舶用機器の信頼性に関する統計的考察と安全管理 ―船舶信頼性情報データベースによる主機システム機器故障の信頼性評価―

論 文

舶 用 機 器 の 信 頼 性 に 関 す る統 計 的 考 察 と安 全 管 理*

―船舶信頼性情報データベースによる主機システム機器故障の信頼性評価―

桐 谷 伸 夫**

Statistical Study on Reliability of Ship Equipment and Safety Management

•\ Reliability Estimation for Failures on Main Engine System by Ship Reliability Database System•\

ABSTRACT

In Japan, The SRIC database system of third generation has became a useful system included over 114000 field data about the failure of ship equipment pass the long time investigation. This database system has never been carried out in other countries. And SRIC is a relational database system constructed by the some data tables and many useful functions.

It become clear that the average failure rate of the whole of ship equipment was 7.2 [case/1000hr.] and the work for the repair was 5.0 [man*hr.] through the statistical analysis by SRIC. And, it is noticed that the failure ratio of miscellaneous equipment is about 43 [%]. The average failure rate is changing with same level. However, the work for repair was increasing rate from the middle of the 90s. The actual conditions for the reli-ability of the ship equipment gradually became clear, but the long term approach of the raise in relireli-ability is necessary in the future.

This paper reports the latest results of the statistical analysis and the multivariate analysis about the main engine system by using the information of SRIC. As a result of the cluster analysis, the reliability of the main engine system and its characteristics became clear.

1.緒 言

我 が 国 に おけ る舶 用機 器 に関 す る信 頼 性 調 査 に お い て,公 的機 関 に よって 実 施 され た代 表 的 なもの とし て は 「船 舶 信 頼 性 調 査 委 員 会(The committee for Ship Reliability Investigation)」によ る舶 用機 器 の 信

頼 性 調査 ・研 究 が ある.こ の 調 査 事 業 は,産 官 学 の相 互 協 力 に より1982年 よ り実 質 的 な 調 査 を 開 始 し,10 年 の 期 間 を費 や して,国 内 主 要 船 社 が 運 航 す る外 航 MO船 に おけ る舶 用機 器 の 故 障 発 生 や 警 報 発 生 に 関 わ るフィル ード・デ ータを収 集 し,解 析 す るもの で あっ た.そ の 活 動 目的 とした もの は,収 集 したフィー ル ドデ ー タを用 い て 信 頼 性 解 析 を実 施 し_{,そ の 結 果 を社 会} に 還 元 す ることに よって 舶 用 機 器 の 信 頼 性 や 保 全 性 の 向 上 に寄 与 す ることで あり,延 い て は国 内海 運 界 の 発 展 に資 す ることで あった.こ の ような調 査 事 業 実 施 の 背 景 に は 社 会 的 な 産 業 構 造 の 変 化 や 海 運 界 の 国 際 競 争 力 の 問 題 が あり,自 動 化 や 少 人 数 化 を 実 現 し た 高 信 頼 度 の 自動 化 船 の 開 発 が 求 め られ て い たこと に ある.こ うして 開 始 され た船 舶 信 頼 性 調 査 は,国 内 主 要 船 社 の絶 大 な協 力 と支 援 を得 て長 期 間 に わ たる 調 査 を 実 施 す るに 至 っ た.そ の 結 果,収 集 され た信 頼 性 デ ータは膨 大 なもの となり,調 査 委 員 会 の 活 動 成 果 として 構 築 され た 船 舶 信 頼 性 情 報 デ ー タベ ー ス (SRIC Database System in JAPAN:“SRIC”)は,世 界 に も他 に例 を見 な い大 規 模 な シ ステムとなった.10 年 の 時 を経 て調 査 委 員会 本 体 の活 動 は終 了 とな った が,多 くの 関 係 者 の 多人 な 尽 力 に よ って 獲 得 され た 貴 重 な資 源 の利 用 を更 に将 来 に繋 げ ることを 求 め る *原 稿 受 付 平成12年8月22日 **正 会 員 運 輸 省 船 舶 技 術 研 究 所(三 鷹 市 新 川6-38-1)

舶 川機 器の信頼性 に関す る統計的考察 と安全管理 声 に呼 応 して,旧 調 査 委 員 会 の 活 動 を引 き継 ぐ形 で 運 輸 省 海 上 技 術 安 全局 技 術 課 を窓 口 とし,船 舶 技 術 研 究所 システ ム技 術 部 が デ ー タベ ース運 用 の 実 務 を 担 当 す ることに よって 調 査 解 析 の 継 続 を 図 って い る. 1990年 代 の 厳 しい 社 会情 勢 や 業 界 状 況 に お い て は,コ ストダウンか らの 視 点 の み が 優 位 とな って い る が,舶 用 機 器 の 高 信 頼 度 化 や 安 全 の 確 保 が 決 して 欠 くことの で きな い テー マ で あることに は他 に 論 を待 た な い.す な わ ち,少 人 数 化 や 混 乗 化 そして 燃 料 の低 質 化 な どの厳 しい状 況 が あ るか らこそ,多 くの 不 安 全 要 素 を 補完 して安 全 な船 舶 の 運航 を実 現 す るた めに も更 な る機 器 の 高 信 頼 度 化 が 必 要 とな って い る.従 って,舶 用 機 器 の 信 頼 性 に 関 わ るフィール ド・デ ー タ を解 析 す ることは,現 状 を適 切 に把 握 ・評 価 す るた め に 必 須 の 要 件 と考 えられ る.当 然 の こ とな が ら, 個 々の 船 社 や メーカー にお い て も信 頼 性 向 上 に 対す る取 り組 み は実 施 され て い るが,業 界 横 断 的 に情 報 を集 約 す ることは 困 難 で あり,この 位 置 付 けに お い て 船 舶 信 頼 性 情 報 が 果 た す 役 割 は極 めて 重 要 で あると 考 えられ る. 本論 は,最 新 の 船 舶 信 頼 性 情 報 デ ー タベ ース の概 略 を述 べ ると共 に デ ー タベ ー スに よって得 られ る舶 用機 器 全 般 の故 障 発 生 状 況 の 現 況 把 握 と評価,そ し て1982年 以 降 の 舶 用 機 器 故 障 発 生 の 動 向 を報 告 す る同 時 に,主 機 システ ム に注 目 した信 頼 性 評 価 を実 施 す るもの で ある. 2.船 舶 信 頼 性 調 査 と船 舶 信 頼 性 情 報 デ ータ ベ ー ス の 概 要 2.1船 舶信 頼 性 調 査 の概 要 船 舶 信 頼性 調 査 の 実 施 は,本 船 と船 社,運 輸 本 省,船 舶 技 術 研 究 所 等 の 緊 密 な協 力体 制 の もとに これ まで の 長 期 間 にわ たって 行 わ れ て きた.こ の 調 査 体 制 を デ ー タの 流 れ より捉 えるならば,本 船 にお い て 搭 載 機 器 に故 障 が 発 生 した場 合,故 障 情 報 や航 海 情 報 を指 定 調 査 票 に 記 載 し,本 社 へ 送 付 す ることが 調 査 の 第 一 段 階 とな ってい る.そ の 後,本 社 より運 輸 本 省 へ 送 られ た情報 は,実 務 を担 当 す る船 舶 技 術 研 究 所 に 転 送 され,同 所 にお い て集 積 整 理 され て信 頼 性 解 析 の デ ー タに供 され るもの で あ る.「船 舶 信 頼 性 調 査 委 員 会」指 導 の 調 査 体 制 にお い て は,年 毎 に 調 査結 果 を定 期 刊 行(1) して きたが,1992年3月 の 最 終 報 告 以 降 は不 定 期 に 船 舶 技 術 研 究 所 よ り解 析 報 告 等 が 実 施 され て い る. また,調 査 に関 わ る問 い 合 わ せ には随 時 応 じて おり, この よ うな フィー ドバ ック系 も確 保 され た 調 査 体 制 で ある.更 に,社 会 的 な情 報 の還 元 手 段 として,公 的 な 使 用 等 に 関 して は 一 部 制 限 付 きで は あ るが,使 用 者 の 要 求 に 応 じた 情 報 公 開 も行 わ れ て い る.こ の よう に して,多 くの 関 係 者 の 多 大 な 努 力 と協 力 に って 実 施 され,社 会 的 に も大 きな役 割 を果 た して きた 船 舶 信 頼 性 調 査 で は あ るが,社 会 や 関係 業 界 の 状 況 変 化 に よ り近 年 で は 年 々調 査 対 象船 舶 の確 保 が非 常 に 困 難 となっ た.そ の結 果,1999年3月 をもって新 た な デ ー タの収 集 実 務 に つ い て は 終 了の 運 び とな っ た が,デ ー タベ ー ス本 体 の システ ム更 新 作 業 や信 頼 性 解 析 な どの 研 究 業 務 は 当 面 の 間 継 続 実 施 す る予 定 で あり, 同 時 に情 報 提 供 の 実 施 も継 続 す るもの で あ る. 船 舶 信 頼 性 情 報 デ ー タベ ースが 持 つ 舶 用 機 器 に 関 す る信 頼 性 情 報 の 価 値 は,今 もな お 大 きく有 用 な も の で ある.特 に,膨 大 な フィール ド・デ ー タをバ ックグ ラウン ドとして 得 られ る舶 用機 器 の 信 頼 性 情 報 は,本 船 に お け る故 障 対 策 や保 全 作 業 計 画 立案,ま た船 社 や 造 船 所,機 器 メーカー な どに お い て 有 効 な 情 報 と な るもの で あ る. 2.2船 舶 信 頼 性 情 報 デ ータベ ー ス ・シ ステム の 概 要1982年 調 査 開始 当 時 の デ ー タベ ー ス(DB)は, メインフレーム をハ ードウェア とし,汎 用 言 語 に よって 構築 され た プ ログ ラム駆 動 型 の シ ステム で あ った が, その 後 の コンピュータ技 術 の発 展 によ り,90年 代 前 半 に構 築 され た 第二 世代 の シ ステ ムで はEWSを ハ ー ド ウェア とした 汎 用 リレーシ ョナル デ ー タベ ー ス(RDB) ツール に よるデ ータベ ース エ ンジ ンを持 つ シ ステ ムと な った.更 に近 年 の パ ーソナ ル コンピュ ー タ(PC)技 術 の 飛 躍 的 な 進 歩 に対 応 し,第 三 世 代 として のSRIC は,図1に 示 した ようにネ ットワー クの利 用 を 重 視 した シ ステム とな って い る. 図1SRICデ ー タ ベ ー ス ・シ ス テ ム の 構 成

舶川機 器の信頼性 に関す る統計的考察 と安全管理 現 在 の システ ムで は,ソ フ トウェアとしてPC用 の 汎 用DBエ ンジンとツール を採 用 して お り,換 言 す れ ば, 最 新SRICは 汎 用 ツール に よってPC上 に構 築 され た RDBシ ステ ムとな って い る.ま た,SRICに は ネットワ ー ク利 用 を充 分 に視 野 に は置 きな が らも情 報 利 用 上 の 制 限 が あること,そ して小 規 模 ネ ットワークで の 利 用 要 求 が 一主 た るも の で あ るこ とか ら,フ ァイル 共 用 型 RDBシ ステム 型 式 を採 用 した. RDBシ ステ ムとして,SRICは 発 生 した 故 障 の 詳 細 情 報 に 関 す るファイル(故 障情 報 テ ーブ ル)と 船 舶 主 要]テ ー ブル,そ して 故 障 の 状 態 や 船 舶 の 運 航 状 態 を説 明 す る複 数 の 情 報 テ ーブ ル が 関 連 す るインデ ッ クスに よ り結 合 され た リレーシ ョン構 造 を持 つ デ ータ ベ ースで ある.故 障情 報テーブル は言 うまでもなく故 障 発 生 機 器 の 状 況 を記 録 した もの で あ り,機 器 名 や 発 生 年 月 日時 刻 な どの 基 本 情 報 だ けで は な く,故 障 発 生 の 原 因 や 推 定 理 由,そ して 運 航 に 対 す る影 響 や 修 復 処 置 に要 した作 業 工 数 等 も含 まれ た もの で ある. また,船 舶 主 要 目テ ーブ ル に は 本 船 の 主 要 目 デ ー タ と共 に 主機 や重 要 補機 の 型式 の 詳 細 仕 様 も含 まれ て い る. 故 障 発 生 機 器 の特 定 は,4段 階(Item1/2/3/4)の 機 器 コードによって実 施 され て い る.す な わ ち,Item1 レベ ル で は10系 統 の 機 械 分野(Item1=“1”:主 機 系 機 器 ∼Item1=“N”:航 海 ・通 信 系 機 器)に 分 け られ るが,Item4レ ベ ル で は機 器 要素 単 位 まで の指 定 が 実 施 され るもの で あり,この ような コード記 述 に よ って ブ ランク処 理 も含 め て現 在 は 対 象機 器 全 体 で1872要 素 に 整 理 され て い る. 3.舶 用 機 器 故 障 発 生 の 推 移 と 現 況 3.1故 障 の発 生状 況 と傾 向SRICに 記 録 され て い る舶 用機 器 に 関 す る信 頼 性 フィール ド・デ ー タの 状 況(1982-1997年)を 表1に 示 した.収 集 され た デ ー タは 故 障 発 生 に 関 わ るデ ータと警 報 発 生 に 関 わ る 表1故 障発 生 の 状 況 デ ータの2種 類 で あ り,総 数 は約11万4千 件 余 りで あ る.こ の 内,舶 用 機 器 の 故 障 発 生 に 関 す るデ ー タは 約7万7千 件 で あ り,全 体 の 約64%を 占め て い る. 1982年 より1997年 まで の 全 故 障 デ ー タを対 象 とし て 平 均 故 障 率 λ を 求 め る な らば,7.273[Case/ 1000Hr.]で あり,平 均 故 障 間 隔(MTBF)[Hour]で 表 す ならば 約137[Hour】 とな るもの で あ る.こ こで 本 船 舶 信 頼 性 調 査 で 使 用 して い る平 均 故 障 率:λ につ い て,そ の 定 義 を以 下 に示 す. (故障 率:λ)=N(t)/t λ:故 障率[Case/1000Hr.] N(t):全 故 障 数[Case] t:対 象機 器 の 累 積 動 作 時 間[Hr. ](定義 と解 釈 の 詳 細:参 考 文 献(1),「 船 舶 信 頼 性 調 査 委 員 会 報 告 書 」,1992年3月,pp.113-122,「 本 報 告 書 の 読 み 方 に つ い て」) 平均 故 障率 の 算 出 にお い て,対 象機 器 の動 作 時 間 が 重要 な 要素 で あ ることは首 うまで もな い が,現 実 の 調 査 で は個 々の 機 器 全 て の 動 作 時 間 を正 確 に求 め ることは非 常 に 困 難 で ある.例 えば航 海 時 間 をもって 動 作 時 間 を代 表 させ る手 法 もあるが,予 備機 等 複 数 装 備 品 の 問 題 や 本 調 査 全 期 間 を通 じて の航 海 記 録 の 不備 な どによ り,正 確 な 算 出 は困 難 で あった.そ こ で,便 宜 的 で は あるが,本 論 で は機 器 自 体 の 存 在 時 間 によ って平 均 故 障 率 算 出 に お ける時 間 要 素 を代 表 させ るもの とした.ま た,調 査 全 期 間 を通 じて 解 析 対 象 とした船 舶 は256隻 で あ るが,対 象船 舶 個 々に お い て 故障 報 告 群 の 間 隔 が非 常 に 人 きく(365日 以 上)空 い た場 合,す な わ ち故 障 報 告 が 中断 した期 間 を持 つ 船 舶 は,そ れ ぞれ 別 の 船 舶 として取 り扱 い,デ ー タを 処 理 す ることとした.そ の 結 果,調 査 対 象 とな った 見 か け上 の延 べ 船 舶 数 は376隻 で ある. 調 査 全 期 間 を通 じて の 全 調査 対 象船 舶,全 発 生 故 障 に お い て 故 障 機 器 修 復 に投 入 され た 平 均 の 処 置 作 業 人 数 は1.8人 で あり,平 均 の処 置 作 業 時 間 は1.7 時 間 で ある.そ して,個 々 の 故 障修 復 に投 人 され た故 障 処置 工 数[Man・Hour:MH】 の 全 平 均 は 5.0[MH/Case]と な って い る.船 舶 は 陸 上 産 業 施 設 や プ ラント設 備 な どと異 な り,海 上 にお いて は他 者 の 支 援 を受 け ることが容 易 で な く,自 己完 結 され た 人 員 と 時 間 と装 備 に よる 資源 に よって 安 全 航 行 を阻 害 す る 不 安 全 要 因 で あ る故 障 状 況 を 修 復 す ることが 求 め ら れ る.す な わ ち,個 々 の 船 舶 は 故 障 状 況 か らの 復 帰 す る た め に 限 定 さ れ た 配 員 資 源(Manning

舶 川機 器の信頼性 に関す る統計的考察 と安 全管理 Resource:MR)か らそ の 一部 を投 資 して 故 障 状 況 を 修 復 して い る.従 って,故 障 発 生 に よって もた らされ る直接 的 な 不 安 全 状 態 と同 時 に,故 障 修 復 に投 入 さ れ る人 的 時 間 的 損 失 に 起 因 して もた らされ る不 安 全 状 態 の 評 価 を 行 うた め に は,故 障 修 復 処 置 工数 の 検 討 など,い わ ば 質 的 な観 点 か らの 信 頼 性 評 価 も重 要 で ある.こ の よ うな 質 的 な評 価 基 準 を持 つ 機 器 故 障 に 対す る 定 量 的 な評 価 インデ ックスの ひ とつ として, 配 員 指 数(Manning Index)[MH/1000Hr:MI](2),(3) 図2故 障 発 生 の経 年 変 動 状況 図3機 械 分 野 別 の故 障状 況 が ある.こ の 配 員指 数 は,平 均 故 障 率 と平均 処 置 工 数 を乗 じたもの で あ り,あ る故 障 発 生 により単位 時 間 当 た りに投 人 され る人 と時 間 を意味 して い る. 調 査 全 期 間 通 じて の 平 均 故 障 率 と平 均 修 復 処 置 作 業 工 数 の 年 毎 の 推 移 状 況 を 図2に 示 す.こ の 処 置 工 数 とは,故 障 の 発 生 し た機 器 に 対 して実 施 した修 復 作 業 に お い て 使 わ れ た 作 業 者 数 と作 業 時 間 を乗 じた もの で ある.平 均 故 障 率 の 推 移 で は,1980年 代 後半 に増 加 した状 況 もあるが,全 体 の 傾 向 と しては減 少傾 向 か ら横 這 い の 状 況 を示 して お り,15年 の期 間 を経 て,ほ ぼ 半 減 とな って い る.換 言 す るな らば,80 年代 前 半 に対 して 現 在 の 舶 用 機 器 の 信 頼 度 は 倍化 し て い ることが示 され て い る.一 方,平 均 処 置 工 数 の推 移 は 減 少傾 向 か ら90年 代 に 入 って増 加 の 傾 向 に 転 じて い る.長 期 間 に わ た っ た調 査 中,対 象 船 の 少 人 数 化 は 大 きく進 行 した.そ の 結 果,船 舶 信 頼 性 調 査 に応 ず ることの 作 業 負 担 が 本 船 にお い て年 々増 加 し, 軽 微 な 故 障 発 生 に 対 す る報 告 の 省 略 等 も考 えられ る.ま た 対 象船 自体 の 隻 数 の 減 少 な ど,調 査 の精 度 を下 げ る要 因 は種 々考 え られ るが,同 時 に 当初 は 自 社 社 員 配 乗 の 船 舶 で あっ た 対 象 船 選 択 条 件 を90年 代 より混 乗船 も含 め ることに変 更 した ことの 影 響 も推 測 で きるもの で ある. Item1レ ベ ル(機 械 分 野)別 の 故 障 発 生 状 況 を表2 に 示 す.ま た,表 中 に示 した 配 員指 数 と故 障 発 生 に よる減 速 や 主 機 停 止 等 の 運 航 へ の 影 響 時 間 の 関 係 を図3に 示 した.故 障 発 生 は,主 機 系(Item1=“1”) 機 器 の 平 均処 置 工 数 と平均 影 響 時 間 の値,及 び 補機 1系(Item1=“8”)機 器 の 平 均 故 障 率 の 値 が特 徴 的 で ある.こ こで,主 機 系 機 器 とは主 機 本 体 や 付 属 機 器 を,そ して 補機1系 機 器 とは ポ ンプ や清 浄 機,諸 管 弁 等 を 代 表 した機 械 分 野 分 類 項 目 で あ り,図3で は これ らの 故 障 の持 つ 特 性 が 明 確 とな って い る.す な

表2機

械分野別の故障発生状況

舶用機器の信頼性 に関す る統 計的考察 と安 全管理 わ ち,補 機I系 機 器 は 故 障 率 の 高 さに起 因 して配 員 指 数 が最 も高 く,その 結 果 として 本 船 に対 して 大 きな 影 響 を 与 え る故 障 で あ り,主 機 系 機 器 は故 障 発 生 に よって 必 要 とされ る処 置 工 数 が 大 きい と同 時 に運 航 へ の 直 接 的 な影 響 が 大 きい ことで ある.換 言す るな らば,両 者 は 量 に お い て 重 大 な 故 障 と,規 模 に お い て 重 大 な 故 障 の 典 型 と位 置 付 け られ るもの で ある. な お 運 航 へ の 影 響 時 間(OMin.以 上)の 機 械 分 野 別 故 障 発 生 割 合 で は 補 機I系 機 器 故 障 の 場 合 で 約 0.9%,主 機 系 機 器 故 障 の 場 合 で 約26%と な って お り,2つ の 故 障特 性 の 差 異 が明 らか で ある.運 航 へ の 影 響 か ら比 較 す るな らば,主 機 系機 器 故 障 は 主 機 停 止 や 減速 な どの 影 響 発 生 に よって 安全 な航 行 の 実 現 を大 きく阻害 す る結 果 を 多 くもた らす もの で あ り,い わ ゆ る不 安 全状 態 が 長 く継 続 す る故 障 で ある.一 方, 補 機I系 機 器 故 障 は故 障 率 の 高 さや修 復 に対 す る人 的 時 間 的 損 失 に よって 副 次 的 に安 全 を阻 害 す るが, 主機 停 止 や減 速 な どの 発 生 に よる運航 への 直接 的 な 影 響 は小 さい 故 障 と指 摘 され るもの で ある. 3.2頻 出 故 障 の 状 況Item3レ ベ ル(機 器 ・要 素)の 機 器 を 対 象 として 頻 出 故 障(故 障 数1000件 以 上)を 降 順 に 表3に 示 した.こ の 層 化 に 対 応 す るもの は16機 器 ・要 素 で あり,表 中 に累 積 割 合 で 示 した よ うに全 体 の 半 数 を 占め るもの で ある.表2で 多 発 故 障 として 示 され た補 機1(Item1=“8”)系 機 器 に属 す る [852:F.O.清 浄 機]及 び[853:LO清 浄 機]故 障 が 多数 とな って お り,こ の2機 器 だけ で 発 生 故 障 全 体 の 約14%を 占 め て い る.発 生故 障 の 構 成 割 合 の 経 年 変 動 が 小 さい ことか ら推 測 され るように,こ れ らの機 器 に関 す る故 障 が恒 常 的 で あることは 明 らか で あるが, 燃 料 油 低 質 化 の 流 れ の 中 で 油 清 浄 機 へ の 負 担 の 増 加 な ど,厳 しい 稼働 条 件 で あることも認 識 しな けれ ば な らな い. 発 生 件 数 と共 に平 均 処 置 工 数 や 運 航 へ の 影 響 時 間 の 大 きさを加 味 して 検 討 す るな らば,[114:主 機 付 属機 器]や[111:主 機 燃 焼 室 廻 り]故 障 の 発 生 に 注 目 され る.こ れ らの機 器 故 障 は 多 発 す ると同 時 に 大 きな処 置工 数 や影 響 時 間 の 負 担 を本 船 に強 い るもの で あ り,これ らの 損 失 が 安 全 な運 航 の 実 現 を大 きく阻 害 す ることは 明 らか で ある.な お,こ の2機 器 の 故 障 が 発 生 故 障 全 体 に 占 め る割 合 は7.7%で あ る. 4.主 機 シ ステ ム 機 器 の 故 障 発 生 状 況 4.1デ ィー ゼル 及 び タ ー ビ ン主 機 系 機 器 に お け る故 障 発 生 表2に 示 した ように 主 機 系機 器 故 障 は発 生 故 障全 体 の 約9%の 割 合 を持 つ もの で あり,処 置 工 数 と航 海 へ の 影 響 時 間 が大 きい特 徴 を示 す もの で ある.船 舶 信 頼 性 調 査 にお い て 主 機 系 機 器 は,デ ィー ゼ ル ・エ ンジンとタービ ン ・エ ンジンに区 分 され る が,主 機 システ ムとして比 較 す るため に,こ こで は(デ ィー ゼ ル)故 障 と(ター ビ ン十 主 ボ イラ)故 障 の 組 み 合 わ せ として 捉 え比 較 す るもの とした.こ こで,年 代 別 に 主 機 別 の 平 均 故 障 率 と平 均 処 置 工 数 の 推 移 状 況 を図4に,ま た平 均 配 員 指 数 と平 均 影 響 時 間 の推 移 状 況 を 図5に 示 し た.主 機 デ ィー ゼ ル 本 体 故 障 に お い て,平 均 故 障 率 につ いて は減 少 の推 移 を実 現 しな が らも平 均 処 置 工 数 は 微 増 の傾 向 で あ り,故 障 発 生 表3頻 出故 障 の発 生 状況

舶用機 器の信頼性 に関する統計的 考察 と安全管理 率 は減 少 しな が らも修 復 作 業1数 の 増 大 に よる 重故 障 化 また 運航 へ の 影 響 時 間 の 増 加 に よる不 安 全状 態 の 重 大化 が 見 られ る.主 ボ イラに関 して は,平 均 故 障 率 に大 きな変 動 は な い が 平均 処 置工 数 に著 しい減 少 か あり,配 員 指 数の 改 善 に寄 与 す るもの とな って い る.主 機 タービ ンもまた 故 障 率 に お い て 減 少 傾 向 を 示 し,処 置 工数 で増 加 傾 向 を示 して い る. 4.2デ ィー ゼ ル 主 機 シ ス テ ム 機 器 故 障 の信 頼 性 サ ー ビ ス・タンクを除 き,燃 料 の 流 れ に 注 目 し選択 した主 機 システ ムを代 表 す る関 連 機 器 に つ い て,故 障 発生 状 況 を図6に 示 した.ま た,こ れ らの 機 器 故 障 の 特性 と関 連 を明 らか にす るた め に,最 近 隣 法 に よ るツリー クラスタリング を実 行 した 結 果 を図7に 示 す. 説 明変 数 として は,(1)各機 器 の故 障 数,(2)船 舶 数 (3)経 過 時 間,(4)平 均 処 置 人 員,(5)平 均 処 置 時 間,(6)平 均 処置 工 数(7)運 航 へ の 平 均 影 響 時 間,(8)航 海 時 間 に対す る延 べ 影 響 時 間 の 割 合,(9)配 員 指 数 を採 用 し て クラスタリング を行 っ た結 果 で あ る. クラスター 分 析 は,多 変 量 解 析 にお け る分 類手 法 のひ とつ で あり,情 報 として 多数 の変 数 に よって 説 明 され て い る対 象 物 や 事例 などに 対 して,い わ ば 「似 た もの 集 め 」を一定 の アル ゴ リズ ムによ って実 施 す るも の で ある.こ の ア ル ゴ リズ ムが 働 く手 が か りとな るも の は 類 似 度 と距 離 で あり,説 明 変 数 の 数 に 基 づ く多 次 元空 間 にお けるデ ータ個 々 の 分布 状 況 か ら類 似 性 の 高 い もの を集 め て,ひ とつ の クラスター を想 定 す る ことによ り情 報 の 要 約 と構 造 を明 らか にし,全 体 の 解 釈 を行 うもの で あ る.図7中 に は クラス ター形 成 過 程 に お け る結 合 距 離 を 示 した結 合 距 離 プ ロ ット図 を示 した が,形 成 クラ スター の 判 断 は この 結 合 状 況 を 一 助 として 実 施 され るもの で あ る. これ まで に整 理 され た ように,舶 用 機 器 の 故 障 特 性 は 主機 故 障 に代 表 され る処置 工数 や 運 航 へ の 影 響 が 大 きい故 障 と,補 機 故 障 に代 表 され る故 障 率 は高 い が比 較 的 に 処 置 工 数 や 運 航 へ の 影 響 が 小 さい 故 障 に大 別 され る.こ の 特 徴 的 故 障 に従 って,ク ラ スタ ー分 析 にお い て も3つ の クラス ターの形 成 が 認 め られ 図4年 代 別 主機 故 障 の状 況 図5年 代別 主機故 障 の影響 と配 員指 数の 状況 図6主 機 廻 り機 器 の 故 障状 況 図7主 機 廻 り機器 の クラス タ リン グ結 果

舶 用機 器の信頼性 に関す る統 計的考察 と安全管理 る.そ れ ぞ れ の 特性 を顕 著 に 示 す もの として,主 機 系 機 器 と補機I系 機 器 故 障 を代 表 す る形 で[112:動 力 伝 達装 置]故 障 や[852:補 機I系FO清 浄 機]故 障 が 強 く影 響 して い ることが 明 らか で ある.ま た[111:燃 焼 室 廻 り機 器]故 障 は,故 障 率 と修 復 処 置 作 業工 数 の 両面 に おい て 大 きな影 響 を与 えるもの で あり,図6 中 に示 した配 員指 数 レベ ル に お い て も特 徴 的 に高 い もの とな って い ることか ら,1つ の 独 立 したクラス ター とな って い る.こ れ らの機 器 に より構 成 され る主 機 シ ス テム は,全 体 として 故 障 率 の 高 い 要 素 と処 置 工 数 の 大 きな要 素 の両 面 を 同 時 に 持 つ ことか ら,本 船 の 安 全 な運 航 の 実 現 を大 きく阻 害 す るもの で あること は 言 うまで もな い が,効 率 的 な 安 全 性 確 保 の 観 点 よ り評 価 す るな らば,配 員 指 数 の 高 い機 器 を対 象 とし た 信 頼 性 向 上 の取 り組 み が 優 先 され るもの と考 えら れ る. Item4レ ベ ル(機 器要 素)に お け る故 障 発 生 状 況 を 把 握 す るた め に,故 障 発 生 機 器 別 に その 構 成 割 合 を 主 機 系 デ ィーゼル ・エ ンジンの燃 焼 室 廻 り機 器 と補機 I系,燃料 油 清 浄 機 機 器 に つ い て,表4に 示 した.燃 焼 室 廻 り機 器 故 障 にお い て は,発 生 割 合 の 約27%を 占 め る排気 弁 故 障 を筆 頭 として 各 種 弁故 障 が 多 数 を 占 め て い るが,ジ ャケ ットや ラ イナ,ピ ストンな ど 開 放 作 業 を伴 う重 量 物 作 業 も数 多 く発 生 して い る状 況 が 示 され て い る.一 方,FO清 浄 機 機 器 で は弁 シリンダ や ノズ ル,ボ ー ル 故 障 に集 中 して お り,約72%の 故 障 発生 をもたらす もの とな って い る. 5.結 言 1982年 よ りの 長 期 に わ た る調 査 の 実 施 に よ り,船 舶 信 頼 性 情 報 デ ー タベ ースは,人 規 模 な 舶 用 機 器 の 信 頼 性 デ ー タベ ー ス ・シス テム として構 築 され るに至 った.ま た,最 新 の コンピュー タ技 術 や システ ム技 術 を導 入 す ることに よって 高 い機 能 と優 れ た ヒュー マ ン ・インターフェー スを持 つ システ ム とな って い る.こ の シス テム と情 報 が 持 つ 可 能 性 は計 り知 れ ず 高 い も と考 えられ る.本 論 は,「船 舶 信 頼 性 調 査 」の 最 終 段 階 にお ける総 括 の 一 環 として舶 用機 器 の 信 頼 性 情 報 の 解 析 を 実 施 した もの で あり,で きうる限 り定 量 的 な 数 値 を 明 示 して解 析 を行 った. 1982年 か ら1997年 まで の 調査 期 間 を 通 して の舶 用 機 器 故 障 全 体 として の 発 生 傾 向 と特 徴 を整 理 す るな らば以 下 の 通 りで ある. (1)90年 代 後 半 まで に 全機 器 の 平 均 故 障 率 は ほ ぼ半 減 したが,平 均 処 置 工 数 は 横 ば い か ら増 加 傾 向 に転 じて い る. (2)発 生 故 障 に お い て 多数 を占 め るもの は 油 清 浄 機 を 含 む 補 機 系機 器 で,約43%の 故 障 で ある. (3)舶 用 機 器 故 障 は,修 復 処置 作 業 工 数 が 大 きく運 航 へ の 影響 の 大 きな故 障 と故 障 率 が 高 く配 員 指 数 の 高 い故 障,そ の他 に分 類 され る. (4)1990年 代,デ ィーゼ ル 主 機 の 故 障 率 は減 少 傾 向 で あるが,修 復 処 置 作 業 工 数 や 航 海 へ の 影 響 は 微 増 傾 向 で あ る. (5)主 機 シ ステ ムを構 成 す る機 器 の クラスターは,故 障 の 量 と質 の 側 面 か ら整 理 で きる. 表4機 器 要素 分 類 にお ける故 障発 生 状 況

舶用機器の信頼性 に関す る統計 的考察 と安全管理 (6)デ ィーゼ ル 主 機 の 燃 焼 室 廻 り機 器 は配 員指 数 に お い て 最 も高 く,機 器要 素 としては 排 気 弁 故 障 の 発生 が 多数 で あ る. (7)清 浄 機 故 障 は 最 も 多 発 す る故 障 で あり,発 生 故 障 全 体 の 約14%を 占 め る. (8)F.O.清 浄 機 故 障 の 約50%は,弁 シ リンダ や ノズ ル など の機 器 要 素 に 関 わ るもの で あ る. 1980年 代 初 頭 に造 船 や 海 運 業 界 を取 り巻 い て い た 国際 競 争 の 社 会 情 勢 を背 景 として 開始 され た船 舶 信 頼性 調 査 に よ って 得 られ た 数 多 くの情 報 は,新 千 年 紀を 迎 えた 現 代 に お い て も有 用 な もの で ある.海 運 業界 は,今 再 び 環 境 問 題 や コストダウンな どの 厳 し い 諸問 題 に直 面 して い るが,舶 用機 器 の 信 頼 性 解 析 の 取 り組 み で 運航 の 安 全 確 保 や 向 上 に寄 与す ること は 常に 重 要 な 課題 と考 え られ るもの で ある. 終 わ りに,「船 舶 信 頼 性 調 査 」の 実 施 に ご協 力 を頂 い た数 多 くの 関 係 者 に 心 よりの 謝 意 を表 す る. 参 考 文 献 (1) 日 本 造 船 振 興 財 団 ・シ ップ ア ン ドオ ー シ ャン 財 団 ・運 輸 省 海 上技 術 安 全 局:「 船 舶 信 頼 性 調 査 委 員 会 報 告 書 」,1982年 7月 、1983∼1992年3月 (2) 日 本 信 頼 性 学 会 編:「 信 頼 性 ハ ン ドブ ック」,1997年4月,日 科 技 連 出 版 社 (3) 橋 本 武:「 舶 用 機 関 シ ス テ ム の 信 頼 性 設 計 と 保全 性 管 理 に 関 す る 研 究 」,1985年11月,学 位 論 文

(4) H.Tamaki:“A Ship Reliability Investigation Systemin Japan”, Proceedings of ICMES 90, Paper3

(5) N.Kiriya: A Database System for Ship Reliability in Japan”, Proceedings of ICMES 93 Paper27

(6) 桐 谷 伸 夫:「 船 舶 信 頼 性 調 査 に お け る 電 気 電子 系 機 器 の 故 障 」,日 本 舶 用 機 関 学 会,1996年3月,舶 用 機 関 学 会 誌 Vol.31.No.3 (7) 桐 谷 伸 夫:「 船 舶 信 頼 性 情 報 を 利 用 し た フ ォ ー ル トツ リー ・ モ デ ル とGO-FLOW解 析 の 検 討 」,日 本 舶 用 機 関 学 会, 1998年4月,舶 用 機 関 学 会 誌Vol.33No.4