FMEA(DRBFM)解説書の8つの問題点!書籍/本/Amazon アマゾンでは絶対見つからない!

FMEA(故障モードとその影響の解析)は、製品設計段階と、工程の設計段階
で実施されます。理論の理解は大切ですが、実務で使えなければ意味があり
ません。

また従来の守りの品質管理から、攻めの品質管理への発想の転換が求められ
ています。



 ★実例で習得するFMEA/設計ミス防止対策セミナー
 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
 ★無料サービス





1.FMEAとは
FMEAとは、製品の使用環境、使用方法において「発生し得る故障や事故
を想定し、そのリスクを検証するためのツール」」のことです。

自動車は、安全上の欠陥が問題となって、リコールを実施ことがあります。
これは、安全性・信頼性設計が不備であるために、市場で故障や事故が
起きるからです。最悪は人がけがをしたり生命にかかわる事故も発生します。

このような事を防ぐために、安全性・信頼性設計をしっかりやり、市場で
故障や事故を防ぐ対策を実施します。その一連のプロセスの中でFMEAの
考え方を適用するのです。
以下に、書籍等でよく見かけるFMEA手順における8つの問題点と対策
列挙します。

(1)要員の選定・招集
FMEAを実施するために4人から6人のその場限りのFMEA班を組織する。
要員は様々な分野から選抜し、また対象の製品(または工程)に対する
理解度も様々であることがよいとされる。

<問題点1>
但し、メンバーはそれぞれの技術のプロでなければならない。
自動車メーカーでは、「設計」に加えて「製造」「生産技術」「品質
保証」「検査」のメンバーを確保して実施すべきとあるが、大企業では
多くのメンバーで時間を掛けて実施可能だが、小規模な設計チームでは
実質的に不可能に近い。

そこで小規模チームでは「FMEA手法を設計手順に組み入れる方法」で
述べているように、セルフFMEAとFMEAレビューの2段階に分けて実施
することが望ましいと考えられる。

(2)システムの構造・機能の把握
本来、ある機能を実現する為に製品が設計されるのであるから、設計
段階ですでにシステムの構造・機能の設計は完了しているはずである。

ただ、必ずしも設計した当人だけでFMEAを行うわけではないため、
図面やフローチャートなどの設計資料や製品のプロトタイプ、工程を
チーム全員で検分し、FMEAの対象(製品・工程)について共通の正しい
理解をメンバーに持ってもらう。

<問題点2>
やはり小規模チームにとっては(1)と同様に、メンバー数や時間に
限りがあるため理解が不十分のまま加わることになる。
また、故障モードを列挙し、その影響を評価するわけであるから、機能
構造の浅い理解だけでは、故障モードを漏れなく洗い出す作業は困難
な作業となる

やはり問題点1で指摘した通り、セルフFMEAとFMEAレビューの2段階
に分けて行うことが望ましい。



(3)対象部位の選定
例えば自動車を考えてみれば、製品や工程全体に対して一度にFMEAを
行うことは現実的ではない。適当な単位に分割し、複数の班で同時に
行うか、ひとつの班が何回かに分けてFMEAを行う。FMEA実施中の脱線
を防ぐために、それぞれのFMEAの対象は明確に、具体的に決める必要
がある。

<問題点3>
自動車のように何万点もの部品やユニットで構成される製品は、1社だけ
で設計することはあり得ない。また部品メーカーは故障モードはリスト
アップできてもその故障モードによって完成品としての機能に影響する
故障や事故は把握できない。
完成品メーカーから二次、三次下請けの部品メーカーまで含めたFMEAの
実施は困難を極めることになる。

製品設計が部門にまたがる、あるいは複数の協力企業によって行われる
場合はFMEAを同期させることは困難である為、各部門内、各企業内で
クローズせざるを得ない。

完成品に責任を追う部門は、各FMEAの実施結果をよく吟味して、そこで
リストアップされた故障モードによる不具合の内容が、最終製品に対し
どのような影響を及ぼすのかを判断しなければならない。

(4)故障モードの列挙
FMEAは故障モードを列挙することから始まる。基本的には故障モードは
典型的なものを含む。例えば、ボルトは折れるかもしれないし、配管は
詰まるかもしれない。ただしこの時、その故障モードが実際に起こるか
どうかは考えない。
次に、故障モードを列挙する際、設計した状態に潜在する故障モードのみ
を列挙する。つまり、対象の製品は設計どおりの正しい部品を正しく組み
立てたという前提で考える。

また、工程FMEAを考えるときも設計は正しいという前提で故障モード
を列挙する。
例えば、「寸法公差が不適切で部品同士が合わない場合がある」などと
いうのは設計上のミスであって、工程FMEAで考慮すべき故障モード
ではない。

<問題点4>
故障モードの列挙は、各設計者が勝手に上げることは、時間が掛かり
漏れも発生する。故障モード一覧表、あるいは故障モードを引き出す
ためのキーワード集(故障モード抽出表:別途解説)を準備すること
が現実的である。


故障モードは、部品の構造的破壊だけとは限らない。
ソフトウエアを含む組込み型の装置、ユニットの故障モードはどのように
考えたらいいだろうか?その解を示している書籍、論文等はどこにも見当
たらない。(当研究所では、SEM構造の破壊と捉えることで論理的な説明
が可能としている)


更に、故障モードが列挙できても、その故障モードが発生する環境条件
使用条件が思い浮かばなければ、重大なリスクが見逃されてしまう。
例えば、「錆」はだれでも指摘できる故障モードだが、では、その錆が
なぜ発生するのか、使用環境が海岸に近い地域であったり、食品工場
である場合、錆の発生は問題視される。しかし、末端の部品設計者に
その情報が知らされていない場合、錆を考慮しない設計を行ってしまう。


(5)故障モードの影響
故障モードを列挙した後、それぞれの故障モードについてその影響を
考える。
もちろんひとつの故障モードが複数の影響をもたらすこともある。また
ある部品を考えている場合でも、この部品の中で起こる故障モードの影響
が、その部品を組み込む装置で出ることも考慮しなければならない。

例えば自動車のエンジンの部品で、自動車のボディに取り付けるための
部品が緩んだ、という故障モードの影響を考えるとする。エンジンという
部品にはほとんどなんの影響もないかもしれないが、エンジンが振動し
自動車全体では大きな影響をもたらすかもしれない。

故障モードの影響の評価はFMEAの結果に特に大きく影響するので、正し
く、または漏れなく考えあげることが重要である。

<問題点5>
それでは「影響」とは何を指しているだろうか?
①経時変化や環境による影響で、故障モード(システムの破壊)が発生する。
②その故障モードによって製品の機能が失われ「故障」が発生する。
③その「故障」が事故や災害に発展することを「影響」という。
④一般的なRPN10点法による評価では、その影響の程度を正しく評価する
 個とは難しい。

リスクアセスメントは、市場において商品の故障により事故に発展し、
生命・財産にどの程度の被害を与えるか、影響度のランク付けを行う。
(ABCランク)



(6)影響の厳しさ・頻度・検出可能性の評価
FMEAは、影響の厳しさ・頻度・検出可能性という3つの指標で各故障
モードに点数をつけて評価を行う。点数は1から10の10段階で行う例が
多いが、4段階・5段階にすることもある。

それぞれの指標の点数は少ないほど好ましい評価である。(相対評価法)
評価は、現状の信頼性設計が十分かどうかの観点で行う。

影響の厳しさ」は故障モード発生した場合の被害の大きさである。
頻度」は故障モードの起こりやすさである。
検出可能性」は、設計FMEAの場合は設計期間中に故障モードを発見
できるかどうかという指標である。

アメリカの自動車会社の場合、製造業者はAIAGのFMEAマニュアルに
ある評価水準を使用するように求められる。

<問題点6>
評価水準は、製品ごとにその用途、使われ方によって独自に決定する必要
がある。その根拠、市場に於ける顧客の反応、社会的な要求の程度で決まる。
近年、ネットから情報が拡散し、顧客の価値観が急速に変化する可能性が
あり注意が必要である。

従って、評価水準は、企業ごと、製品ごとに決める必要があり、また市場
環境に適応させるため、時には変化させなければならないが、企業として
評価水準を独自に決めている例はごくわずかである。

(7)危険優先指数(RPN)の計算と対策の要請
危険優先指数とは、上記の影響の厳しさ・頻度・検出可能性の3つの指標
の評価点を全て掛け合わせたものである。10段階で評価すれば、1000点
が最高点となり、1点が最低点である。

全ての故障モードに対して対策をすることができれば理想的ではあるが
実際には、RPNの高いものを選んで対策する。
また、RPNが何点以上を対策の対象にするかということは任意に決める。
(例えば200点以上、100点以上など)

<問題点7>
RPNで並べると、影響の厳しさが大変高くても、頻度や検出可能性が低い
場合優先度が低くなる。つまり、どんなに頻度が低くても、検出が容易
だとしても、絶対に起こるべきではないという種類の故障モードが見逃
されてしまうことになる。
例えば、津波が500年に一度でも、一たび原発事故が起きれば、甚大な
被害が発生する。

これを、見逃さず指摘するのがリスクアセスメントにおける「リスク」
という指標である。

相対的な評価の問題点として
①評価が全部終わらないと対策を講ずべき対象が決まらず、設計業務が
停滞する。

②ランクを決めても、どこまで対策を必要とするか判断の基準がなく、
カンに頼る結果となる。その証拠に、対策必要基準をRPN=100とする
説、80とする説、125とする説など諸説紛々で全く統一性がない。
このことは、基準を決める根拠が不在であることを示す。

③ランクを決める考え方は、次のような誤った論拠に基づいている。
すなわち、「FMEAは対策すべき対象を絞るために用いる。すべて対策
を行うのなら採点は要だから要因すべて対策を取れば良いわけでFMEA
の登場場面はない。

限られたリソース(時間資金など)の中で問題解決する最大の効果を得る
には優先付けすることが必要であり、FMEAはそのためのツールであると
いう。

しかしセルフFMEAを用いた設計は、機能と同時に信頼性を確保しつつ行う
ので念のために行うFMEAレビューを実施しても少数の欠陥しか見つから
ないはずであり、そこで、信頼性設計が十分かどうかを検証すればいい
のである。RPNを指標とする相対評価FMEAは、完全に論拠を失っている。

 セルフFMEAを採用した「FMEA簡易評価法の特徴

(8)製造工程のFMEA
工程FMEAは、「作業及び管理のプロセス要素に着目して行うFMEA」で
ある。製造工程における故障発生の原因・仕組みを工程設計段階で追求し
工程の改善を行うために工程管理部門が用いる。

設計FMEAと違うところはまず、準備するものが、QC工程図・作業手順書
・設備仕様書など、工程の理解に必要な書類になること、次に、故障モード
の抽出の視点が製品そのものでなく製品を製造するための物(例えば、人、
材料、設備、方法、環境)に向くことである。例えば、人の作業を必要と
する工程では、ヒューマンエラーを考慮する必要がある。

<問題点8>
工程FMEAにおける「故障モード」とは、製品FMEAの場合と同様に
「設計アウトプット」の信頼性が十分となるよう、決められた仕様
(5M条件)から外れることすなわち、工程設計で決めた通りの作業
が行われないことである。
工程FMEAを実施する上でで多くの間違いは、故障モードではなく、
工程で発生する不良現象をリストアップして、不良対策を進めている
点である。

例えば、「寸法不良」は不良の現象であり、その寸法不良をひき起こした
要因「刃物の摩耗」「測定機の誤差」などが故障モードとなる。


FMEAは不良現象ではなく、故障モード(工程設計の規定漏れ、規定違反)
を出発点として、予防処置が取られているかどうかを評価しなければな
らない。
正しい手順で組み付けなかったというような、その工程で実施すべき作業
がその通り実施できなかった結果、ずる不良やトラブルは故障モード
は言わない。

この違反が導く影響、頻度、検出性を評価する点で、製品FMEAと変わり
ないが、唯一異なる点は、検出性の判断期間である。製品FMEAでは設計
管理中に欠陥を見つけることの困難性であるが、工程FMEAでは工程を
実施している間も検知期間に含まれる。

FMEAは、その目的を正しく捉え、正しい手順で実施することが求めら
れますが様々な誤解や、間違った使い方が横行しています。
また、FMEAには限界があることも理解する必要があります。

本サイトでは、正しいFMEAの理解と、正しいFMEAの手順の普及に努め
ています。