ＲＡＭＳ研究会報告航空機のＲＡＭＳ活動膨大なライフサイクルコストを最適化[SOLE]：ロジスティクス・ビジネス[LOGI-BIZ]バックナンバー

2010年6号

SOLE
ＲＡＭＳ研究会報告航空機のＲＡＭＳ活動膨大なライフサイクルコストを最適化

*下記はPDFよりテキストを抽出したデータです。閲覧はPDFをご覧下さい。

SOLE 日本支部フォーラムの報告 The International Society of Logistics JUNE 2010　　80 　�
咤錬味兎鐱椹拮遙劭腺唯啗Φ� 会では、「保全革新･システム改善」を今年度の調査研究テーマの一つとし、業種別ＲＡＭＳの事例研究を実施している。
今回はその代表例として航空機のライフサイクルを通して実行されるＲＡＭＳの活動を扱った。
航空機はライフサイクルの長い高価格な製品（システム）であり、その膨大なトータル・コストを最適化するために早くからＲＡＭＳに関する活動が行われている。
（富士重工業航空宇宙カンパニー航空機設計部・富田博之）ＲＡＭＳ活動の概要　�
劭腺唯咫�Reliability, Availability, Maintainability and Supportability）という言葉は一般的になじみが薄いかもしれない。
信頼性設計や整備（保全）性設計、安全性設計といった具体的な個々の活動単位で理解されている場合も多く、システム工学やＬＳＡ（Logistics Support Analysis ：後方支援分析）のように同じような活動範囲を示す言葉で扱われる場合もある。
　これに対して航空機におけるＲＡＭＳ活動は、安全性を確保するのは当然のこと、要求される任務（運航）を最適なコストで達成するため、ライフサイクル期間を通して継続される。
信頼性や整備性は製品そのものの設計で決まるが、アベイラビリティは信頼性や整備性に基づき設定される整備計画や後方支援計画で決まり、その計画に基づく後方支援体制の構築や体制維持のマネジメントのレベルにより支援性が決まる。
図１に示すように、ＲＡＭＳの活動は相互のカテゴリーを連携させて稼動（可動）率とコストを最適なバランスを目指すものである。
Ｒ：信頼性　信頼性とは故障の起こりにくさであり、その「故障が起こらない膨大なライフサイクルコストを最適化確率」を具体的に管理する指標として故障率またはその逆数である平均故障間隔（ＭＴＢＦ：Mean Time Between Failure、航空機の場合、 Timeの代わりにFlight Hourを用いてＭＦＨＢＦとする）が使用される。
また、飛行安全に関わる故障についてはＦＴＡ（Fault Tree Analysis：フォールトの木解析）等の手法を用いて、その発生確率が限りなくゼロになるように管理される。
Ｍ：整備（保全）性　整備性は故障が発生した場合の修復のしやすさを指し、平均修復時間（ＭＴＴＲ：Mean Time To Repair）で管理される。
航空機の場合は、修復作業を開始してから航空機が可動状態に復元するまでの直接整備を実施した時間を対象とし、部品待ち等の整備を実施していない時間は対象外とする。
信頼性が製品の設計だけで決まるのに対し、修復の方法によってもＭＴＴＲは影響を受ける。
例えば、故障した機器を航空機に取り付けた状態で修理する場合と、故障機器を良品と交換し別の場所で修理する場合とでは航空機自体が修理される時間が変わってくる。
また、修復時間のほかに工数（Man Hour）を用いることもあり、航空機全体の整備負荷を見る場合は飛行時間当たりの平均工数（ＭＭＨ／ＦＨ：Mean Man Hour／Flight Hour ）を用いる。
Ａ：アベイラビリティ　可用性や運用性または稼動（可動）率と様々に訳されており、運用できる時間の割合または必要な時に動ける確率で、評価指標としては稼動（可動）率が用いられる。
稼動率には様々な種類があり、ＭＴＢＦとＭＴＴＲだけで決まる固有稼動率（Inherent availability、製品の設計だけが反映される数値）、そこに計画整備（点検検査等の予防整備）を考慮した達成稼動率（Achieved availability、支援体制が完全な場合に達成可能な数値）、部品待ち等のＲＡＭＳ研究会報告航空機のＲＡＭＳ活動図１　�
劭腺唯咾粒突彖任隆慙� 稼働（可動）率最適なバランス信頼性／整備性 ↓ 製品設計の最適化コストアベイラビリティ ↓ 製品支援要求の最適化支援性 ↓ 製品運用・支援体制の最適化 81　　JUNE 2010 後方支援上の遅れ時間も非稼動時間として扱う運用稼動率（Operational availability、支援体制も含めて評価する数値）のほか、任務達成率や定時出発率等が使用される。
Ｓ：支援性　製品の運用や支援を行う場合に必要なリソースが存在する確率と考えればよいが、実際に具体的な数値で示すことのできる一般的な指標は無い。
入手性の高い部品を使用することや汎用器材で整備が可能な構成にするといった製品設計に関わるところを除き、その大部分が後方支援体制の能力で決まることが指標の設定を難しくしている。
　　アベイラビリティを向上させるためには支援リソースを十分に整える必要があるが、アベイラビリティを高くすればするほど支援リソースにかけるコストは高くなる。
このことからアベイラビリティとライフサイクルコストを相対的に比較して指標とすることもある。
ライフサイクルとＲＡＭＳ活動　�
劭腺唯咾粒導萋阿脇販�靴燭發� ではなく、それぞれが密接に関連したり、いくつかの範囲にまたがっていたりする。
そこでそれぞれの活動について、一般的な開発機体におけ間隔、計画外整備の実施整備段階と各段階での基本的な実施範囲を要求事項として整理する。
これらの数値は航空機のユーザーが購入する機数によって運航や任務に必要となる可動機数を満足するように設定されなければならない。
　また、コストの拡大を防止するためにライフサイクルコストの目標値を設定する。
ライフサイクルコストに関わる考慮事項として、ユーザーが航空機を使用する拠点や整備の施設・設備に想定しているインフラの後方支援上の制約も可能な範囲で明確化する必要がある。
基本設計段階　構想段階で明確化した数値をシステム、サブシステムと下位構成品に順次ブレークダウンして振り分けていく。
ただし全てのパラメーターがブレークダウンすることに適しているというわけではないため、一般的にはＭＴＢＦとＭＴＴＲを対象とし、信頼性・整備性の配分（Allocation）として実施される。
配分を行うに当たっては、最初にシステムの構成を定義しておく必要があるが、基本設計段階で末端の部品一つひとつまで決まっていないので、設計の進行に合わせてシステム構成のレベルを深くし、要求を配分する。
配分される数値はるライフサイクルを以下の五つのフェーズに分けて時系列的に要求事項等を説明する。
●構想段階：航空機に対する要求を明確化する ●基本設計段階：航空機のシステム構成を定義し、要求事項をブレークダウンする ●詳細設計段階：システムの要求を満足する構成品を決定する ●製造／試験：設計に基づき製品を製造し、試験により確認する ●運用〜廃棄段階：運用実績をフィードバックし、要求達成度を維持する構想段階　航空機に要求される機能・性能が決められるのと同様に、航空機によって行う運航や任務が実現するためのＲＡＭＳ上の要求が明確化される。
後方支援上のリソース規模を予測するために航空機の運用モデル（機数、平均飛行時間等）も設定しておく。
ここでは航空機全体のＭＴＢＦやＭＴＴＲ、ＭＭＨ／ＦＨ、安全性に関わる故障の発生確率、稼動率等の具体的な数値が決められるほか、航空機全体の整備コンセプトも策定される。
　整備コンセプトでは計画整備の種類と実施する整備段階や目標とする類似機体の実績値をベースに設計上の特徴や完成度を考慮し、現実的に可能と考えられるように設定する。
　安全性の設計として、ＦＴＡやＦＭＥＡ（Failure Mode Effect Analysis：故障モード影響分析、 Criticality＝致命度を加えてＦＭＥＣＡとすることもある）を開始する。
こちらも設計の進行に合わせて分析のレベルをより下位の構成品まで広げていく。
詳細設計段階　前段階で配分した構成品の要求値を満足するように各構成品のＭＴＢＦやＭＴＴＲの予測（Prediction）を行う。
信頼性の場合、予測には他機種での実績値、類似品の実績値をベースとした推定値、信頼性試験等の結果を用いるほか、「ＭＩＬ─�
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横隠掘癖胴駛描躱平�蠹� 予測モデル）」等の電子機器に適用される予測手法や「ＮＰＲＤ（Nonelectronic Parts Reliability Data）」等、非電子機器のデータ集も利用される。
　整備性の場合も他機種／類似品の実績値、モックアップ等実物大模型による整備性評価結果やタイムチャートを用いた机上分析結果が用いられるが、他機種の実績を用いる場合、同じ部品でも取り付け方法やアクセ JUNE 2010　　82 材や施設・設備、交換する部品や消耗品を明らかにする。
　各整備作業は、実施場所（整備段階）や実施間隔（計画整備は整備間隔、計画外整備はＭＴＢＦ等）が明らかになっているので航空機の運用力やライセンス等の契約上の制約により決まっている場合も多いが、制約事項の無い場合はコストによるトレードオフが行われる。
これはＬＯＲ（Level Of Repair：修理段階）分析と呼ばれ、? 故障した品目をユーザーが修理する場合、?製造会社等最上位の修理能力を有する工場で修理する場合、?二つの間に中間の能力を有する組織があればそれらで修理する場合、?廃棄する場合、の修理コストをライフサイクルベースでシミュレーションし、コストが最小になるケースを明らかにする。
　　計画／計画外整備における要求を詳細に把握するために、整備作業を細分化し工程を明らかにする整備工程分析（前述のタイムチャートによる分析を含む）や工程ごとの必要リソースを洗い出す整備タスク分析を行う。
ここで各整備作業における整備員の人数、作業時間、要求される能力、使用する器米連邦航空局によって整備項目の初期設定を行う手順書）」が有名である。
ただしこの分析には多くの労力を要するので、十分な整備実績のある品目や重要性の低い品目は既存の整備をベースに計画整備を設定する。
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劭達擁�呂侶覯未任蓮∪鞍�岾� が各品目ごとにバラバラに計算されるので、パッケージングと呼ばれる作業で管理しやすい時間間隔のグループに分類する。
時間間隔は整備コンセプトとして当初仮設定した航空機全体の計画整備間隔を基準とし、安全性や経済性の観点から最適な間隔を設定する。
■計画外整備　故障した品目を航空機に取り付けたまま修理または良品と交換すれば航空機としての修復処置は終わるが、良品と交換した故障品は構造上可能かつ経済的に有効であれば修理を行う。
修理は航空機のユーザーで実施できるものもあれば、専門的な修理部門で行うものもあり、修理をどこで行うかが計画外整備要求の重要なところである。
修理を行う場所には必要な支援リソースを展開する必要があり、その選択が妥当でない場合にはライフサイクルコストの上昇を招く結果となる。
　修理する場所は修理する部門の能ス方法等の違いでＭＴＴＲの値は変わるので注意しなければならない。
　この段階で設計が細部まで決まってくるので、信頼性・整備性の設計に応じた整備計画を策定し、整備に必要な支援リソースの要求である後方支援計画をまとめていく。
この流れを図２に示す。
　整備計画は計画（予防）整備と計画外（修復）整備の二つに分けて分析が行われる。
■計画整備　整備による非稼動時間のうち、大部分は計画整備によるものであり、安全性を阻害する故障を確実に排除し、運航／任務へのインパクトを最小とし、必要最小限のコストで実行する計画整備を設定しなければならない。
現在計画整備の設定にはＲＣＭ（Reliability Centered Maintenance：信頼性中心整備）分析と呼ばれる手法が用いられている。
これは航空機を構成する各部品の信頼性上の特性（発生する故障の内容、発生メカニズム、故障の影響、探知する方法、時間特性等）に基づき整備の方法、実施整備段階と実施間隔を決める方法で、その規格としては「ＭＳＧ（Maintenance Steering Group）─�
魁淵瓠璽�次�匐�饉辧� 図2　整備計画／後方支援計画策定の概略フロー整備構想信頼性設計整備性設計故障モード MFHBF MTTR MMH/MA 予防整備計画整備修復整備計画外整備重要品目選定 CM 分析整備行程分析 LOR 分析整備タスク分析後方支援計画システム構成重要品目選定 FMECA RCM 分析パッケージング整備計画 1 1 83　　JUNE 2010 る必要がある。
　運用が開始されても運用要求の変化や信頼性・整備性向上、製造コスト削減等の様々な理由から形態の変更が繰り返されるため、形態管理を確実に行い、各形態に応じた整備と支援を実施できるようにＲＡＭＳのアウトプットを見直さなければならない。
運用期間が長くなり廃棄時期が近づくと経年劣化による不具合の増加や部品の製造中止等の問題も出てくるため、併せて対応していく必要がある。
ＲＡＭＳ活動の課題　航空機のライフサイクルコストの八割～九割は詳細設計段階までに決まってしまうといわれている。
詳細設計段階でのＲＡＭＳ活動がコストを大きく左右するのであり、多大なマンパワーが必要とされる。
航空機を構成する膨大な部品に対し、信頼性・整備性のパラメーターを予測し、安全性を阻害する要因を排除し、有効な予防整備と効率的な修理体制の策定、必要な支援リソースの洗い出しを行わなければならない。
そのため、航空機の構想段階かその前の準備段階で必要な人件費を開発費用に盛り込んで計画するとともに、専門エンジニアの教育等人員計画を立てておく必要がある。
　また、各種活動を効率的に進めるため、過去の経験を最大限に活用できるようにＲＡＭＳ活動のアウトプットを体系的に整備して管理するデータベースを用意する必要がある。
航空機の開発は、そのライフサイクルの長さから頻度が少なく、より多くの情報を集めるためには会社や組織をこえた（国が管理する）データベースの構築が望ましい。
して何を準備するかはアベイラビリティとコストの間のトレードオフとなり、要求されるアベイラビリティを達成する最小限のコストで実現するまたは限られた予算の中で最大限のアベイラビリティを得る支援体制を構築しなければならない。
運用〜廃棄段階　前段階までに設定される整備計画や後方支援計画は設計における技術的な推定値をベースとしているため、計画整備の間隔が安全側で設定されることにより、必要以上の回数の予防整備が実施される。
また、想定外の故障発生による飛行安全や任務達成への影響、修復整備の増加、支援体制の不備等によるリソースの追加調達や過剰配置等多くのライフサイクルコスト上の無駄が発生する。
　特に計画整備はアベイラビリティやコストへの影響が大きいため、運用実績をベースに見直しを行い、実施間隔の延長等によるユーザーの運用形態に応じた整備計画の最適化を図らなければならない。
そのためにはＲＣＭ分析をはじめとする整備計画設定の根拠データを文書化して残しておくとともに、見直しに使用する実績データの種類を明確にして、収集の方法や計画を事前に設定して漏れなくデータを確保できるようにすモデルをベースにリソースをどこにどれだけ準備すればよいか計画できる。
整備の要求は整備計画として整理し、整備マニュアル等作成のベースとし、支援リソースに対する要求は後方支援計画として整理して支援体制の構築やリソース調達のベースとする。
製造／試験段階　詳細設計が完了した時点で一通りシステムとしての定義が明らかになり、製造上の対策や試験結果の反映により改善が行われる。
信頼性における初期故障や整備員に対する不十分な教育、支援リソースの不適切な配置等の設計／計画の不備による問題が発生するため、その対応策に応じてＲＡＭＳ活動のアウトプットに対する見直しが行われる。
本格的な運用に先立ち、整備マニュアルも刊行され、整備に使用する部品や器材の調達、施設・設備の導入や改修、教育訓練コースの設定と基幹整備員教育が進められる。
　この段階になると、最も大きな制約事項はコストになる。
より完全な支援体制の実現に向けて詳細をつめていくが、無制限にコストをかけることはできない。
部品の在庫切れを防ぐために多くの部品を用意すればアベイラビリティは高く維持できるが、部品費が増大する。
支援リソースと次回フォーラムのお知らせ　次回フォーラムは６月18日（金）SCM 革新事例（現場見学会）「トヨタ生産方式、RFID活用：NECパソコン事業米沢工場」を予定している。
このフォーラムは年間計画に基づいて運営しているが、単月のみの参加も可能。
1回の参加費は 6,000円。
ご希望の方は事務局（sole-joffi ce@cpost.plala.or.jp）までお問い合わせください。
※ＳＯＬＥ（The International Society of Logistics：国際ロジスティクス学会）は一九六〇年代に設立されたロジスティクス団体。
米国に本部を置き、会員は五一カ国・三〇〇〇～三五〇〇人に及ぶ。
日本支部では毎月「フォーラム」を開催し、講演、研究発表、現場見学などを通じてロジスティクス・マネジメントに関する活発な意見交換、議論を行っている。
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劭腺唯啗Φ羃颪錬咤錬味兎鐱椹拮瑤猟� 査研究会の略称であり、同支部の毎月のフォーラムに合わせて開催し、会員が自主的に話題・テーマを持ち寄り、運営している。