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保守とは、リスク管理の一形態であり、品目またはシステムが必要とされる際に、その品目が最低限の仕様性能を満たさない場合にのみ必要となる。
メンテナンスは任意であり、部分的に故障した部品が最低限の仕様性能を満たしている場合、または当該部品が一定期間必要とされない場合は、メンテナンスは不要となる場合があります。
メンテナンスは4つの段階で行われます。
欠陥が存在するものの、正常な動作が継続できる場合、その製品は劣化していると言われる。
自動復旧機能は、メンテナンスの必要性を回避するために使用されます。
ロケット、ミサイル、衛星、潜水艇、埋設またはカプセル化された物品など、展開中にアクセスできないシステムやリソースには、障害発生時の自動復旧が求められる。復旧方法には複数のアプローチがある。
冗長な部品は、自動復旧が行われない場合、故障率を高め、信頼性を低下させる。
故障検出には、ライフサイクルコストと可用性に相互作用する2つの異なる保守戦略が含まれる。
条件付き保守は、機器の故障が発生したことをユーザーに知らせるインジケーターに依存しています。
そのためには、自動的な障害検出と報告が必要となる。
状態基準保全（CBM）では、専門知識や訓練を受けていないユーザーにも分かりやすい、明確に目視または聴覚で確認できる通知が必要です。これには以下のものが含まれます。
通知が発生した後、復旧保守作業が開始されます。
故障時に自動的に通知が行われる場合、そのアイテムは計測機能を備えていると言われます。これには2つのアプローチがあります。
ETEテストは、対象物に定期的に何らかの物質を注入し、その出力が仕様で要求される性能レベルを満たしているかどうかを検査する自動化されたプロセスです。このプロセスは煩雑であり、一時的に通常の動作を妨げる可能性があります。
自己報告型デバイスには、より侵襲性の低い自動内蔵テスト（BIT）機能が搭載されています。
CBMに適した通知機能を持たない機器は、定期的な予防保守措置を必要とする、静かな故障モードを抱えている。
機器を通常の動作モードで使用し、適切な介入を行わない場合、いずれは動作不良が発生します。定期メンテナンスに関連する手順は、一般的に定期メンテナンスシステム（PMS）と呼ばれます。
システムが期待どおりに動作しないリスクがあり、時間の経過とともに、動作不良を引き起こす潜在的な障害が発生する可能性が高まるため、このリスクは増大する。
定期メンテナンスは、運用障害のリスクを抑制するために行われます。これは、ユーザーが手動で診断や予防措置を実行する間、システムを一時的に動作不能にする侵襲的な手順に依存します。以下にいくつかの例を示します。
定期メンテナンス作業中は、機器が停止しており、通常どおり使用できません。
故障は統計的なものです。システムや機器が必要な時に機能しない可能性は、ランダムに存在します。信頼性は時間の経過とともに低下し、対策を講じるまで故障の確率は高まります。
何らかの対策を講じなければ、その製品はいずれ故障するだろう。
定期メンテナンスは、手順がより頻繁に実施されるにつれて、運用上の障害リスクをますます低減させる。メンテナンス作業の間隔が短くなるにつれて、平均的な信頼性が向上する。
例えば、CBM機能を持たない機器でも、MTBF（平均故障間隔）の約5倍の頻度で定期メンテナンスを実施すれば、約90%の確率で期待どおりに動作するだろう。
障害分離とは、障害の根本原因を特定するために用いられる戦略です。これには2つの方法があります。
自動障害分離機能は、手動による介入なしに、障害の根本原因を特定します。
これは一般的に、障害発生時に自動的にバイパスする必要がある場合に、冗長な項目を制御するために使用されます。
手動による障害分離とは、保守担当者が故障の根本原因を特定する必要がある場合を指します。通常、これには以下の手順が必要です。
CBMで使用される機器計測機器は、一般的に根本原因の特定に必要な時間と労力を削減するために使用されます。
是正措置とは、故障後に対象物またはシステムの性能を回復させるための活動のことである。
是正措置には2種類ある。
冗長システムにおいては、障害検出、障害分離、および障害バイパスがすべて自動化されている場合に、自動的な修正が可能となる。
自動的な是正措置は、アクティブリカバリーや自己修復とも呼ばれます。
この技術を用いることで、MTBF（平均故障間隔）を、メンテナンスなしで製品を使用できる期間まで延ばすことができる。
例えば、過酷な環境下で最長10年間正常に動作することが求められる宇宙船では、故障は想定内である。
冗長性は多数の衛星を打ち上げることで実現でき、これは全地球測位システム（GPS）のようなシステムにとって実用的な解決策である。なぜなら、それぞれの衛星がわずかに異なる軌道を周回するからである。
これは静止軌道では不可能です。静止軌道では、すべての機能を1つの機体で実行し、地球表面上の特定の地点で安定した位置を維持しなければなりません。静止軌道で運用される衛星は、1つ以上の部品が故障した場合に完全な機能停止を防ぐための能動的な復旧機能を組み込む必要があります。
自動是正措置は、特定の期間内に想定されるすべての故障に対応できるよう、すべての予備部品を設計に組み込んでいます。
手動による是正措置とは、訓練を受けた保守担当者が、動作を復旧させるために校正や交換などの作業を行うことを指します。
冗長な機器に対する是正措置には、自動障害バイパスが利用できない場合の手動再構成が含まれますが、これは保守契約の範囲によって異なります。
故障した部品の交換は、最小交換可能単位（LRU）に基づいて行われます。これは、製品内部の部品の場合もあれば、製品全体の場合もあります。交換費用が安い方を基準に決定されます。
例えば、新品のディスクドライブを購入すると約200ドル、ディスクドライブ交換のための技術サポートを受けると500ドル、再生品のコンピューターを購入すると約600ドルかかります。自分でディスクドライブを交換し、オペレーティングシステムをインストールする場合は、ディスクドライブを購入する方が安上がりです。技術的なサポートが必要な場合は、コンピューター全体を交換する方が安上がりです。
運用検証とは、対象物またはシステムが正常に動作していることを確認するために行われるあらゆる活動を指します。
これは一般的に、システムを通常の動作モードで使用することを意味し、実際の動作またはシミュレーションによる動作が含まれる場合があります。
保守は信頼性と密接に関連している。なぜなら、保守は故障によって失われた機能を回復するために必要だからである。
電子機器の劣化は、不安定な原子の放射性崩壊過程と数学的に同等の形で起こる。
電子機器の故障はランダムなプロセスによって制御され、平均故障間隔（MTBF）は故障が発生するまでの平均時間数を表します。1時間あたりに予想される故障件数を特定する。
信頼性とは、特定の期間内に故障が発生しない確率のことである。
故障率は対数数学を用いて計算を簡略化しますそれは、電子回路の解析に用いられる手法と非常によく似ている。
複雑な製品の全体故障率は、その製品を構成する個々の部品すべての故障率の合計です。これは、1つの部品の故障が製品全体の故障につながる場合に適用されます。計算方法は、直列電子回路の場合と同様です。
完全冗長構成のアイテムにおける全体故障率は、個々の冗長アイテムの平均故障間隔（MTBF）の合計の逆数です。これは、アイテムが故障する前に、アイテム内のすべてのコンポーネントが故障しなければならない状況に適用されます。計算方法は、並列電子回路の場合と同様です。
信頼性ブロック図は、大型製品のモデルを構築するために使用されます。これにより、信頼性計算を用いて資金と人員の必要量を特定する際に、トレーサビリティが確保されます。
シリコンおよびカーボンデバイスの故障率は、それぞれ2倍になります。Cの温度上昇。Cは、同じ種類のアイテムが動作している他のアイテムよりも64倍頻繁に故障します。C. この関係は上記のとおりです。C.
輸送信頼性も同様ですが、値は距離単位で表され、例えば1マイルあたりの故障数や1キロメートルあたりの故障数などとなります。
故障率はサイクル数で表すことができます。加熱と冷却による熱衝撃は、電源のオンオフを繰り返す際に故障を引き起こす可能性があります。ほとんどの機械式スイッチは、故障するまでに10,000サイクル動作するように設計されており、1日1回の動作サイクルであれば約30年使用できます。
距離、サイクル、および減衰信頼性はそれぞれ独立した要因によって、全体の故障率に影響を与えます。
可用性という用語は、一般的に定期メンテナンスを組み込んだシステムで使用されます。
可用性とは、ある期間内にランダムなタイミングで使用された場合に、その期間内に製品が正しく動作する確率のことである。
利用可能時間とは、システムが完全に稼働している時間のことです。ダウンタイムとは、システムが通常使用できない時間のことで、定期メンテナンスの実施時間とシステム障害発生時間を含みます。
交換可能な部品を備えた品目の場合、可用性計算は、故障モードが十分に網羅されている場合にのみ意味を持ちます。
準備完了状態とは、定期メンテナンスのために機器が停止する必要がない状態を指します。これは、自動復旧機能や状態基準保全機能を備えた機器にとって有用な指標です。
準備状態とは、機器が正しい動作モードにある状態で、任意のタイミングで使用された際に、期待どおりに動作する確率のことである。
手動操作からの復旧にかかる平均時間（MTTR）は、一般的に測定または推定されます。以下は、故障した回路基板の交換に伴う復旧時間のうち、機械的な部分を推定するために使用できる値の例です。
交換可能な部品を備えた品目の場合、準備状況の計算は、故障モードが十分に網羅されている場合にのみ意味を持つ。
保守対象範囲は、 CBM（状態基準保全）およびPMS（予防保全システム）によって検出された故障の割合を評価するものです。
運用上の不具合と保守作業の比率を観察することで、おおまかなカバー率を推定することができる。
可用性計算、準備状況計算、および関連する請求は、補償範囲が可用性を上回る場合にのみ有効です。
軍事システムと大規模な商用システムは、信頼性に関する制約を共有している。
軍事システムが戦闘による損傷を受けた後も運用を継続できる能力を生存性という。
防衛システムには軍事保守方針（MMP）が義務付けられています。設計には通常、自動故障検出、自動故障分離、自動故障バイパスといった冗長性が組み込まれています。これらにより、戦闘による損傷や通常の故障後、人間の介入なしにシステムを再構成することが可能です。
市販品（COTS）のほとんどは、穏やかな環境で使用されるが、電子機器は絶え間ない戦闘による偶発的な損傷と同様に故障する。この影響は、機器のサイズが大きくなるにつれて深刻化する。
過剰なダウンタイムは、あらゆる大規模システムに影響を与える設計上の欠陥の一種である。
例えば、平均故障間隔（MTBF）が3年のコンピュータ1,000台で構成されたシステムの場合、システム全体のMTBFは1日になります。平均修復時間（MTTR）が3日であれば、システムは決して正常に動作しません。
同じシステムに1,010台のコンピュータが含まれている場合、システムに自動障害検出、自動障害分離、および自動障害バイパス機能が備わっていれば、障害が発生することはまれである。
これは、大規模な商用システムが軍事システムと同様の保守管理理念を必要とする理由を示している。
