信頼性安全性向上事例ロバスト性高める信頼性設計加速試験非破壊検査シミュレーション

はじめに：製造業現場で求められる信頼性と安全性の本質

製造業の現場では、製品の信頼性と安全性こそが競争力の根幹です。

昨今のグローバル市場においては、単に品質が高いだけでは十分とはいえません。

製品ライフサイクルが短縮され、かつてないスピードで新しい技術が導入される中、サプライチェーン全体を俯瞰した「信頼性設計」とその検証の仕組みこそが、持続的な成長のカギを握っています。

そこで、本記事では長年の製造現場経験を生かし、信頼性・安全性の向上につながる代表的な手法である「ロバスト性の高い信頼性設計」「加速試験」「非破壊検査」「シミュレーション」の実践事例と業界動向を、現場目線で深掘りします。

購買担当者やサプライヤー、生産現場の方にも役立つ、実践力に富んだ知見をお伝えします。

信頼性設計とロバスト性：品質トラブルを未然に防ぐ戦略

ロバスト性とは何か？現場での重要性とその本質

「ロバスト性」とは、外部環境の変動や材料のバラツキ、加工精度の微細な差異があっても、安定した品質と機能を発揮できる“揺るぎない強さ”を指します。

現場では「壊れない」「バラつかない」「再現性が高い」という表現がなじみ深いかもしれません。

例えば、気温・湿度・使用条件・海外現地の環境など、意識せずとも現場にはさまざまな変動要素が存在します。

設計者視点ではカバーしきれない“現実の厳しさ”を踏まえ、いかに設計初期段階から余裕を持たせるかが重要です。

設計段階でのロバスト化の取り組み

根本的には、設計FMEA（Failure Mode and Effect Analysis）やFTA（Fault Tree Analysis）を通じて、リスク要因を洗い出し、万一の外乱が及ぼす影響範囲を特定します。

さらに「パラメータ設計」（田口メソッド）を用いると、誤差因子の影響を最小限に抑えた最適化が可能です。

例えば、あるコネクタ部品の嵌合強度を高めたい場合、樹脂の材質と寸法公差、組立順序といったパラメータを一つひとつ調整。

DOE（実験計画法）により効率的に強化策を見つけることができます。

モノづくりの現場では、現物サンプルを使った小規模試作やフィードバックが極めて重要です。

「なぜこの場所が破損したのか」「どこにバラツキが出やすいのか」を、QCD（品質・コスト・納期）バランスを見ながら分析・改良を繰り返すのが、まさしく現場ならではのロバスト設計です。

加速試験：短期間で本質的な信頼性を見極める

加速試験とは？工場現場での使いこなし方

加速試験は、長期間使用を前提とした製品を現実以上に過酷な環境下で短時間で評価する手法です。

例えば、温度・湿度サイクル試験、塩水噴霧試験、振動加速試験など。

信頼できる機能寿命や劣化メカニズムを設計段階で把握することが目的です。

現実には、「試験コストが高い」「判断基準が曖昧」「現場で再現できない」という課題も根強く残っています。

昭和から続くアナログ的な「現物評価文化」と、デジタルな統計手法の融合がこれからの進化のカギです。

加速試験の現場実践例と課題クリアのコツ

ある自動車部品工場では、新規ギア部品の耐久性を数倍速で評価するため、振動・高温・高負荷を同時に加え、1000時間分の耐久条件を1週間で再現しました。

ポイントは「単なる短縮」ではなく、劣化モード（破損箇所や摩耗の進み方）が“実際と一致しているか”を評価することです。

現場の知見としては、「現実のトラブル（例：早期摩耗や亀裂の発生）がどこで起こるか」を細かく観察する姿勢が不可欠です。

加速条件と現実場面のギャップをきちんと埋めるため、定期的な実地確認や現物解体も欠かせません。

バイヤー・サプライヤーの視点からの活用術

バイヤーやサプライヤーにとっても、「どのような加速試験を通し、どのレベルの信頼性評価をしているか」は、自社製品の競争力と信用力を保証する最大要素となります。

受注時だけでなく、納入後のクレームの未然防止、信頼関係の強化にも直結します。

非破壊検査：現物を壊さず“本当の姿”を暴く技術

現場目線での非破壊検査の強みと使いどころ

非破壊検査とは、製品や部材を壊さずに内部の傷や欠陥を検出する技術です。

代表例はX線検査、超音波探傷、磁粉探傷、渦流探傷、目視検査の高度応用など。

アナログな現場ほど「製品を壊して検証」していた名残が今もありますが、生産性・コスト・環境配慮の観点から、非破壊検査へのシフトはますます加速しています。

実践例：非破壊検査の現場導入と課題

たとえば、アルミダイカスト部品のX線CT検査では、鋳巣（中空の欠陥）をスピーディかつ定量的に検出可能です。

従来なら「サンプルを切断、目視や顕微鏡で観察」という手間でしたが、今ではロット全数の内部欠陥管理も夢ではありません。

しかしながら、操作や判定には熟練の目がまだ必要です。

「どこまで検査すればリスクを抑えられるのか」「偽陽性・偽陰性の排除」「IoT・AI技術との融合」など、導入現場では人財の教育や通信インフラの確立など新しい課題も浮上しています。

シミュレーション：デジタルツインが工場の判断力を変える

シミュレーション技術の真価と導入現場の葛藤

シミュレーションは設計段階で、熱応力、流体解析、構造強度など、さまざまな条件下の“起こりうる不安”を仮想空間で事前評価します。

いわば“失敗を先取りできる”デジタル技術です。

現場実務では3D CADやCAE（Computer Aided Engineering）が広く普及しつつありますが、昔ながらの「勘と経験」文化も依然色濃く残ります。

本当に重要なのは、シミュレーション結果を現場でどう実際の改善に活かすかです。

現場で成果を出すシミュレーション活用術

ある工場では陽圧クリーンルームの風速分布シミュレーションを行い、「空気のよどむ死角」を事前に把握。

空調ダクトの配置や換気効率を設計段階から最適化しました。

また、金型の冷却効率や、はんだ接合の熱拡散など、従来は“完成品で不具合発生→現物で手直し”だった問題が、シミュレーションにより事前に対策できるようになりました。

現場で役立てるコツは、「机上のデジタルデータvs現物試作のすり合わせ」を徹底し、経験知とデジタル知を補完しあうことです。

クロスセクショナルな実践事例：現場から経営まで一貫した強化

生産現場から経営戦略までの一貫連携

信頼性設計・加速試験・非破壊検査・シミュレーションは単独で使うだけでなく、サプライチェーン全体に組み込むことで大きな効果を発揮します。

バイヤーはサプライヤーの技術力と信頼性評価能力を的確に見抜くことが、川上側での品質保証を強化します。

逆にサプライヤー側は、こうした技術を積極的に提案することで、持続可能な取引関係の構築や、競合との差別化が図れます。

ここが、昭和的な「現場任せ」「経験値偏重」だけでは到達できない、新たな地平です。

まとめ：現場視点×最新技術が生む“持続可能な信頼”

製造現場の「信頼性・安全性」の向上は、一朝一夕で達成できるものではありません。

設計初期から現場・取引先・エンドユーザーの視点を集積し、ロバスト性の高い設計思想、加速試験による迅速な劣化メカニズム解明、非破壊検査の高度利用、デジタルシミュレーションの実装を、一貫して連動させる必要があります。

“昭和”時代の知恵と、デジタル新時代の技術を柔軟に融合させることで、現場に根づいた強い信頼と安全性を実現しましょう。

製造業の発展には、常に“新しい目線で現場を見直し、一歩先の工夫を試す”勇気こそが不可欠です。

購買職・サプライヤー職の双方にとって、本記事が信頼性活動の一助となれば幸いです。