保全体系化の基本的考え方
公開日:
カテゴリ: 第1回
1.保全体系化のアプローチ 常項と変項:
保全体系化の手がかりは、現状の保全の中に 不変的なものと変化するものを見分けていく ことにある。これをそれぞれ常項と変項と呼ぶ ことにする。事物の中に両者を見分けていくこ とは本質を理解する基本である。とりわけ保全 のように膨大な数の行為が単純に並びそのな かに秩序ある構造を発見するのは容易でない。 このような場合には常項・変項を見分けていく 努力がとりわけ重要となる。保全方式は状況に 応じてまた保全設計の目的の違いにより様々 である。これら様々な保全の中に不変的なもの を発見することが保全体系化の出発点となる。 体系化を行うとき重要なポイントとなるもの を列記すると次のようになろう。 1) 劣化と点検機器および材料は劣化するのが通常であ る。劣化が進行しあるレベルに至れば故障が 発生し事故に至る可能性がある。従って、適 - 当な周期でかつ適切な方法で機器の点検を行う必要がある。 2) 結合原理:検査、評価、補修この保全の行為には変更できない作業順 番がある。点検もしくは検査、点検結果の評
価、運転継続か補修/取り替えの3項目は 順番と内容を変更することが出来ない。順番 と内容は常項である。とはいっても、内容はさまざまである。どんな保全にも見られるこ この形式が保全の普遍性であると認識する。これを結合原理という。 3) 選択原理:工学理論保全方式が決まれば、それを実現できる保 全行為の技術的内容を決定する必要がある。 それは言うまでもなく、各種の工学体系であ る。点検周期の科学的決定方法、機器の構造 重要度の決定方法、劣化の技術的評価方法な ど多くの工学理論が必要とされる。どの理論 を適用するかを決める行為を選択原理という。 4) 投射原理:選択原理の具体化保全設計に際して、始めに保全のアイデア が考案され提案される。そのアイデアを実現 するためには、あらかじめ決まっている結合 原理に基づいて設計の流れを決め、選択原理 を用いて適用すべき工学理論を決定し実現可 能な保全を策定しなければならない。現実に 存在する制約条件を考慮しながら、選択原理 をどのように適用するかを具体的に決定する のが投射原理である。 5) 保全の常項:3つの原理従って、3つの原理、結合原理、選択原理、投射原理、は保全策定のための常項であり、 変えることはできない。それらが機能する状 況を Fig.1 に示す。 以上が保全体系化に向けた有力なアプローチ であり、これを出発点として体系化に向けて内 容を充実させていけばよい。B. 投射原理(文法)| A. 選択原理 |C. 結合原理(文章)言語の海(大言海)・名詞 ・形容詞 ・動詞 ・副詞 助詞Fig.1 言語学の3原理2.体系化の骨格体系化が持つべき特徴を列記すれば次のよ うになろう。2.1 保全制度(ラング)と保全行為(パロール) - 適切で合理的な保全を計画し、実行し、その 結果を評価するためには技術的な手段を持た なければならないが、適切な計画を立案するた めには機械工学便覧のような準拠すべき基準 が常項として用意されていなければならない。 この基準のことをいま保全制度と呼ぶ。この保 全制度に基づいて計画され実行される保全が 保全行為である。言語学上の用語に従えば、そ れぞれラング(文法)とパロール(文章)であ る。保全体系化が目標として目指すべき形態は この保全制度の確立と保全行為の設計方法で ある。2.2 原理の集合保全の不変的な形式は、先に述べたように、 1) 結合原理、2) 選択原理、3)投射原理 の 3つから構成される。つまり、保全行為は3つ の原理で表現されると認識するのである。それ らの原理をさらに詳しく説明すると次のようになる。 (1) 結合原理 * 点検すべき一つの機器を見た場合、まず劣 化の可能性が考えられ、それに対処するため 劣化モードに着目して点検を行う。点検結果 に基づいて機器の健全性の評価を行い、対応 措置を判断する。対応措置とは補修するか、 あるいは取り替えるか、あるいは問題なしと してそのまま運転を継続するかを判断する のである。この3つの行為、点検、評価、措 置の過程を経れば、当初問題であった機器の 劣化が解決されることになる。この3つの行 為は保全の中核的なものであり、その順番と 内容は代えようがない。この意味でこれらの 行為を保全の結合原理と呼ぶ。 2) 選択原理」結合原理によって保全の流れが定まる。そ れでは、次に点検、評価、措置を技術的に具 体化するにはどうしたら良いかが問題となる。 点検に関して言えば、まず機器としての構造 重要度を合理的にかつ科学的に決定しなけれ ばならない。これを経験だけで行うには限界 があり、科学的な手法の開発が望まれる。ま た点検をどの程度の頻度で実施するかは点検 方法や構造重要度と関係しており出来れば科 学的に決定したい。これらの諸問題を適切に 解決するには科学と技術に基盤を置くことが 必要で、合理的な保全にも繋がることになる ので研究開発が必要である。これらを保全の 工学体系と呼ぶことにすれば、選択原理とは どの工学体系を保全行為に適用すればよいか を決定することを言う。 3) 投射原理計画を策定する行為は一つの創造とみな せる。この創造は思いつきだけで勝手には出 来ない。準拠すべき理論体系が不可欠である。 これを保全制度(ラング)ということは先に 述べた。そうするとこのラングと創造の間を 結ぶものが必要になる。これを創造の橋と呼 ぶことにすれば、その中身は一体何かという ことが問題になる。これは一般的に言って人 間の潜在知となっており、その内容を言葉で 説明することは易しくない。しかしながら、-42創造を行う形式に着目すれば、一言でいって 投射原理である。原子炉を設計し製作することを考えて見 ると、始めに経験に基づいたイメージがあり、 これを具現化することが課題となる。具現化 の手段として、各種の工学体系が活用される。 この工学体系は、原子炉製作の場合、原子力 工学、機械工学、電気工学、材料工学、放射 線工学などである。もっと直接的な有用性を 考えれば、技術基準としての告示501号が 思い浮かぶ。設計・製作に際してこれらの学 術体系を如何に適用し活用していくか、これが投射原理である。投射原理は境界条件とか * 制約条件を考慮しなければならない。これらのことから明らかなように、保全の場合も、 保全計画の策定・実行・評価を実現する手段 として同じ事が適用されるのである。 かくのごとくして、保全の体系化は、原理の集 合として表現することができ、結合原理、選択 原理、投射原理 の3つから構成される。これ が保全体系化の形式であり、骨格であるといえ る。問題はこれらの諸原理を技術的に如何に充 実していくかであろう。3. 体系化の要件体系化は単に保全事象を整理・整頓すればよ いというものではない。文が構造を持っている機械学会「設計建設規格 その他無地 春 , men規格・基準、標準ルール導出理論(論理体系)材料力学、破壊力学 梁理論、シェル理論 その他構築ニフそFig.2 法則、理論、規格・基準の関係「法則」「法則」・・・法則」法則法則ニュートンの法則 フックの法則 その他Fig.2 法則、理論、規格・基準の関係-43ように保全も構造を持つ。それを以下に説明す る。3.1 法則から理論へさらに規格へ:保全学の階層構造 自然現象を支配する規則には、原理、法則、 理論が用語として用意されているが、それらは 適用範囲およびレベルが異なる。原理は法則よ り根源的であるが、保全技術のレベルで見れば 同じレベルにあるとしてよい。良い例はニュー トンの運動則である。理論は原理・法則から出 発して対象を具体化して問題解決に直接対処 できるように発展的になっている。弾性論とか 梁理論とかはその例である。構造設計にとって 原理・法則はほとんど役に立たない。それに引 き換え、梁理論は設計にとってなくてはならな い。また告示501号は、梁理論よりはるかに 原子炉構造機器の設計に密着している。従って、 理論からさらに発展したものが規格・基準であ るということができる。Fig.2 にその構造が示 されている。3.2 体系化の照合保全の体系化も体系化された力学も多くの 共通点を持つ。先に述べたラングとパロールの 形式など共通である。変項と常項を峻別するな ども共通である。従って、体系化されている言 語学とか力学、または電磁気学などと保全の体3 法則の存在と境界条件 照合から出てくる有用な知見は、体系化には って立つ基盤的な法則が実相の背後に仮相 に存在しなければならない、ということであ う。電磁現象におけるマクスウエル方程式や 学現象におけるニュートンの運動則、流体力 におけるナビアーストークス則などその良 系化は共通の方法論をもっているはずである。 ないのは周知のことである。挑戦的な試みがな 学術分野の体系化の照合を行うことは保全体 されることが強く期待される。 系化にとって参考になる。ここで、上の議論を集約すれば、結合原理、選択原理、投射原理 といった原理の集合は変項 3.3 法則の存在と境界条件及び常項といった原理から導出でき、ラングと 照合から出てくる有用な知見は、体系化には, パロールは常項・変項の原理はもとより、言語 よって立つ基盤的な法則が実相の背後に仮相 学や電磁気学や力学と言った体系化されてい 的に存在しなければならない、ということであ るものが採っている創造の形式から導出され ろう。電磁現象におけるマクスウェル方程式やる。最後の基盤的法則の必要性は体系化の策定 力学現象におけるニュートンの運動則、流体力 結果が的外れになってはならないという暗黙 学におけるナビアーストークス則などその良の要請から来ている。ニュートンの法則は力学 い例である。現象の特徴は法則または原理によ 事象を醸し出し、マクスウエル方程式は電磁現 ってそれぞれ決められているのである。それで 象を創りだすように、保全学という対象の色合 は、保全のよって立つべき基盤的な法則とは何 いもしくは保全現象の特徴を決定するものが であろうか。それは、イ)電力生産に対する社 この3つの基盤的な法則と保全の持つ境界条 会的受容性、ロ) コストミニマム、ハ)信頼性 件及び制約条件なのである。 マキシマムの3点であろう。一方で具体的な現象は法則だけでは決まら 14.体系化の具体化 ない。境界条件や初期条件が必要である。原発 これまでの議論の流れから明らかなように、 の保全事象はこれらの法則に加えて、原発が持 1 体系化を具体化するためには結合原理と選択 つ境界条件や経済的な制約条件から決定され 原理と投射原理を充実させなければならない。 ろう。電磁現象におけるマクスウエル方程式や 力学現象におけるニュートンの運動則、流体力 学におけるナビアーストークス則などその良 い例である。現象の特徴は法則または原理によ ってそれぞれ決められているのである。それで は、保全のよって立つべき基盤的な法則とは何 であろうか。それは、イ)電力生産に対する社 会的受容性、ロ)コストミニマム、ハ)信頼性 マキシマムの3点であろう。一方で具体的な現象は法則だけでは決まら ない。境界条件や初期条件が必要である。原発 の保全事象はこれらの法則に加えて、原発が持 つ境界条件や経済的な制約条件から決定され る。原発の境界条件が何かを定義する必要性が 3.4 保全学と実時間 - 機械工学は時間が関与する諸問題を扱うが、 それは仮相的な時間である。この意味で機械工 学は空間的な学問である。それに反して、保全 は、材料や機器の時間経過による劣化、定期検 査の短縮化に見られるように、実時間を陽に扱 わなければならない。この意味で、保全学は時 間が陽に関係する学術であるといってよい。 る。原発の境界条件が何かを定義する必要性が それを理解するために実際の保全の流れを見 ある。てみる。Fig.3 に保全の構図(流れ)を示す。その中で結合原理、選択原理、投射原理がいか 3.4 保全学と実時間に使われているかを見るのは有意義である。 - 機械工学は時間が関与する諸問題を扱うが、 (1)結合原理 それは仮相的な時間である。この意味で機械工 1) 保全行為は定期的もしくは計画的に実施 学は空間的な学問である。それに反して、保全されるから、プラント寿命中、時間的にサ は、材料や機器の時間経過による劣化、定期検 イクルを構成する。サイクルの種類は、定 査の短縮化に見られるように、実時間を陽に扱 常的なサイクル、スクラムを伴うサイクル わなければならない。この意味で、保全学は時の2種類に分けられる。 間が陽に関係する学術であるといってよい。 2)定常的なサイクルは、機器劣化を想定して、点検・検査、状態の評価、対応措置 3.5 保全方程式の構築(補修/取り替え)の3点からなる。 - 物理現象における境界値問題の解の一意性 3) 定常的なサイクルは、原因の重大さに応 に関する考察を保全にも適用することができじて機器損傷、系統機能喪失、プラント る。保全の場合には、コストと信頼性に関する 停止の3つに分けられ、保全の観点から 2つの汎関数を極値にする条件を求める問題は原因究明(評価)と対応措置の2点か に帰着される。このとき、満足しなければなららなる。 ない境界条件も考慮されなければならない。解 くべき問題の構図はこのように明白であるが、 以上の過程は、原子力発電プラントに限って 極値問題に還元されたこの問題は解けるであ 言えば変化しない部分であって、プラントや保 ろうか。この問題は史上解かれたことは一度も全計画のバリエーションあるいは国によって-443.5 保全方程式の構築 * 物理現象における境界値問題の解の一意性 に関する考察を保全にも適用することができ る。保全の場合には、コストと信頼性に関する 2つの汎関数を極値にする条件を求める問題 に帰着される。このとき、満足しなければなら ない境界条件も考慮されなければならない。解 くべき問題の構図はこのように明白であるが、 くべき問題の構図はこのように明白であるが、 極値問題に還元されたこの問題は解けるであ ろうか。この問題は史上解かれたことは一度も ないのは周知のことである。挑戦的な試みがな されることが強く期待される。 ここで、上の議論を集約すれば、結合原理、選 択原理、投射原理 といった原理の集合は変項 及び常項といった原理から導出でき、ラングと パロールは常項・変項の原理はもとより、言語 学や電磁気学や力学と言った体系化されてい るものが採っている創造の形式から導出され る。最後の基盤的法則の必要性は体系化の策定 結果が的外れになってはならないという暗黙 の要請から来ている。ニュートンの法則は力学 事象を醸し出し、マクスウエル方程式は電磁現 象を創りだすように、保全学という対象の色合 いもしくは保全現象の特徴を決定するものが この3つの基盤的な法則と保全の持つ境界条 件及び制約条件なのである。 4.体系化の具体化 - これまでの議論の流れから明らかなように、 体系化を具体化するためには結合原理と選択 原理と投射原理を充実させなければならない。 それを理解するために実際の保全の流れを見 てみる。Fig.3 に保全の構図(流れ)を示す。 その中で結合原理、選択原理、投射原理がいか に使われているかを見るのは有意義である。 (1)結合原理 1) 保全行為は定期的もしくは計画的に実施 されるから、プラント寿命中、時間的にサ イクルを構成する。サイクルの種類は、定 常的なサイクル、スクラムを伴うサイクル」の2種類に分けられる。 2)定常的なサイクルは、機器劣化を想定して、点検・検査、状態の評価、対応措置(補修/取り替え)の3点からなる。 3) 定常的なサイクルは、原因の重大さに応じて機器損傷、系統機能喪失、プラント 停止の3つに分けられ、保全の観点から は原因究明(評価)と対応措置の2点か異ならないものと考えてよい。従ってこれを結 合原理と呼ぶ。上のプロセスは Fig.3 の中に包 含されている。 (2)選択原理 1) 保全行為を科学的・技術的に合理的にし、その結果を信頼できるものにするた めには、結合原理の中で分節化された保 全行為を技術的に実現させる必要がある。 一般的に言ってそれは工学体系であるが、 必要とされる理論体系は多岐にわたる。 * 必要とされる理論体系を列挙すれば、 機器の構造重要度および保全重要度の決 定理論、機器の劣化モードに関する破壊 理論、保全方式の選定理論、点検方法と 点検周期の決定理論、機器単体の状態評 価に関する理論、劣化進行に関する予測 理論、亀裂進展理論、補修に関する工学 理論、システムの信頼性評価理論などが 考えられる。これらの理論を保全に密着 した形で開発し選択していくことが選択 原理である。すでに十分進展している理 論もあれば、いまだ未成熟でこれから開 発しなければならないものも多い。 3) 今述べた理論の多くは、要素技術に関するものである。発電プラントがシステム である以上システムの特性の把握という困難な課題が我々を待ち受けている。シ ステムの特性の把握がいかに重要である かは、それが可能となったあかつきには システムの故障および事故発生の予測が できることに繋がっていくことにある。 究極的には選択原理はこの問題の解決を 要求していると解釈できるのである。 Fig.3に示されている保全行為を完結させ るためには、上に述べた理論や規格を完成 させておき、保全行為に使えるようにして おくことが選択原理を機能させる方便である。 (3)投射原理 1) ・ 人間の知的活動を考えて見ると、投射 原理は潜在知的になっており人々はこの 能力を当然としていてその分析にほとん ど手がつけられていない。この知的機能 に光を当てているのは言語学だけである。 そこでは、心の中に生じたアイデアもし くは発想は深層構造と呼ばれており、い まだ現実のものとして具体化されていな い。これを具体化するには文法とボキャ ブラリーを必要とする。具体化されたも のを表層構造という。この両者を結んで 意味のある文を作るとき活躍するのが投 射原理である。流れの決定|結合原理、選択原理、投射原理 |SHM-SHINESSSSSSSSSSSWITHIROR| プラント ―系統群 機器群 部品群原子炉施設対象機器運転機器属性 設計条件対応措置 是正措置経年変化 事象特性保全方法区分選択肢(進展・顕在化) 経年変化事象評価 原因追及点検・試験 モニタリング保全方法選定 ロジック保全方法: 分解点検, 非破壊試験, 機能試驗点検等の計画事後保全Fig.3 保全体系化の用件(流れの決定)-452) 比喩的に言って、結合原理と選択原理の両者を結ぶものが投射原理になってお り、それに課された役割の中核的な部分 は、結合原理に依拠しながらかつ選択原 理を活用しながら保全計画を立案すると いうものである。実際、結合原理と選択 原理だけではニュートンの運動則が構造 機器の設計に直接役に立たないのと類似 の事情にある。 - 投射原理の役割として重要なものが2 点考えられる。一つは結合原理と選択原 理の間を埋める理論を構築することであ る。これは材料力学や板理論などに基づ いて告示501号を制定するのと類似な 作業である。例えば機器の材料に関する 一般的な劣化理論に基づいて実際の点検 行為に直接有用な理論を構築することで ある。これまで、このような体系的な保 全の必要性がはっきりしていなかったた めに、投射原理の内容は現在未解決なま まである。5.結言 1. 結局、保全の体系化も従来の学術の体系化と 同じ構造を持っていることが明らかになった といえる。その根幹は3つの原理から推測され るように言語学にあることも明らかである。しかしながら、法則と境界条件が物理現象や 保全現象を決めている状況は言語現象ではあ まり明白ではない。文法と表現しようとする意 志が法則と境界条件に対応しているのではあ るが。人間の言語は根源的には自然現象に倣っ ているとしか思えない。このような人間の認識 や意味あるものを構築する方法は保全や物理 や工学などとそんなには違わないことが保全 学の構築作業のなかで明らかになってきた いうのが本稿の結言である。謝辞: 1. 本稿では3つの図を使った。それらは、原電 の青木 孝行氏が慶応義塾大学で行った講義の 資料から借用させていただいた。ここに感謝し ます。-46“ “保全体系化の基本的考え方 “ “ “保全体系化の基本的考え方 “
保全体系化の手がかりは、現状の保全の中に 不変的なものと変化するものを見分けていく ことにある。これをそれぞれ常項と変項と呼ぶ ことにする。事物の中に両者を見分けていくこ とは本質を理解する基本である。とりわけ保全 のように膨大な数の行為が単純に並びそのな かに秩序ある構造を発見するのは容易でない。 このような場合には常項・変項を見分けていく 努力がとりわけ重要となる。保全方式は状況に 応じてまた保全設計の目的の違いにより様々 である。これら様々な保全の中に不変的なもの を発見することが保全体系化の出発点となる。 体系化を行うとき重要なポイントとなるもの を列記すると次のようになろう。 1) 劣化と点検機器および材料は劣化するのが通常であ る。劣化が進行しあるレベルに至れば故障が 発生し事故に至る可能性がある。従って、適 - 当な周期でかつ適切な方法で機器の点検を行う必要がある。 2) 結合原理:検査、評価、補修この保全の行為には変更できない作業順 番がある。点検もしくは検査、点検結果の評
価、運転継続か補修/取り替えの3項目は 順番と内容を変更することが出来ない。順番 と内容は常項である。とはいっても、内容はさまざまである。どんな保全にも見られるこ この形式が保全の普遍性であると認識する。これを結合原理という。 3) 選択原理:工学理論保全方式が決まれば、それを実現できる保 全行為の技術的内容を決定する必要がある。 それは言うまでもなく、各種の工学体系であ る。点検周期の科学的決定方法、機器の構造 重要度の決定方法、劣化の技術的評価方法な ど多くの工学理論が必要とされる。どの理論 を適用するかを決める行為を選択原理という。 4) 投射原理:選択原理の具体化保全設計に際して、始めに保全のアイデア が考案され提案される。そのアイデアを実現 するためには、あらかじめ決まっている結合 原理に基づいて設計の流れを決め、選択原理 を用いて適用すべき工学理論を決定し実現可 能な保全を策定しなければならない。現実に 存在する制約条件を考慮しながら、選択原理 をどのように適用するかを具体的に決定する のが投射原理である。 5) 保全の常項:3つの原理従って、3つの原理、結合原理、選択原理、投射原理、は保全策定のための常項であり、 変えることはできない。それらが機能する状 況を Fig.1 に示す。 以上が保全体系化に向けた有力なアプローチ であり、これを出発点として体系化に向けて内 容を充実させていけばよい。B. 投射原理(文法)| A. 選択原理 |C. 結合原理(文章)言語の海(大言海)・名詞 ・形容詞 ・動詞 ・副詞 助詞Fig.1 言語学の3原理2.体系化の骨格体系化が持つべき特徴を列記すれば次のよ うになろう。2.1 保全制度(ラング)と保全行為(パロール) - 適切で合理的な保全を計画し、実行し、その 結果を評価するためには技術的な手段を持た なければならないが、適切な計画を立案するた めには機械工学便覧のような準拠すべき基準 が常項として用意されていなければならない。 この基準のことをいま保全制度と呼ぶ。この保 全制度に基づいて計画され実行される保全が 保全行為である。言語学上の用語に従えば、そ れぞれラング(文法)とパロール(文章)であ る。保全体系化が目標として目指すべき形態は この保全制度の確立と保全行為の設計方法で ある。2.2 原理の集合保全の不変的な形式は、先に述べたように、 1) 結合原理、2) 選択原理、3)投射原理 の 3つから構成される。つまり、保全行為は3つ の原理で表現されると認識するのである。それ らの原理をさらに詳しく説明すると次のようになる。 (1) 結合原理 * 点検すべき一つの機器を見た場合、まず劣 化の可能性が考えられ、それに対処するため 劣化モードに着目して点検を行う。点検結果 に基づいて機器の健全性の評価を行い、対応 措置を判断する。対応措置とは補修するか、 あるいは取り替えるか、あるいは問題なしと してそのまま運転を継続するかを判断する のである。この3つの行為、点検、評価、措 置の過程を経れば、当初問題であった機器の 劣化が解決されることになる。この3つの行 為は保全の中核的なものであり、その順番と 内容は代えようがない。この意味でこれらの 行為を保全の結合原理と呼ぶ。 2) 選択原理」結合原理によって保全の流れが定まる。そ れでは、次に点検、評価、措置を技術的に具 体化するにはどうしたら良いかが問題となる。 点検に関して言えば、まず機器としての構造 重要度を合理的にかつ科学的に決定しなけれ ばならない。これを経験だけで行うには限界 があり、科学的な手法の開発が望まれる。ま た点検をどの程度の頻度で実施するかは点検 方法や構造重要度と関係しており出来れば科 学的に決定したい。これらの諸問題を適切に 解決するには科学と技術に基盤を置くことが 必要で、合理的な保全にも繋がることになる ので研究開発が必要である。これらを保全の 工学体系と呼ぶことにすれば、選択原理とは どの工学体系を保全行為に適用すればよいか を決定することを言う。 3) 投射原理計画を策定する行為は一つの創造とみな せる。この創造は思いつきだけで勝手には出 来ない。準拠すべき理論体系が不可欠である。 これを保全制度(ラング)ということは先に 述べた。そうするとこのラングと創造の間を 結ぶものが必要になる。これを創造の橋と呼 ぶことにすれば、その中身は一体何かという ことが問題になる。これは一般的に言って人 間の潜在知となっており、その内容を言葉で 説明することは易しくない。しかしながら、-42創造を行う形式に着目すれば、一言でいって 投射原理である。原子炉を設計し製作することを考えて見 ると、始めに経験に基づいたイメージがあり、 これを具現化することが課題となる。具現化 の手段として、各種の工学体系が活用される。 この工学体系は、原子炉製作の場合、原子力 工学、機械工学、電気工学、材料工学、放射 線工学などである。もっと直接的な有用性を 考えれば、技術基準としての告示501号が 思い浮かぶ。設計・製作に際してこれらの学 術体系を如何に適用し活用していくか、これが投射原理である。投射原理は境界条件とか * 制約条件を考慮しなければならない。これらのことから明らかなように、保全の場合も、 保全計画の策定・実行・評価を実現する手段 として同じ事が適用されるのである。 かくのごとくして、保全の体系化は、原理の集 合として表現することができ、結合原理、選択 原理、投射原理 の3つから構成される。これ が保全体系化の形式であり、骨格であるといえ る。問題はこれらの諸原理を技術的に如何に充 実していくかであろう。3. 体系化の要件体系化は単に保全事象を整理・整頓すればよ いというものではない。文が構造を持っている機械学会「設計建設規格 その他無地 春 , men規格・基準、標準ルール導出理論(論理体系)材料力学、破壊力学 梁理論、シェル理論 その他構築ニフそFig.2 法則、理論、規格・基準の関係「法則」「法則」・・・法則」法則法則ニュートンの法則 フックの法則 その他Fig.2 法則、理論、規格・基準の関係-43ように保全も構造を持つ。それを以下に説明す る。3.1 法則から理論へさらに規格へ:保全学の階層構造 自然現象を支配する規則には、原理、法則、 理論が用語として用意されているが、それらは 適用範囲およびレベルが異なる。原理は法則よ り根源的であるが、保全技術のレベルで見れば 同じレベルにあるとしてよい。良い例はニュー トンの運動則である。理論は原理・法則から出 発して対象を具体化して問題解決に直接対処 できるように発展的になっている。弾性論とか 梁理論とかはその例である。構造設計にとって 原理・法則はほとんど役に立たない。それに引 き換え、梁理論は設計にとってなくてはならな い。また告示501号は、梁理論よりはるかに 原子炉構造機器の設計に密着している。従って、 理論からさらに発展したものが規格・基準であ るということができる。Fig.2 にその構造が示 されている。3.2 体系化の照合保全の体系化も体系化された力学も多くの 共通点を持つ。先に述べたラングとパロールの 形式など共通である。変項と常項を峻別するな ども共通である。従って、体系化されている言 語学とか力学、または電磁気学などと保全の体3 法則の存在と境界条件 照合から出てくる有用な知見は、体系化には って立つ基盤的な法則が実相の背後に仮相 に存在しなければならない、ということであ う。電磁現象におけるマクスウエル方程式や 学現象におけるニュートンの運動則、流体力 におけるナビアーストークス則などその良 系化は共通の方法論をもっているはずである。 ないのは周知のことである。挑戦的な試みがな 学術分野の体系化の照合を行うことは保全体 されることが強く期待される。 系化にとって参考になる。ここで、上の議論を集約すれば、結合原理、選択原理、投射原理 といった原理の集合は変項 3.3 法則の存在と境界条件及び常項といった原理から導出でき、ラングと 照合から出てくる有用な知見は、体系化には, パロールは常項・変項の原理はもとより、言語 よって立つ基盤的な法則が実相の背後に仮相 学や電磁気学や力学と言った体系化されてい 的に存在しなければならない、ということであ るものが採っている創造の形式から導出され ろう。電磁現象におけるマクスウェル方程式やる。最後の基盤的法則の必要性は体系化の策定 力学現象におけるニュートンの運動則、流体力 結果が的外れになってはならないという暗黙 学におけるナビアーストークス則などその良の要請から来ている。ニュートンの法則は力学 い例である。現象の特徴は法則または原理によ 事象を醸し出し、マクスウエル方程式は電磁現 ってそれぞれ決められているのである。それで 象を創りだすように、保全学という対象の色合 は、保全のよって立つべき基盤的な法則とは何 いもしくは保全現象の特徴を決定するものが であろうか。それは、イ)電力生産に対する社 この3つの基盤的な法則と保全の持つ境界条 会的受容性、ロ) コストミニマム、ハ)信頼性 件及び制約条件なのである。 マキシマムの3点であろう。一方で具体的な現象は法則だけでは決まら 14.体系化の具体化 ない。境界条件や初期条件が必要である。原発 これまでの議論の流れから明らかなように、 の保全事象はこれらの法則に加えて、原発が持 1 体系化を具体化するためには結合原理と選択 つ境界条件や経済的な制約条件から決定され 原理と投射原理を充実させなければならない。 ろう。電磁現象におけるマクスウエル方程式や 力学現象におけるニュートンの運動則、流体力 学におけるナビアーストークス則などその良 い例である。現象の特徴は法則または原理によ ってそれぞれ決められているのである。それで は、保全のよって立つべき基盤的な法則とは何 であろうか。それは、イ)電力生産に対する社 会的受容性、ロ)コストミニマム、ハ)信頼性 マキシマムの3点であろう。一方で具体的な現象は法則だけでは決まら ない。境界条件や初期条件が必要である。原発 の保全事象はこれらの法則に加えて、原発が持 つ境界条件や経済的な制約条件から決定され る。原発の境界条件が何かを定義する必要性が 3.4 保全学と実時間 - 機械工学は時間が関与する諸問題を扱うが、 それは仮相的な時間である。この意味で機械工 学は空間的な学問である。それに反して、保全 は、材料や機器の時間経過による劣化、定期検 査の短縮化に見られるように、実時間を陽に扱 わなければならない。この意味で、保全学は時 間が陽に関係する学術であるといってよい。 る。原発の境界条件が何かを定義する必要性が それを理解するために実際の保全の流れを見 ある。てみる。Fig.3 に保全の構図(流れ)を示す。その中で結合原理、選択原理、投射原理がいか 3.4 保全学と実時間に使われているかを見るのは有意義である。 - 機械工学は時間が関与する諸問題を扱うが、 (1)結合原理 それは仮相的な時間である。この意味で機械工 1) 保全行為は定期的もしくは計画的に実施 学は空間的な学問である。それに反して、保全されるから、プラント寿命中、時間的にサ は、材料や機器の時間経過による劣化、定期検 イクルを構成する。サイクルの種類は、定 査の短縮化に見られるように、実時間を陽に扱 常的なサイクル、スクラムを伴うサイクル わなければならない。この意味で、保全学は時の2種類に分けられる。 間が陽に関係する学術であるといってよい。 2)定常的なサイクルは、機器劣化を想定して、点検・検査、状態の評価、対応措置 3.5 保全方程式の構築(補修/取り替え)の3点からなる。 - 物理現象における境界値問題の解の一意性 3) 定常的なサイクルは、原因の重大さに応 に関する考察を保全にも適用することができじて機器損傷、系統機能喪失、プラント る。保全の場合には、コストと信頼性に関する 停止の3つに分けられ、保全の観点から 2つの汎関数を極値にする条件を求める問題は原因究明(評価)と対応措置の2点か に帰着される。このとき、満足しなければなららなる。 ない境界条件も考慮されなければならない。解 くべき問題の構図はこのように明白であるが、 以上の過程は、原子力発電プラントに限って 極値問題に還元されたこの問題は解けるであ 言えば変化しない部分であって、プラントや保 ろうか。この問題は史上解かれたことは一度も全計画のバリエーションあるいは国によって-443.5 保全方程式の構築 * 物理現象における境界値問題の解の一意性 に関する考察を保全にも適用することができ る。保全の場合には、コストと信頼性に関する 2つの汎関数を極値にする条件を求める問題 に帰着される。このとき、満足しなければなら ない境界条件も考慮されなければならない。解 くべき問題の構図はこのように明白であるが、 くべき問題の構図はこのように明白であるが、 極値問題に還元されたこの問題は解けるであ ろうか。この問題は史上解かれたことは一度も ないのは周知のことである。挑戦的な試みがな されることが強く期待される。 ここで、上の議論を集約すれば、結合原理、選 択原理、投射原理 といった原理の集合は変項 及び常項といった原理から導出でき、ラングと パロールは常項・変項の原理はもとより、言語 学や電磁気学や力学と言った体系化されてい るものが採っている創造の形式から導出され る。最後の基盤的法則の必要性は体系化の策定 結果が的外れになってはならないという暗黙 の要請から来ている。ニュートンの法則は力学 事象を醸し出し、マクスウエル方程式は電磁現 象を創りだすように、保全学という対象の色合 いもしくは保全現象の特徴を決定するものが この3つの基盤的な法則と保全の持つ境界条 件及び制約条件なのである。 4.体系化の具体化 - これまでの議論の流れから明らかなように、 体系化を具体化するためには結合原理と選択 原理と投射原理を充実させなければならない。 それを理解するために実際の保全の流れを見 てみる。Fig.3 に保全の構図(流れ)を示す。 その中で結合原理、選択原理、投射原理がいか に使われているかを見るのは有意義である。 (1)結合原理 1) 保全行為は定期的もしくは計画的に実施 されるから、プラント寿命中、時間的にサ イクルを構成する。サイクルの種類は、定 常的なサイクル、スクラムを伴うサイクル」の2種類に分けられる。 2)定常的なサイクルは、機器劣化を想定して、点検・検査、状態の評価、対応措置(補修/取り替え)の3点からなる。 3) 定常的なサイクルは、原因の重大さに応じて機器損傷、系統機能喪失、プラント 停止の3つに分けられ、保全の観点から は原因究明(評価)と対応措置の2点か異ならないものと考えてよい。従ってこれを結 合原理と呼ぶ。上のプロセスは Fig.3 の中に包 含されている。 (2)選択原理 1) 保全行為を科学的・技術的に合理的にし、その結果を信頼できるものにするた めには、結合原理の中で分節化された保 全行為を技術的に実現させる必要がある。 一般的に言ってそれは工学体系であるが、 必要とされる理論体系は多岐にわたる。 * 必要とされる理論体系を列挙すれば、 機器の構造重要度および保全重要度の決 定理論、機器の劣化モードに関する破壊 理論、保全方式の選定理論、点検方法と 点検周期の決定理論、機器単体の状態評 価に関する理論、劣化進行に関する予測 理論、亀裂進展理論、補修に関する工学 理論、システムの信頼性評価理論などが 考えられる。これらの理論を保全に密着 した形で開発し選択していくことが選択 原理である。すでに十分進展している理 論もあれば、いまだ未成熟でこれから開 発しなければならないものも多い。 3) 今述べた理論の多くは、要素技術に関するものである。発電プラントがシステム である以上システムの特性の把握という困難な課題が我々を待ち受けている。シ ステムの特性の把握がいかに重要である かは、それが可能となったあかつきには システムの故障および事故発生の予測が できることに繋がっていくことにある。 究極的には選択原理はこの問題の解決を 要求していると解釈できるのである。 Fig.3に示されている保全行為を完結させ るためには、上に述べた理論や規格を完成 させておき、保全行為に使えるようにして おくことが選択原理を機能させる方便である。 (3)投射原理 1) ・ 人間の知的活動を考えて見ると、投射 原理は潜在知的になっており人々はこの 能力を当然としていてその分析にほとん ど手がつけられていない。この知的機能 に光を当てているのは言語学だけである。 そこでは、心の中に生じたアイデアもし くは発想は深層構造と呼ばれており、い まだ現実のものとして具体化されていな い。これを具体化するには文法とボキャ ブラリーを必要とする。具体化されたも のを表層構造という。この両者を結んで 意味のある文を作るとき活躍するのが投 射原理である。流れの決定|結合原理、選択原理、投射原理 |SHM-SHINESSSSSSSSSSSWITHIROR| プラント ―系統群 機器群 部品群原子炉施設対象機器運転機器属性 設計条件対応措置 是正措置経年変化 事象特性保全方法区分選択肢(進展・顕在化) 経年変化事象評価 原因追及点検・試験 モニタリング保全方法選定 ロジック保全方法: 分解点検, 非破壊試験, 機能試驗点検等の計画事後保全Fig.3 保全体系化の用件(流れの決定)-452) 比喩的に言って、結合原理と選択原理の両者を結ぶものが投射原理になってお り、それに課された役割の中核的な部分 は、結合原理に依拠しながらかつ選択原 理を活用しながら保全計画を立案すると いうものである。実際、結合原理と選択 原理だけではニュートンの運動則が構造 機器の設計に直接役に立たないのと類似 の事情にある。 - 投射原理の役割として重要なものが2 点考えられる。一つは結合原理と選択原 理の間を埋める理論を構築することであ る。これは材料力学や板理論などに基づ いて告示501号を制定するのと類似な 作業である。例えば機器の材料に関する 一般的な劣化理論に基づいて実際の点検 行為に直接有用な理論を構築することで ある。これまで、このような体系的な保 全の必要性がはっきりしていなかったた めに、投射原理の内容は現在未解決なま まである。5.結言 1. 結局、保全の体系化も従来の学術の体系化と 同じ構造を持っていることが明らかになった といえる。その根幹は3つの原理から推測され るように言語学にあることも明らかである。しかしながら、法則と境界条件が物理現象や 保全現象を決めている状況は言語現象ではあ まり明白ではない。文法と表現しようとする意 志が法則と境界条件に対応しているのではあ るが。人間の言語は根源的には自然現象に倣っ ているとしか思えない。このような人間の認識 や意味あるものを構築する方法は保全や物理 や工学などとそんなには違わないことが保全 学の構築作業のなかで明らかになってきた いうのが本稿の結言である。謝辞: 1. 本稿では3つの図を使った。それらは、原電 の青木 孝行氏が慶応義塾大学で行った講義の 資料から借用させていただいた。ここに感謝し ます。-46“ “保全体系化の基本的考え方 “ “ “保全体系化の基本的考え方 “