1
論 文1
UDC ；614．
842 ：69．
028 日本建築学会構造 系論文報告集 第399 号・
1989 年 5月煙 感
知器連動 防
火
扉
の
定
期
点
検
に
関
す
る
研
究
点検
記 録
を用
い た故障時
間
解析
と可動
率
推 定
正 会 員 正 会 員朴
辻
本
哲
也＊誠
＊ ＊1．
緒 比 較 的 規 模の大きい建 築 物に お い て は， 防 火 区画を確 実に形 成す ることが 火 災 安 全 確 保の た めに有 効な方 法で ある と され てい る。
実 際 防 火 扉 あるい は防 火シャ ッ ター
が作 動せ ず， 防 火 区 画を形 成で き な か っ た ために物 的・
人 的な火 災 被 害の拡 大 を 招いた例 が 数 多く報告さ れ てい る1）。
こ れ らの例を ひ く ま で も な く防火区画 形成に際し て要と なる設 備の一
つに防火扉が ある が， そのう ち煙感 知 器 連 動 防 火扉は，
愛 知 県 内の病 院と宿 泊 用 途の建物に 対 して ラン ダムサン プリン グ を した調査［t「）に よる と， 67％ 以 上の建 物に お い て階 段 室 区 画の 開口に用い られ ており， かなり広 範に使 用され ているもの と思わ れ る。
し か し，
感 知 器の誤 報に関する調 査は い くつ か の文 献2〕・
3 〕 に み られるが， 機 器そ の もの の故 障に よる不 作 動の現 状 を解 析 した結 果は そ れほど豊 富ではない。
一
般 的に建 築 設 備は そ の動 作およ び運 転の安 全 性 を確 保する た め に定 期 的に検 査・
調 整 を行うこ と が法令等に よ り推 奨 ある い は義 務 付け ら れ ている。
し か し設置歴の 浅い煙 感 知器連 動 防火扉の場合， その故 障 時間 が 明確に 把 握され て い るとは言い難い現状を考え ると， 現在広範 にとられ て い る定 期 点 検・
保 全 活 動が設 備の動作 確 率を どの程 度 保 証し てい る の か明らか で はない。
本 論 文で はまず，
防 火 戸メー
カー
のサー
ビス部門が収 集し た定 期 点 検 記 録 を故 障ユニ ッ ト別に分 析し， 煙 感 知 器 連 動 防 火 扉の故 障 分 布を解 析する場 合一
般に よ く適用 さ れる故 障 率一
定の扱い で は必 ずしも十 分で は な い こと を示し た。 次に こ の分 析デー
タを基に，
故 障 分 布の異な るユ ニ ッ トか ら構 成さ れ るシ ス テ ム におい て，
定 期 点 検 の点 検 間 隔を変 更する こと がシ ス テ ム の可 動 率を どの よ うに変 化さ せ る かを示し，
効 率の よい点 検・
保 全 方 策の あり方を探っ た。
2．
定 期 点 検 記 録の 整 理 こ こで解 析し た定 期点検記 録は，
表一
1に示 し た 10 棟の建 物に設 置さ れ た 159組の 防火扉よ り得ら れ た もの である。
＊ 名古屋大学 大学 院生・
工修 林 名 古屋大 学 助 教 授・
工博 〔1988年8月29日原 稿 受理，
1989年 2 月 27日採 用 決定1 表一一
1 点 検 記 録収 集 建 物一
覧 建 物 用 途 階 数 防 火 扉 竣 工 年 月 点 検 期 間 Ho．
1 事 務 所 820L979411981．
2．
25、
1983．
L19 麗o．
2 物 販 店 5101975．
LO1978，
6．
26、
ユ983，
7．
14 斑o．
3 事 務 所 8 呂 1974．
41978．
5，
25〜
1983．
5，
9 Ho．
4 事 務 所 9111974，
11978，
12．
15〜
1981、
12、
9 Ho．
5 事 務 所 8171974．
51977、
9．
7〜
1983，
2．
工9 H臼
．
6 競 艇 場 6351974．
919 ア9，
544−
1983．
3．
19 Ho．
7 ホ テ ル 色 19 不 明 1980、
5．
28〜
1ウ34．
6．
18 Ho．
8 物販・
箪 務 9201980．
41981 4．
12〜
1984、
7，
9 HD．
9 会 議 場 51519 ア9．
519 ア7．
b 1−
1984ほL 星D ho．
13 自治 体 庁 舎 54 不 明 3 1976．
2．
8−
L9δ4，
7．
Z呂 点 検 記 録 薄に は表一
2に挙 げた故 障モー
ドそ れ ぞ れ に 対 して○ （正常に作動），
△ （異常が発 見さ れ即 座に修 理 を行っ た），
× （異常が発 見さ れ修 理の要 請 をし た） の記 号を もっ て記載さ れてお り，
同時に，
発 見さ れ た異 常が故 障であ る か ど う か が区 別さ れて いる。 ただし 「故 障 」 とは，
扉 を完 全には閉 鎖で きず防 火 区 画を形成で き ない場 合の ことで，
本 論で扱う ものはこの 「故 障」であ る。 し たがっ て （F ）〜
（1 ）の モー
ドは，
防火 区画形 成 の意 味か ら は煙 感 知 器 連 動 防 火 扉の基 本的性 能を損な う もの では ないた め解析か ら除外し，
ま た （J
）のモー
ド は，
記 録 薄全体で こ の モー
ドにつ い て記載のあっ た 延べ 1，
073 回・
枚の 点 検に対して10
回 程度見い だ さ れてお り，
事 実上 「故障」で あ るの で解 析に含め るべ き と も考 え ら れ る が，
本 論の主要テー
マ は，
機器 その もの の故 障 と点検・
保 全で あ る た め解析か ら除外し た。 図一1
に建物別に故障扉の点検 結果を簡 略 化して示し た もの であ る が，No ．
1−
No，
6の建 物の記 録 薄に は扉 寸 法お よび片開き か両 開き かの 別が記載さ れて いるもの の，
扉の重 量， ヒ ンジの数・
種 類に関す る記載は無い。
幅 は 約800mm〜
2，
000 mm，
高 さ は 約 2，
OOO
mm−
2，
400 mm の 間にあ り，
ま たNo．
1の建 物は 20組の扉す べ て が両 開きで ， 他の建物で は 90％以上 が片 開きの 1 枚 扉で ある。
本 論で対 象と し た扉は すべ て甲種防火戸で ある ため，
扉 重 量は ほぼ面 積に比例 し てい る と考え られ表
一
2 故 障・
異 常モー
ドー
覧 （A＞枠・
扉の変 形 損 傷 （B）閉鎖ト ル ク の不 足 〔C）磁 着・
解 放 装 置の不 良 （P）連 動 制御 盤 の不 良 （E｝煙 感 知 器の不 良i
（F）順 位 調 整器の不 良 ： 召 し合hせの 不良 1 （H）把 手・
錠の不 良i
（1）閉 鎮 状 況・
速度の不 適 正 1（J）作動線上に 障 害 物 を放 置 する 臨駄
L 騨毒 骨 躙 点 檀 ［6 互9 遅胸駄
2扉
署
号
初 醂．
価 むが むをe默
‘ ＿ 、2淋
鰡 鑼
・巳・＞ 1−
P 点醐 点 1．
TPI711 C →e 故障 発見 士 rm’
ら初 回点 旗 A〜
E 故障 モ＿
ド まで の経 過時間 ｛四
細 点不明 ） （但 し時 閏の 単位 は r 巳」】 、1
匿
≡
≡
≡
…
≡
≡ 三
建物』！ 膠響辱 翻直 覆 1』i 覬 ｛扣5珊皿
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404 A c匚 匚 匚 るが， 扉の寸 法・
開き方と図一
1に示された故障の間に は，
故 障モー
ド・
頻度に関し て相 関が無い こ と を確 認 し て い る。
し た がっ て， 同一
の故 障モー
ド，特に（A
｝，
（B
） が同L の扉に何 度か現れ るのは，
扉 自体の問 題よ り も む し ろ，
点検 保 全 員の技術
レ ベ ル，
躯体そ のもの の変形 あ るい は躯体との接合 部の変形，
点 検 保 全 員の主 観等， 現 在の技 術 水 準ではあ る程度不 可 避な要 因が影 響してい る もの と考えられる。
一
方，
図一
1か ら，No ．
5，
No ．
6，
No．
7の建 物の故 障 発 生 扉 数が全 扉 数の70
％ 前後に及び，
他の建 物 と 比 較 して使 用 環 境 条 件に差が あ るこ と も予 想さ れ る。
しか し， 上 述 し た よ うに扉の寸法，．
開き方
と故 障モー
ドに相 関が みられず， しか も同一
メL カー
の製 品であるこ と．
， サン プル数 が 十分で ない こ とを考慮して，
扉の大きさや片 開 き・
両 開きの別お よ び重 量・
ヒン ジめ 種類にかか わらず すべて同一
種 類の扉と考え，．
ま た 用 途 別・
建 物 別 環 境 条 件の差 に 起 因す る故 障 傾 向は存在し ない こと を仮 定 し た。前 述 し た サ ン プル数の 問題の他に，
’
XLI
，
図一1
た 見られ る とお り，No ．
7 とNo ．
10 の建物は竣工．
蒔点
が不 明で ある こと，．
すべ ての扉に関して設 置 時点が木
明であ ること， 初 回 点検時に既に故障し てい る扉が あ るたもか か わ らず 設 置か ら初回 点検までの記 録が ないこど11
調 整・
修 理 作 業の開始 時 刻お．
よ び その作 業に要し た時間の 建 彬卩ロ
．
T 廓書号 初回点．
預 12356 〒 9 覧 奪BLl1418 燿閥嵐 9扉書 号 初 凹点 験 TDI 鰰 1
．
ltO 」．
6av lt8器
L．
91T號 琴L°
寝工時点 初 回点検 点 陳 記 鋒 AAS B B A
嚊一
点検 時点 ‡ 朗 覲 A 故 障 モー
ド B B BJ H レー
一
，
驛
一
一
一
一
卩
rh
，
■
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，
− A ・一
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一
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A A トー
一一
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＋
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一
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一
一
一
一
一
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一
一
一
r−一
一
一
一
←一
一
B 図一
2 点 検デー
タ処 理の模 式 図一
正常状態一
一
一
一
．
故障棚旦一
← 点検時点一
〇一
故 障発生一
e一
修 哩完 了 A 故障 モー
ド B 記 録が ない こと等か ら，
故障時間 解 析デー
タ と して扱 う ために以 下の仮 定を付し た。
i） 扉の設 置 時 点は建 物の竣工時 点に一
致す る もの と す るが，
竣工時 点が不 明な建 物の場合 （No ．
7，
No」0） は デー
タか ら除く。
ii） 全 建 物の全 扉の各 故 障モー
ドはi．
i．
d．
（独 立で同一
の分 布 ）に従う。
iii） 初 回 点 検 時に発 見され た故 障は， 各建物ごと に竣工 時 点か ら初 回 点 検 時 点 までの間に故障分布が一
様な密 度 を持っ て い るよ うに均 等に振り分 け る。
iv｝×， △ は同 等に扱い， 故 障 発 見に引き続く点 検で正 常に動 作 して い る場 合，
故 障が発 見 され た翌日には修 理が完 了し て い る もの と見なす。
し か し故 障が発 見さ れ た点 検 以 降，
引き続く点検で同一
モー
ドの故 障が記 録さ れて いる場 合は，
その連 続し た故 障 発 見 点 検の最 後の点検で修理さ れ た も のと見な す。 また機 器は修 理 によっ て完 全に使 用初期の状態に戻さ れ る，
す な わ ち 修 理の時 点を再 生 点と見な す。
v） 初回 点 検 時の故 障 とそ れに引 き続 く故 障 を除い て初 めて発 見 され た故 障の発 生 時 点は，
故 障を発 見し た点 検 時 点とそ の直 前の点 検 時 点の中 間 点と す る。
以 上の仮 定に したがっ て得ら れ た故 障 時 間を次 節で解 析す るe なお，
仮定 iii），
iv＞，
v ）を図一
2に示す。
3．
デー
タの解 析 信 頼 性工学の分 野におい ては，
システ ム あ るいは そ の シ ス テ ムを構 成す るユ ニ ッ ト，
コンポー
ネン トの寿 命分 布の代 表 的分 布 型とし て， 偶 発 故 障 期 間にお け る寿 命 分 布 として最 も基 礎 的 な 分 布 と され る指 数 分 布，
疲 労・
摩 耗 故 障 をよ く記 述す る 正規分布，
指 数 分 布を拡 張し た ワイブル分布， ガン マ 分布， 等々が導 出，
提 案さ れてきて い るが， 多くの機 器は初 期 故障期間を除い て比 較 的 長 期に わ た る偶 発 故 障 期間において使 用 さ れ るの が 普 通であり， そ の場 合 故障の発生はボアソ ン過 程に従う こと4），
また関 数 形 とし ての取り扱 い が容易で あ るこ と 等の理 由か ら故 障 時間 分布に指数 分布を 仮 定 す ること が 多い。
し か し歴 史が浅い煙 感 知器連 動防火扉の よ う な機 器の場 合，
その故 障 率の変 化はも とよ り耐用年数
も明ら か で は な く，
こ こで収 集・
整理 し た デー
タ を偶 発 故 障 期 間 内の もの と して指数分布を仮定して解 析す るこ と が妥 当で ある かど うか不 明であり，
別の分布形 の適 合 性も含 め て，
あら か じ め検 討 してお く 必要が あ る。
煙 感 知器連動 防 火 扉は，
そ の全 体が ［煙 感 知 器］一
［連 動制御器］一
［磁 着・
解 放 装 置 ］一
［扉 ］ という複 数の要 素 o oO o 黒
羅
褶 対 属 監一
陰 サン
7ル
監 鵬冒
OQ日
間
o 陬 o 飮 Q月
D、
，
D 2 D 1モ
ー
ド
B匚閉 団ト
ル
ク の 不 星 〕 0 O D 黒 隈 穏 暫 農 鼓（
嘗サ
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ル 頚 oTO O 0 累 覆 円 触 圧 数一
総サ
ン 7ル
鼓 95｝
3．
o oo【
二゜
、噂 NZ’
1 °。
°、
° 04 e
．
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000 0∵
° 随 。 。 2’
∴∵
！．
OOe L、
り
OP
2
．
OOO 歓 ■ 晴 面 犀日 ，ヨ
000 。 。 。 ∴ D 日 D 、
°
3．
OQo 図一
3 故障モー
ド別 故 障 時 間 累 積 相 対 度 数 分布 図 く2，
800 日打 ち 切 り）か ら構成された シス テム と して
一
つ の使 命 を 果た す設 備 である。 こ の システム内の そ れ ぞ れ の要 素は各々異なっ た動 作 特 性 を持ち，
ま た建物 内セの 設 置 位 置 も異な る た め，
与えら れ る ス トレ ス の種類お よ び強 度が異なると考 え ら れ る。 その結 果 各要 素は固有の故 障分布を持つ と推 測さ れるが，
こ こ で は煙 感 知 器連動 防 火 扉を表一
2中 （A ト （E ＞の故 障モー
ドに対応し た要 素に分 割できる， す な わ ち （A
）一
扉・
枠，
（B
）一
ドアヒ ンジ，
（C
）一
磁 着・
解 放 装 置， （D
）一
連動制 御 器，
（E ）一
煙 感 知 器か らな る 設 備と考え て解析を行っ た。 デー
タに現れ る故 障 を効 率 よ く利 用す ることを考えて前 節に述べ た仮 定 をしたが，
同 時にデー
タの扱いを よ り厳 密にする た め に こ の デー
タ を単一
打ち切 り デー
タ で あ る との仮 定 を加え，
こ こで収 集され たデー
タを2，
800
日 の定 時打ち切り寿 命 試 験から 得ら れ たもの と して ， 上記 各 要 素の故 障 時 間を累 積 相 対 度 数 分 布 図に表 し た もの が図一3
であ る。 た だ し，
図一
1か らわか る よ う に建物No ．1
とNe ．
8
は竣工時 点か ら 最 終点検 時 点まで の経 過 時 間が 2，
800日に満たない た め デー
タ か ら除 外し て い る。
図一3
か ら は要素ご との故 障 分 布 あるい は その パ ラ メー
タ に 差異が存 在す ること が読み取れ る が， 要素ごと の解析に はサ ンプル 数および発 生 故 障の絶 対 数の不足か ら た と え 分布型 を仮 定して もパ ラメー
タ推 定に良い精 度 は期 待で き ない。
そこで そ れぞれの故 障モー
ドを検 討す ると， （A
）一
（C
＞の モー
ドに対 応し た要 素は扉 本 体 と その付 属部分 で あ り，
主に機械 的ス トレ スを受 ける部 分 で ある5｝ と考え ら れ る。一
方 （D ）・
（E ）の モー
ドに対 応す る要素は，
結線の緩み に よ る接 触 不 良といっ た機 械 的ス トレスに よっ て生じ る故障の他に，
絶 縁 体 も含 め た 結・
配線の腐 食，
塵挨の堆 積に よ る感 度 低 下 等 （A ）一
（C
）の モー
ドと は異なっ た故 障・
動 作 不 良の メ カニ ズ ム を もっ て い る5｝と考え ら れ る。
こ こか ら （A ト （C
） 表一
3 最 尤 推 定 法によ る結 果 分 布 型 点 推 定 値「
90 ％ 信 頼 区 閭 指 数 分 布 λ＝
1／4，
341 λ （1／5，
907，
1／3、
4タ1｝ ユニ ワト1，
，
1
一
一
一
一
一
一
7■
正 規 分 布 μ高
2，
827 μ （2，
D53，
3，
564） σ昌
2．
076 σ 〔L717，
2，
4351 指数 分 窃 λ駆
1／13，
504 λ （L／19，
ア78，
レ8，
833｝ ユ ニッ ト2ヤ
1 ，
・
り
■
，
正規分 布 μ＝
正02，
566 μ ｛64，
656，
168．
795｝ 【μ一
5，
000）° σ （了7．
539，
150，
8算 ） σ厘
II4．
L88 白 （σ厘
2，
2囗Ol ☆正規確率 紙へ のハザー
ド プ ロット法 に よ る 推 定 値 に対 応する要 素か ら なるユ ニ ッ トと （D
）・
（E
）に対 応 する要素か ら な るユ ニ ッ トの 二つ のユ ニ ッ トに ま とめた 場 合 を 図一
3と 同 様に表し たもの が図一
4 （a ），
（b）の 実 線である。
以 下に，
推 定の精 度 を確 保 する点から， 上 述の 二つ のユ ニ ッ トに関し て故 障 率が時 間に関し て一
定 となる指 数 分 布と故 障 率が時 間に関し て単 調 増 加とな る 正 規 分 布 とい っ た代 表 的な分 布 型 を仮 定し た場 合の解 析 結果を示す。
指数 分 布， 正規 分 布の密 度 関 数およ び故 障 率 関 数はそれ ぞ れ ／（t）＝
λexp （一
λt）， λ（t）＝
λ＝
co 皿st．
f
（・）一
法
。 exp｛
一
（劉
，f
｛t） λ‘‘）＝∬
・贓…
”…
””’
…
’
””’
〈1） と表現 さ れ る が，
本節の 目的と す る とこ ろ は 上式 中の パ ラメー
タ λ，
μ，
σ を推 定す るこ とであ る。 こ こで1
久 μ は そ れ ぞ れの分布の平均 故障時間を示す が，
前述し た よ うに，
故 障 時 間が履歴によ らずラ ンダム であ る指数 分布 と，
履 歴に影響さ れ る 正規分布と は本質的にその性 質が 異なっ て い る。 す な わ ち，
指 数 分 布の場 合 信 頼 度R＝
0．
368 に対応す る時間が 1／λ であり，
正規 分 布の場 合 信 0．
6 5 4 0 0 素 積 相 対 度 数 3 2 0 0（
諾 サ ン ア ル 数 14｝
0．
1 Oo 日 O ｛ 2 1 同 ト ツ 時 二 障 ユ OO ） o 故 a 0 6 54
3 2 0 0 0 0 累 積 相 対 度 數
｛
諾 サ ン ア ル 徴 98 D．
1t
／ 3，
000 00D 日 22 ト ツ 眄 ニ ユ 隠 Qo bo 故 ｛ 3，
aOO 図一
4 ユ ニ ッ ト別 故障 時 間 累 積 相 対 度 数 分 布 図頼 度
R ＝
0．
5に対応する時間が μ である。
以下 （A ）〜
（C
）の モー
ドに対応す るユ ニ ッ トをユ ニ ッ ト1
， （D
｝・
（E
）の モー
ドに対応す るユ ニ ッ トをユ ニ ッ ト2と呼ぶ こ と に す る。 表一3
は，
収 集デー
タ が タイ プ1
の センサー
リング を 受け た（す な わ ち定時打ち 切り寿命 試験に よ り得ら れ た） デー
タ6） と して，
各ユ ニ ッ ト，
各 分 布型 につ い て最 尤 推 定法 を用いて推定し た場合の点 推定 値と信頼 水準90
％ の信 頼 区 間 を示し た もの であ る。
最尤 推 定 法と は，
確率 変 数 Xi， x，……
， Xn （例え ばこ こ で はユ ニ ッ トの 故 障 時 間 ） が 結 合 密 度 関 数 を持ち そ れ がf
（Xl，
x，……，
Xn ；θ） （θ ：未 知パ ラメー
タ） な る形で表現さ れ る と きL
（θ）；
f
（Xl， x，，……
， x。；θ） な る尤 度 関 数 を定 義 し，
こ れを最 大にす る θを もっ て パ ラ メー
タ θ の推定値と する方 法で あ る。 し が し定時 打ち 切 り試 験， あ るいは定 数 打ち 切 り試 験に おいて も同 様にこ の種の試 験 法は， 現 実 的な有 限 時 間 内に全サン プ ル の故 障が期待で き ない場合用い ら れ る もの であ り，
そ の た めサンプル の一
部の故 障をもっ て推 定す る 必要が生 ずる。
今，
時 刻T
（打ち切り時 間 ）まで に n 個の サン プル の う ち r 個に故 障が発生し た と し て そ れ が早い順 に時 間 間 隔 （Xl，
Xl＋dx
，），
…一
， （Xr， Xr＋dx，
）で生じ た とする と，
その時の尤 度 関 数は， 密 度 関 数，
分布関数 を ・ れ ・れ 鵡 礁 一∬
加 ）d
・t
・・，
L
（θ〉一 （。塁
1
＞7
，ltf
，
f
（x・）｝
｛
R（T｝｝
”
”
「
……・
…
（2） と表現さ れるが，
正規 分 布が仮 定され る場 合に は計 算が 非 常に繁 雑と なる ため，
あらか じ め用 意さ れ た数 表を用 いた簡 易 計 算 法が与え ら れて い る7）。
表一
3の正 規 分 布 を仮定し た場 合の値は こ の簡 易 計 算 法によっ た もの で あ 1．
o 0．
9 鱈0．
8 頼 度 0．
7 o，
6 0．
5 0｝
移 推 度 頼．
信 a る が， ユ ニ ッ ト2で は故 障の発 生 数が全 サンプル の 20 ％ に満た ない た め推 定の精度が か な り低い。
こ こ で表一
3 中，
ユ ニ ッ ト2
に正 規 分 布 を仮 定し た場 合の点推 定 値に は2
種の数値が記入 さ れてあ る が，
（ ） 内の数 値は 上述の最 尤 推 定 法に よ る推定精度を考慮し て 別に正規 確率紙へ のハ ザー
ドプロ ッ ト法8｝により推 定し た値であ る。 こ の値は最 尤 推 定 法による値と は大き く異 なっ て いる が，
より短い平 均 故 障 時 間 を 与え安 全 側と な ること より，
後節で 行う定期点検・
保 全の シミュ レー
ショ ンでユ ニ ッ ト2に正規 分 布を仮 定す る場 合は （ ） 内の値を採用す ること に し た。 各ユ ニ ッ トが表一3
の点推 定パ ラメー
タをと る時の故 障 時 間 分 布を，
指 数 分 布の場 合 （……
），
正規 分 布の場 合 （一 一一一一
）につ い て図一4
（a）， （b
）に示し た。 ユ ニ ッ ト1に関して は，
図一
4 （a）に実線で示し た現実 の デー
タの累 積相対度数が破 線で示し た指 数 分 布の曲線 に よ く一
致す ること，
正規 分 布を仮 定 し た場 合の平 均 値 μ と標 準偏差 σ がほ ぼ等し い こと，
及び前 述し た よ う に機 械 的ス トレ ス を受 けるユニ ッ トで あることか ら指 数 分布が仮 定で き る。 ユ ニ ッ ト2に関して は，
表一
3，
図一
4 （b
）の結果か ら は先に予 想 し た 正規 分 布が適 合す る と は必 ずしも言えず，
後 節に述べ る シミュ レー
シ ョン は指数 分布，
正規分布の両 方を仮 定して行っ た。 な お，
図一
5 （a），
（b
＞は各ユ ニ ッ トの信 頼 度お よ び 故 障 率の 時 間 推 移 を式 （1）により算 出 し示 した もの で あ る。 図一
5 （a） より，
正 規 分 布 を 仮 定した場 合， 推 定 さ れた パ ラ メー
タで は時 刻 0に お い て信 頼 度が 1を下 回っ て いる。
これは具 体 的には， 動 作 を 開始し た時 点で 既に何 台かの機 器が故 障し て い る こと を示してお り不 合 理である。
正規 分 布は そ の定 義か ら明ら か なよ うに，
厳 密に は故 障 時 間 分 布と し て成 立し ないが， μが σ に比 してか な り大きい場 合はt
≦0に おける積 分 値 が 小 さ く な る た め実 用上用い て もよいe）とさ れ て い る。
図一
5 （a）に示レ
た信 頼 度 推 移 （図 中ユ ニ ッ ト2 （N
）） をみ る と，
ユ ニ ッ ト2
には 正規 分 布を仮 定して も よい と考え 〔回／ 日 ｝ 故 10’
，
瞳1e’
t 10』
eユこ
7 卜1 （N｝，卩一一
’
，一
，
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
ユニ ット1ノ
’
ノ
ノ
ユニッ
ト2 ユニッ
ト2 〔N ｝1
．
DOO 2．
DOO 3、
OOQ 4．
000 5，
0DO 経 過 時 圖 ｛ 日 ） （b） 故 障率推移 図一
5 ユ ニ ッ ト信 頼 度・
故 障 率 推 移 〔El ‘E〕一 77 一
られ る
。
4．
定 期点検・
保全方策 4．
1 定 期 点 検 をシ ミュ レー
トす る意義 多くの建 築 物に は配 電 機器，
空調機器，
昇 降機，
防災 機器等様々な設備が設 置さ れ て お り， そ れ ら の設 備は定 期 的に検 査・
調 整され故 障し た場 合は修理を受けて使 用 され続ける の が一
般で あ る。
し か し な が ら，
配 電・
空調・
昇 降等の一
般 設 備 が日常生 活に非常に密接し た関連を持 ち，
ほ と ん ど毎日使 用さ れるた め故 障や動作 不良 が 比 較 的 速やか に発 見さ れ得る の に対して， 防 災設備の多くは 建 築 物の生 涯 を とお し て必 要と さ れ ること が ま れ で あ る ため， 普 通に は点 検 活 動 以 外で故障が顕在化す ることは 無く， 必要な時に動 作す ること を高い確 率で期 待す る た め に は定期的な点検活 動が特に重要と な る。一
方，
信 頼 性 理 論に おい ては様々 な点検・
保全 方策が 議 論さ れてい る と は 言 え，
その多く は 故障時 間 分 布や保 全時間 分布と し て指数分布を採用し て お り， 任 意の関数 に対して信頼性の 解 析 を行うこ と は一
般 的に は容易では ない。
特に経 時 的な劣 化 特性を持つ，
す な わ ち 故障 率 増 加 型の機器に関す る最適 点検 間隔の決 定問 題は定性 的に 論 じ ら れ てい る に過ぎ ない 9｝。
そこで本 論で は，
シス テ ム の構 成ユ ニ ッ ト （ユ ニ ッ ト1，
ユ ニ ッ ト2）に第 3節 で仮定し た 二種類の故障時間分布 （指数 分 布，
正規 分 布 ） の そ れ ぞ れ が適用さ れ た場合を数値シミュ レー
ショ ン に よ り解 析す るこ と と し た。
機器や シス テムの信頼 性評 価の た めの指 標には，
故 障 率 関数，
信頼度関数，
平 均故障 時間，
保全度 関 数 等 目的 に応じて様々な ものが提案さ れて いる が，
故 障す れ ば修 理 し て再び使用す る， いわ ゆ る修 復 系の システムを評 価 す る指標の一
つ と してアベ イラビリ ティが ある。 本論で は主 要な シ ミュ レー
ショ ン結果と して区間アベ イラビ リ テ ィを採用し た。 区間アベ イ づビリ テ ィ と は，
あ る時間 区間で の動作 可能時間の 平均を示す もの で，
時間 区 間をT
と す る と， 区 間・・ イ・ ビ…− T
一
ダウi
’1
タイム…・
・
（・） と表現さ れ る。 本 論の よ う な ケー
スでは，
対 象とする時 間区間に対し て実用 上意 味を もつ ダウンタイムは，
未 発 見の故 障 状 態に ある時 間と点 検・
保 全に要す る時 間であ り， こ の 二つ の時 間を ダウ ン タイム と し た。
表一
4 シ ミュ レー
ショ ン条 件 〔パラメー
タ1．
ユこッ
ト1 指 数分布 λ回
1／4．
34Ll，
正 規 分 布μi2．
82T σi2，
076｝・
ユニワ
ト2 指 数 分 布 λ一
1／ IS．
504，
正 規 分 布μ；
5．
000σ
＝
2，
100 匚ン
ミュ
レー
シコ
ン期 同】 11．
OOU 日 閥 ［シミ；
レー
ショ
ン回数 ｝ 200 回 ［点捜 面 隔 ］ 5D日、
500 日 〔50 日おきに10通り 〕 ［点根・
保全に要す乙時 面 ］ 点検．
1日．
保 全 10 日 ［1
故障の発生｝ 1故障 皐 関 致λ〔t）｝＞ lt時 刻の （ O，
1）一
傑 乱 蠍1 〔但 し 蒔 間 単 位 は 日 ｝ 4．
2
シ ミュ レー
ショ ン条 件 本節では 煙感 知 器 連 動 防 火 扉を，
第3節で仮 定し た ユ ニ ッ’
卜1，
ユ ニ ッ ト2が直列に配置さ れた一
つ の シ ス テ ム と考え，
そ れ ぞ れのユ ニ ッ トが表一
3に示し た分 布 型 と点 推定パ ラ メー
タ を もつ 場 合に， 定 期 点 検・
保 全 活 動 が もた ら す シス テム の可 動 率 （区間 アベ イラビリ ティ） が点 検 間 隔の設 定に よって どの よ うに変化 す る か を シ ミュ レー
ショ ンに よ り求め る。
シ ミュ レー
ショ ン は， 指 数 分 布 をE
， 正 規 分 布 をN
と表 し て，
（ユ ニ ッ ト1，
ユ ニ ッ ト2）に対して （E
，E
） （E
，N
） （N
，E
） （N
，N
）の4
通 り の故 障 時 間分布の 組み合 わせ につ い て行っ た。一・
つ の組み合わ せ に対して 点 検間隔ごとに 200回の シ ミュ レー
ショ ンを 行い，
その 結果の単純平均 をシ ミュ レー
ショ ン結果と し て与え た。
シ ミュ レー
ショ ン回 数の200
回はこれ以 上 行っ て も結果 に ほと んど変 化が 見 ら れ な く な る 回 数であ る。
シ ミュ レー
ショ ン条件の一
覧を表一4
に示す。
シ ミュ レー
ショ ンの期 間 （11，
000 日間 ）は建 築 物の社 会 的 耐 用 年 数 を30年と 見積っ て決 定し た もの であめ，．
保 全日 数の 10日 は防 火 戸メー
カー
の管 理 担当者へ の ヒ ア リン グか ら得た平均 的な値で， こ こ には実 修 理 時 間 以 外の部 品待ち時間等のすべ て が含まれ てい る。
点 検間 隔は， 本 論で対象と し た建物の平均 点検間隔は すべ て400
日以下 となっ て いるの で 50日一500
日 まで 50日ご とに 10 通 り を 設 定 し た。
な お，
シ ミュ レー
ショ ンの時 間単 位は 日 であ り， 故障は式 （1
）で与え ら れ るそれ ぞ れのユ ニ ッ トの 故 障 率が毎日発 生さ せ る （0，
1 ）一
様 乱 数より大き い時点で発 生する と した。
ただし点 検・
保 全の間はど ち らのユ ニ ッ トも故 障せず， 劣化 もし ないと し た。5．
シ ミュ レー
ション結 果 と考 察 図一
6は， 前 節に示 し た 4通 り のユ ニ ッ トの組み合わ 1．
Go 5 9 0 区 間 ア ベ イ ラ ビ リ テ ィ 0．
90 シ ミュ
レー
シ ョ ン回数 200回 渕 （E，
E ｝ 〔N，
El 〈E，
N ｝ 丶 、’
〔N，
Nl一
100 200 300 400 500 点 検 間 隔 （日 ｝ 図一
6 点 検 間 隔 変 更 による区間 アベ イ ラ ビ リ ティ変化せ に対し て
，
点 検 間 隔に対す る 区 間 アベ イラビ リ テ ィ の 変 化 を示し た もの で あ る。た だ し第3
節に述べたよ うに，
ユニ ッ ト1に は指数分 布が適用で き るの で，
（N，E
）（N ，
N
＞に関し て は破線で示し た。図
一
6の結果か ら， 設 定 し た点 検 間 隔の範 囲 内 （50 日一
500 日）で は ， いつ れ の組み合わ せにおい て も可 動 率 を最 大にする点 検 間 隔は100
日前 後と なっ て い る。
また アベ イラビリ テ ィ の変化が ほぼ同 様のプロ フ ィ ルを示 す こと か ら，
そ れ ぞれ の組み合わ せ間の アベ イラ ビリティ の差はユ ニ ッ トに仮 定す る 分布型 よ り も む し ろ推 定され たパ ラ メー
タ に大き な影 響を受 けて いると 考えら れ る。
た だ しこ の こと は本論で推定し たパ ラメー
タ と シミュ レー
シ ョ ン条 件下での結 果に対する もの であり， 図一
5 （b
）に見 られ る よ うに，
比 較 的 長 時 間 を 経 過すると正 規 分 布の場 合 故 障率が か な り高く な り，
設 定 し．
た点 検 間 隔が図一
6に示し た 場 合 よ りずっ と大き く な れ ば分布型 の相 異が無 視で き な く な る と予 測さ れ る。 次に図一
6より，
各ユ ニ ッ トに仮 定し た分 布 型と推 定 パ ラ メー
タの下では， （E ，E
）と （E，
N）．
の間に最 大 約 2％ の アベ イラ ビ リ テ ィの差が読み取れ る。 これ は 正規 分 布が適 合す る場合に指数 分 布を適 用 するとシ ステ ム の可 動 率を高く評 価して し まうこ とを示してい る。
さ らに図一
6の一
点鎖線は，
防 火扉 を1ユ ニ ッ トの シ ステムと 考え指数 分布を仮 定して得たパ ラメー
タを用い て描いた アベ イ ラビ リ テ ィの変 化である が， こ の場合が 最 も良い結 果と なっ てい る。 こ の ことは煙 感 知 器 連 動 防 火 扉 を単一
ユ ニ ッ トシス テ ム と して，
故 障 分 布 関数 を単 純に指 数分布と仮 定し て し ま う と可 動 率を高め に評価し て し まうことを示してい る。 た だ し，
メー
カー
のメ ンテ ナン ス担 当者の話では，
図一
1で正常と記され てい る 場 合で も清 掃，
位 置 決め， 注 油 な どの簡 単な調整作 業が行わ れ るこ と が多いとの こと で，
本 論ではデー
タ解析及び シ ミュ レー
ショ ンにおい て 点 検 時の事 前 保全 を考 慮 して いない点に留 意すべ き で あ る。
ま とめ・
延べ 280，
000枚・
日余 りの 煙 感 知器 連 動 防 火 扉の定 期 点 検デー
タ を解析 し た結果，
シス テムが 2ユ ニ ッ トか ら構 成さ れて い るとし た場合，
故障 時間 分 布 型の仮 定の仕方に よっ て可 動 率の予 測値に
2
％程 度の差が生 じ ること を示し た。
・
こ の結 果，
信 頼 性 解 析 をす る場合に故 障 時 間分 布と し て単 純に指 数 分 布を仮 定する こと が，
本 論で定 義し た よ う なユ ニ ッ トで は妥 当で は な い こと が分かっ た。・
現 状の デー
タを基に し た場 合，
煙 感 知 器 連 動 防 火 扉の 可動率を最 大にす る点 検 間 隔はユニ ッ トの故障分布に か か わ らず 100日前 後である。
6．
おわ り に 以 上 防 火 戸メー
カー
の定期点検 記録を基に し た煙 感 知 器 連 動 防 火 扉の故 障 時 間分布の解析 結果と定 期 点 検・
保 全体 制の もた らす 可 動 率の解 析 結 果 を記し た が，
その過 程で浮か び 上 がっ た今 後の課 題と して，・
本 論で分 類 した要 素は実 際の定 期 点検記録に基づい て お り，
同様な記 録 方 法が多 くの建 物で採 用さ れて い る と考え ら れる。
し たがっ て故 障メ カニ ズム の正確な考 察に基づいたより妥 当性の高い要 素分類を行う 必要が ある。
・
こ こ で は定期点検の点検間 隔だ け が扱わ れて いるが， 本 論で仮 定し た正 規 分 布は時間に よ る劣 化を表 現して おり，
こうし た機 器に対す る事 前保全 方策の可 能 性が 検 討されるべ きで ある。 等が挙 げられ る。
こう し た 研究が現実に反 映さ れ る ため に は点 検・
保 全に要 する費用や火 災に よ る被害といっ た コ ス トの面 も考 慮す る 必要が あ り，
将 来にわ たっ て広い 方 面で の研 究 が集積さ れ てい くべ きであ る。 注 筆 者ら が愛 知 県 建築 防災対 策推進委員 会の依 頼によ り 行っ た調査 （1985年 ）で，
愛 知 県 内の定 期 点 検報 告対 象 建 物の内宿泊 用途 （300m2 以上或い は 3階 建 以 上 ｝と病 院 （500m2 以 上或い は 3階 建以上）に限っ て各々 30棟 を ランダムサンプリングし実 施し たものであ る。
そ の結 果，
宿泊施設に関しては回答が得ら れ た26対象に対し て 69 ％，
病 院に関 し て は 23対 象 に対して 65％ の建 物にお い て階 段 室 区 画に当 該 設 備が用いら れ てい た。
参 考 文献 1） 火 災の実 態 から み た危 険 性の分 析と評価一
特異 火 災 事 例 112− ，
東 京 消 防 庁 行 政 研 究 会 Z） 長 澤 雍 郎，
「最 近の消防 現 場に お け る問 題 点」， 建築保全 第24号Vol．
4，
No．
6，
pp．
6，
1983年5月，
〔財 ） 建築 保 全セ ンター
3） 新・
排煙 設備技術 指 針，
建 設 省 住 宅 局 建 築 指 導 課 監 修，
〔財 ）日本建築セン ター
4） D．
R．
コ ッ ク ス・
P．
A．
W．
ル イス，
「事 象 系列の統 計 解 析 」 （浅 野 ほ か 訳），
森北 出 版 5） 安 全 工 学 協 会 編，
安 全工学入門 「故 障 」，
海 文 堂 6） 真壁 肇，
「打 切 りのあ る 分 布」，rg
7回品 質管理 シンポ ジウム 「品質保証と信頼性 」，
日科 技 連 出版 社 7＞ 島 田 正三， 日科 技 連ライ ブラ リー
「信 頼性と寿 命 試 験 」，
日科 技 連 出 版 社 8） W．
ネル ソ ン，
「寿 命デー
タの解析 」 （奥 野ほ か訳 ），
日 科 技 連 出 版 社 9）三 根 久・
河合一，
「信 頼 性・
保 全 性の数 理」， 朝 倉書 店一
SYNOPSIS
UDC:614-842:69.028
A
STUDY
ON
THE
PERIODICAL
INSPECTION
TO
AN
INTERLOCKING
FIRE
DOOR
WITH
A
SMOKE
DETECTOR
-Analyzing
the
failure
distribution
and evaluating theinterval
availability'
with utilization ofinspection
by CHOLyA PARK,
Nhgoya'University
and Dr. MAKOTOTSUJIMOTO. AssoFietePfofessor of Nagoya University,
Members of A,I.
J.
At
first
inthis study thefailure
distribution
of aninterlockitig
fite
door
with a smokedetector
wasidetermined
by
analyzing thbperiodicalinspectionrecords.Next
based
on the failure･distribuionthe inter"alavailability of the equipment, to which the periodicalinspectipn
and the corrective maintainance were executed, was'
'
luated.
'
By
considering thefailure
modes of elements oftheequipment, an interlockingfire'door
with a smokedetector
wasdivided
into
two units.The
failure
distribution
of the unit 1,composed of theelements which arebroken
by
suddenfailures,
is
exponential with thefailure.rate
X=114, 341'[failureslday].
While, tothe unit 2mainlycorn-posed of electric elements, theremay exist some uncertainty on determining the
failure
distribution
whether the･exponential
distribution
with thefailure
rateX=1113,
504[failureslday]
or thenormaldistribution
with the meanpt=s,OeO
[days]
andS,D. a=2.200[days].
In
thecase thatthesetwo units constituted a system inseries, it wasfound
with numerical simulations thattheinspection
