IPA公式正解:ア 故障率は,0 に近い値からしばらくの間は時間とともに増加する。
※ 正解はIPA公表の解答です。解説は当サイトが生成AIを用いて作成しています。誤りにお気づきの場合はお問い合わせください。
【解説】正解は選択肢【ア】です。累積故障率 F(t) のグラフにおいて、時刻 0 付近の曲線が下に凸(接線の傾きが徐々に増加)である場合、単位時間あたりの故障確率(故障密度関数 f(t))が時間とともに大きくなっていることを示します。したがって、この期間の故障率(ハザード率)は 0 に近い値から時間とともに増加します。
【詳細解説】■ 本問の核心・解法のポイント
信頼性工学における累積故障率 $F(t)$ と故障率(ハザード率)$\lambda(t)$ の関係を読み解く問題です。
累積故障率 $F(t)$ の時刻 $t$ における微分(グラフの接線の傾き)は故障密度関数 $f(t) = F'(t)$ を表します。また、非修理系における故障率 $\lambda(t)$ は $\lambda(t) = \frac{f(t)}{1 - F(t)}$ で定義されます。
時刻 $t=0$ 付近では $F(t) \approx 0$ であるため、$\lambda(t) \approx f(t) = F'(t)$ と近似できます。本問のグラフ形状では時刻 0 付近で接線の傾きが 0 から次第に急になっている(下に凸の曲線)ため、故障率は 0 に近い値から時間とともに増加していると判断できます(摩耗故障型・ワイブル分布で形状パラメータ $m > 1$ の初期段階などに相当)。
・各選択肢の徹底解説:
・ア:【選択肢ア★】時刻 0 付近の接線の傾きがほぼ水平(0)から徐々に立ち上がっているため、故障率は 0 に近い値から時間とともに増加します。
・イ:ある時刻まで一定でその後減少するグラフは、接線の傾きが一定(直線)から傾きが緩やかになる形状ですが、時刻 0 付近は下に凸で傾きが増加しているため誤りです。
・ウ:正の値から減少し 0 に近づく場合(初期故障型)、グラフは時刻 0 で急峻に立ち上がり上に凸の形状になりますが、本問の形状と合致しません。
・エ:故障率が正の定数で一定(偶発故障型・指数分布)である場合、時刻 0 における累積故障率の傾きは最初から一定の正の値を持ちますが、本問のグラフは傾きが 0 付近から徐々に増加しているため誤りです。
よって正解はアです。