解できれば、技術士二次試験に合格できるはずです。

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1.機械装置の市場でのトラブルを未然に防止するための検討項目

• ①製品の単純化・標準化（メーカー側の視点）
  　部品の単純化・標準化を検討する必要がある。なぜなら、使用部品数が多く、また構造が複雑であれば、故障する確率が大きくなるからである。
• ②製品の冗長性（ユーザー側の視点）
  　製品の冗長化を検討する必要がある。なぜなら、冗長化することである部品が故障しても機能停止に陥るリスクが低減するからである。
• ③余裕を持たせた設計（社会の視点）
  　ある程度の余裕を持たせた設計を検討する必要がる。なぜなら、耐力や外力の不確実性を積極的に取り入れることで信頼性が向上するからである。

2.検討項目に対しての技術的課題と解決のための技術提案

2.1 技術的課題

• ①製品の単純化・標準化の技術的課題
  　高機能・高性能な製品の場合、使用部品数が多く構造が複雑になり、特別仕様の部品を使用しなければならい可能性がある。よって、高性能・高機能を維持しつつ部品の単純化・標準化をすることが技術的課題である。
• ②製品の冗長化の技術的課題
  　予備機の設置や機能の多重化を行うことにより、部品点数が多くなってしまい製造コストが増大する可能性がある。よって、冗長性を持たせながら製品の単純化、標準化を行うことが技術的課題である。
• ③余裕を持たせた設計の技術的課題
  　製品設計に経年劣化に対する余裕率、過渡変化に対する安全率、低負荷使用による劣化防止を考慮して材料や部品の強度を上げるため、製品重量が重くなる可能性がある。よって、余裕を持たせた設計をしつつも製品重量が重くならないようにすることが技術的課題である。

2.2 解決のための技術提案

• ①製品の単純化・標準化の技術的課題の対応手段
  　QFD（品質機能展開）を活用し、部品の集約やモジュール化を図る。
• ②製品の冗長化の技術的課題の対応手段
  　冗長性設計を行い損傷・劣化により製品の動作停止に陥るリスクのある重要な部品のみ２重化する。
• ③余裕を持たせた設計の技術的課題の対応手段
  　FMEA（故障モード影響解析）を行い過度な余裕率や安全率の設定を防ぐ。

3.技術的提案がもたらす効果とそこに潜むリスク

3.1 技術的提案がもたらす効果

　故障発生の確率を下げることができる。特に「摩耗故障期」の故障頻度の低減が図れる。

3.2 技術的提案が失敗するリスク

技術的提案が失敗するリスクとして以下の点を挙げられる。

• ①上流側の検討事項が多くなり設計者の負担が増加する。このため、CAE（Computer Aided Engineering）の活用等の工夫が必要である。
• ②製造コストが増加する可能性がある。このため最適設計の活用等の工夫が必要となる。
• ③納期に時間がかかる可能性がある。このため、RP（Rapid Prototyping）の方式の活用等の工夫が必要である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

4.まとめ

以上

最後まで読んで頂きありがとうございます。
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