2026年版・1-8

信頼性・稼働率と制御の一問一答

1級電気通信工事施工管理技士(第一次検定)「電気通信工学」から、信頼性・稼働率と制御に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験と同じく4択で出題しています。

問11-8

MTBF(平均故障間隔)が 990時間、MTTR(平均修復時間)が 10時間の装置の稼働率として、正しいものはどれか。

  • ①0.99
  • ②0.90
  • ③0.01
  • ④0.999
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正解 ①0.99
解説
稼働率は「MTBF÷(MTBF+MTTR)」で求めます。990÷(990+10)=990÷1,000=0.99 です。

他の選択肢について
・0.90:MTTRを110時間とした場合(990÷1,100)の値です。
・0.01:装置が止まっている割合(1−稼働率)です。
・0.999:MTTRを1時間とした場合の値です。

覚え方のポイント
「稼働率=動いている時間÷全体の時間」。MTBFを長く(壊れにくく)、MTTRを短く(すぐ直す)するほど稼働率は上がります。
問21-8

稼働率 0.9 の装置を2台並列に接続し、どちらか1台が動作していればシステムが稼働するとき、システム全体の稼働率として、正しいものはどれか。

  • ①0.81
  • ②0.99
  • ③0.9
  • ④1.8
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正解 ②0.99
解説
並列接続のシステムは、2台とも停止したときだけ停止します。2台とも停止する確率は(1−0.9)×(1−0.9)=0.01 なので、稼働率は 1−0.01=0.99 です。

他の選択肢について
・0.81:2台とも動作する必要がある直列接続の稼働率(0.9×0.9)です。
・0.9:1台分の稼働率で、並列にした効果を考えていません。
・1.8:稼働率を足した誤りです。稼働率は1を超えません。

覚え方のポイント
「直列=掛け算(下がる)」「並列=1−(止まる確率の掛け算)(上がる)」。
問31-8

システムの信頼性を高める考え方に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①フェールセーフは、人が誤った操作をしても危険が生じないようにする設計の考え方である。
  • ②フールプルーフは、故障が起きたときにシステムを安全な側に動作させる考え方である。
  • ③フェールソフトは、一部の装置が故障しても、機能を縮小して運転を続ける考え方である。
  • ④フォールトアボイダンスは、冗長化により故障が起きても機能を維持する考え方である。
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正解 ③フェールソフトは、一部の装置が故障しても、機能を縮小して運転を続ける考え方である。
解説
フェールソフトは、装置の一部が故障したときに、その部分を使わずに機能や性能を落として(縮退運転)、システム全体が止まるのを避けて運転を続ける考え方です。

他の選択肢について
・フェールセーフで誤操作でも危険が生じない:これはフールプルーフの説明です。フェールセーフは、故障が起きたときにシステムを安全な側(例:信号機を赤にする、機械を止める)に動作させる考え方です。
・フールプルーフで故障時に安全側に動作:これはフェールセーフの説明です。フールプルーフは、人が誤った操作をしても危険が生じない、または誤った操作ができないようにする考え方です。
・フォールトアボイダンスで冗長化:冗長化により故障が起きても機能を維持するのはフォールトトレランスです。フォールトアボイダンスは、品質の高い部品を使うなどして故障そのものを起こりにくくする考え方です。

覚え方のポイント
「フェールセーフ=安全側へ」「フェールソフト=機能を落として継続」「フールプルーフ=誤操作を防ぐ」「フォールトトレランス=冗長化で止まらない」「フォールトアボイダンス=故障を起こさない」。
問41-8

装置の故障率の時間的な変化を表すバスタブ曲線に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①使用開始直後は故障率が最も低く、時間とともに一定の割合で増加する。
  • ②偶発故障期間は、故障率が時間とともに急激に増加する期間である。
  • ③摩耗故障期間は、故障率が時間とともに減少していく期間である。
  • ④使用開始直後は初期故障で故障率が高く、時間とともに減少する。
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正解 ④使用開始直後は初期故障で故障率が高く、時間とともに減少する。
解説
バスタブ曲線は、初期故障期間(故障率が高く、次第に減少)、偶発故障期間(故障率がほぼ一定で低い)、摩耗故障期間(劣化で故障率が増加)の3つの期間からなります。

他の選択肢について
・開始直後が最も低い:開始直後は製造上の欠陥などによる初期故障が多く、故障率は高くなります。
・偶発故障期間に急激に増加:偶発故障期間の故障率はほぼ一定です。
・摩耗故障期間に減少:摩耗故障期間は、劣化によって故障率が増加します。

覚え方のポイント
「高い→平ら→高い」の浴槽(バスタブ)の形。初期故障はエージング(慣らし運転)で、摩耗故障は予防保全で減らします。
問51-8

稼働率がそれぞれ 0.9 と 0.8 の装置を直列に接続したシステムの稼働率として、正しいものはどれか。

  • ①0.72
  • ②0.98
  • ③0.85
  • ④1.7
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正解 ①0.72
解説
直列接続のシステムは、両方の装置が動作しているときだけ稼働します。稼働率は 0.9×0.8=0.72 です。

他の選択肢について
・0.98:並列接続の稼働率(1−0.1×0.2)です。
・0.85:2つの稼働率の平均で、直列の計算になっていません。
・1.7:稼働率を足した誤りです。

覚え方のポイント
直列にすると、システムの稼働率は一番低い装置の稼働率よりさらに低くなります。
問61-8

自動制御に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①フィードバック制御は、あらかじめ定めた順序に従い、各段階を順に進める制御である。
  • ②フィードバック制御は、制御量を目標値と比較し、差をなくすよう修正動作を行う。
  • ③シーケンス制御は、制御量を検出して目標値との差をなくしていく制御である。
  • ④フィードフォワード制御は、結果を検出してから修正動作を行う制御である。
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正解 ②フィードバック制御は、制御量を目標値と比較し、差をなくすよう修正動作を行う。
解説
フィードバック制御は、制御量(結果)を検出して目標値と比較し、その差(偏差)をなくすように修正動作を行う制御です。空調の温度制御などが例です。

他の選択肢について
・順序に従い各段階を進める:シーケンス制御の説明です。
・シーケンス制御で偏差をなくす:その特徴を持つのはフィードバック制御です。
・フィードフォワード制御が結果を検出してから修正:フィードフォワード制御は、外乱を前もって検出し、結果に影響が出る前に修正する制御です。

覚え方のポイント
「フィードバック=結果を見て直す」「フィードフォワード=先回りして直す」「シーケンス=順番どおり進める」。
問71-8

伝達関数がそれぞれ G₁ と G₂ の2つの要素を直列(縦続)に接続したときの、全体の伝達関数として、正しいものはどれか。

  • ①G₁+G₂
  • ②G₁÷G₂
  • ③G₁×G₂
  • ④G₁÷(1+G₁×G₂)
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正解 ③G₁×G₂
解説
ブロック線図で要素を直列に接続すると、全体の伝達関数は各要素の伝達関数の積 G₁×G₂ になります。

他の選択肢について
・G₁+G₂:2つの要素を並列に接続し、出力を足し合わせたときの伝達関数です。
・G₁÷G₂:該当する接続はありません。
・G₁÷(1+G₁×G₂):前向きの要素 G₁ に、G₂ で負帰還をかけたフィードバック結合の伝達関数です。

覚え方のポイント
「直列=掛け算、並列=足し算、負帰還=G÷(1+GH)」。
問81-8

前向きの伝達関数が G、帰還要素の伝達関数が H の負帰還(ネガティブフィードバック)回路について、入力から出力までの全体の伝達関数として、正しいものはどれか。

  • ①G÷(1−G×H)
  • ②G×H
  • ③G+H
  • ④G÷(1+G×H)
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正解 ④G÷(1+G×H)
解説
負帰還では、出力に H を掛けた値を入力から差し引きます。出力 Y=G×(X−H×Y)を整理すると、Y÷X=G÷(1+G×H)となります。

他の選択肢について
・G÷(1−G×H):正帰還のときの伝達関数です。
・G×H:G と H を直列に接続したとき(一巡伝達関数)の形です。
・G+H:並列に接続して足し合わせたときの形です。

覚え方のポイント
「負帰還は分母が 1+GH」。G×H が十分大きいと、全体はほぼ 1÷H となり、G のばらつきに左右されにくくなります。
問91-8

PID制御に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①比例・積分・微分の3つの動作を組み合わせて、偏差を速やかに小さくする。
  • ②積分動作は、偏差の変化の速さに応じて操作量を変え、応答を速くする動作である。
  • ③微分動作は、偏差を時間で積み重ねて、残留偏差(オフセット)をなくす動作である。
  • ④比例動作で制御すると、残留偏差は時間とともに零に収束する特徴がある。
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正解 ①比例・積分・微分の3つの動作を組み合わせて、偏差を速やかに小さくする。
解説
PID制御は、比例(P)・積分(I)・微分(D)の3つの動作を組み合わせて、目標値と制御量の偏差を速やかに、かつ安定して小さくする制御です。

他の選択肢について
・積分動作で変化の速さに応じる:変化の速さに応じて操作量を変え、応答を速めるのは微分動作です。
・微分動作で積み重ねる:偏差を時間で積み重ねて残留偏差をなくすのは積分動作です。
・比例動作で残留偏差が零に収束:比例動作だけでは残留偏差(オフセット)が残ります。積分動作で取り除きます。

覚え方のポイント
「P=今の偏差、I=過去の偏差の累積(オフセット除去)、D=偏差の変化(先読み)」。
問101-8

システムの保守と信頼性に関する用語の説明として、最も適当なものはどれか。

  • ①MTTRは、装置が故障してから次に故障するまでの平均の時間である。
  • ②MTTRは、故障した装置を修復するのにかかる平均の時間である。
  • ③MTBFは、故障した装置を修復するのにかかる平均の時間である。
  • ④MTBFの値が短いほど、その装置の信頼性は高いと評価される。
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正解 ②MTTRは、故障した装置を修復するのにかかる平均の時間である。
解説
MTTR(Mean Time To Repair:平均修復時間)は、故障した装置の修復にかかる平均の時間で、保守のしやすさ(保守性)を表します。

他の選択肢について
・MTTRが故障間隔:故障から次の故障までの平均時間はMTBF(Mean Time Between Failures)です。
・MTBFが修復時間:修復時間はMTTRです。
・MTBFが短いほど信頼性が高い:MTBFが長いほど、壊れにくく信頼性が高いと評価されます。

覚え方のポイント
「MTBF=壊れにくさ(長いほど良い)」「MTTR=直しやすさ(短いほど良い)」。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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