FMEA簡易評価法は小規模な設計部門でも導入可能で、効果の上がるFMEA
手法について解説します。
膨大な資料を作成するFMEAは、中小企業にとって現実的では有りません。
また、FMEAは、本来の目的である「市場に於けるリスクの低減」の考え
方は十分に理解されておらず多くの企業で間違った解釈のもとに実施され
ています。
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FMEA(故障モードとその影響の解析）は、製品設計段階と、製造工程の
設計段階で実施が可能です。理論の勉強は大切ですが、実務に落とし
込んで使いこなしていくには、使用する側で自社の品質システムに
組み込まなければ、効果的なツールとはなり得ません。
ここでは、FMEAについて「How To」については他の識者に譲ることに
して「Know Why」の観点で理論の解説を進め、続いて次回の記事で
どのように実務の流れの中で使いこなして行くかを考えてみます。
FMEA導入の前段階で理解が欠かせないのは「ボトムアップ解析」
「故障モード」の二つです。これらについて、理解することなしにFMEA
を本来の目的で使いこなすことはできません。
１．FMEAはなぜ生まれたか
製造業の大多数を占める中小企業が、社内で扱っている部品や製品を対象に
FMEAを実施する場合、もともと、米国で高額な軍需システム、宇宙航空
システム用に考案されたFMEAをそのまま適用するのは実用的ではあり
ません。
何百万ドルもする機械やシステムが故障によって使えなくなることは大きな
損失となります。そこで、コンピュータを駆使して、膨大な信頼性データを
インプットして計算させたのです。
またアメリカの自動車会社の場合、メーカーは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ますが、これも自動車の完成品
にに適用するFMEAであり、部品単体、またはいくつかの部品で構成され
た小規模なアッセンブリーなどには適用できません。
小規模な構成の製品用に使いやすくアレンジするためには、FMEAの基本
的な考え方や実施手順を正しく理解し、目的を損なわずにアレンジする
必要があります。
２．FMEAの目的
FMEAは一言で言うと「市場で発生し得る故障や事故のリスクを定量化
し、回避または低減するためのツール」のことです。設計プロセスの
不備や、設計ミスを見つけるためのツールではありません。
近年、自動車は、安全上の欠陥が問題となると、リコールを実施するケー
スが増えています。
これは、信頼性設計（安全設計）が不備であったことが判明したために、
市場で故障や事故が起きる可能性があるからです。
注.信頼性設計（安全設計）は以降、信頼性設計の表現を使います。
このような事を防ぐために、信頼性設計をしっかり実施し、その設計に
漏れや不備が無いようにFMEA評価を実施するのです。
明らかに設計ミスによる機能設計の悪さは設計プロセスそのものや、
技術者のスキルに原因があるのであって、それをまず正す必要があり
ます。
そこで、以下のような手順で設計を進めます。
まず、①の信頼性を十分に考慮した設計結果に対して、②のボトムアップ
設計（セルフFMEA）を実施します。最後に③のFMEAレビューによって
漏れがないかどうかを確認します。
３．なぜFMEAを使うのか？
では、なぜFMEAを信頼性設計の評価手段として使うのでしょうか？
信頼性設計とは、その製品の想定し得る使用条件（あらゆる環境、使用者
のあらゆる使い方）において、故障しないように製品を設計することです。
また、万が一故障しても、事故や災害が起きないように安全に配慮した
設計することです。
家電製品が発火して火災を起こしたり、エアーバックが異常爆発してけがを
したりするのは、信頼性設計に欠陥があったからです。
機能設計は、試作して動作させれば意図した動きを目で見たり、測定した
りすることによって、良い悪いがはっきり確認できますが、信頼性設計は
故障や事故が起きることを、使用環境条件ですべて確認することはできま
せん。
温度ストレスを掛けて耐久試験を行っても、それはごく一部の条件であっ
て、市場の様々な環境条件下で発生する、想定外の故障、事故をすべて
洗い出すことはできません。
そこで、市場で起きる故障や事故の程度（リスク）を最小限に食い止め
るためにFMEAにより設計段階で検証するのです。
４．信頼性設計とは
FMEAを実施する前に信頼性設計を済ませておく必要があります。これは、
個人の設計スキルの問題ではなく、設計ルールの中に、過去の製品から得ら
れた固有の伝承技術（ノウハウ）を共有しながら進める仕組みがなければ
対応できません。
信頼性設計の手段として、一般的には以下のようなものがあげられます。
・信頼性の高い部品、材料の選定基準
・繰り返し応力に対する強度確保、耐振動・耐衝撃設計
・発煙発火対策
・信頼性の高い部品加工形状、表面処理方法などの設計基準
・溶接、螺子などの信頼性を考慮した結合手段の設計基準
・ソフトウエアを含むシステムの信頼性設計技術
・安全性設計技術
５．故障モードとは
故障モードとは、製品の故障の原因となる、ユニットや部品・材料などの
破壊現象ことです。
例えば、構造物の場合、強度などの物理特性の劣化、物理的な構造が破損
損壊することを指します。
この損壊によって動作停止、異音、などの「故障」をひき起こします。
「故障」と「故障モード」は、意味が異なり使い分ける必要がありますが
その境界は必ずしも明確にならない場合もあり、往々にして混乱が見られ
ます。
その製品が機能しなくなることを故障(機能障害)といい、それを引き起こす
原因は、設計時想定が甘かった環境条件や、使用条件であり、それが基と
なり故障モードが発生します。
FMEAでは、この「故障モード」が起きることを想定し、製品に与える影響
を評価します。
６．故障モードを使う理由
製品のモデルチェンジを行う、または一部の部品を新しくするなど程度の
差はあっても、設計を行う場合には、過去に発生したトラブルが起きない
ように注意を払って設計し、試作評価を行います。
しかし、往々にして「問題ないはず」として設計した結果、市場で思わぬ
故障が発生し「こんな筈ではなかった」という結果になるのです。
そうならないためには、「もしこの部品が壊れたら」どうなるだろうか？
どのような故障や事故が発生するだろうか？「このユニットが動作しなく
なったら」システムにどのような影響を与えるだろうか？と、考えながら
設計を進めることが必要です。
これを「ボトムアップ型」の設計と呼ぶことにします。
それに対して従来は、このように考慮して設計したので「過去のトラブル
は起きないはずであり、念のため評価テストで確認しよう」というように
設計を進めます。これを「トップダウン型」の設計と呼びます。
ある新しいモデルの製品がどういう故障を起こしやすいか直接予想すること
は難しい作業です。しかし、「トップダウン型」「評価テスト重視型」の
設計では、十分に検証出来ないまま、これで良しとしてしまうのです。
「ボトムアップ型」設計では、使用シーンから故障モード発生、そして
故障にいたるメカニズムを推測していくことで、発生が予想される故障
がある程度予測することが可能になります。
特に、流用設計時に変更した点・新規に採用した設計部分に潜在する問題
が市場で顕在化し、故障、事故に発展します。
それを防止するため、事前に故障モードをキーワードとした故障に至る
メカニズムを解明することが可能になる、これが故障モードを使う意味
なのです。
しかし、「故障モード」を抽出したからと言って、必ずしも事故を想定
できるかどうかは、設計者の経験、ノウハウ、設計過去トラブルの蓄積
有無によってその効果は、かなりばらつきます。
従って、「ボトムアップ型」の信頼性設計を行う際には、部品の構造や
使用環境から考えられる故障モードをすべて抽出するノウハウが必要に
なってきます。
そこで当研究所では、「新規点変更点リスト」「故障モード一覧表」
「故障モード抽出表」「セルフFMEA評価シート」などのツールを使って
ボトムアップ型の設計を進めていくことを提唱しています。
＜参考文献＞
想定外を想定する未然防止手法GD3 [ 吉村達彦 ] 日科技連出版社 2011年
日産自動車における未然防止手法Quick DR [ 大島恵 ]日科技連出版社2012年
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DRBFM実施手順 品質情報ナレッジシステムと漏れのない リスク抽出
１．設計段階で問題を顕在化させる手法と取り組み 1.1 気づきの設計ツールの概要 1.2 重点管理項目抽出表 1.3 新規点変更点リスト 1.4 過去事例の水平展開手法
２．FMEAで重要な故障_事故と故障モードの関係 2.1 信頼性とは 2.2 故障モードの定義 2.3 故障モード一覧表３．FMEA実施手順 3.1 FMEA／FTA／タグチメソッドの違い 3.2 FMEAを組み込んだ設計フロー 3.3 FMEA実施手順3.4 R－MAP法を用いたリスク評価基準 3.5 FMEA実施事例 |
■第2回：12月15日（月）13：30~17:00  「作って終わり」の形骸化した手順書はもう不要です。 動画マニュアルや電子マニュアルで「見てわかる」化し、さらにAI/LLMを活用した学習管理システム（LMS）で、個人の習熟度を管理し、熟練技能を組織の「知」として継承する仕組みを解説します。 | 形骸化しない作業手順書の作成 と運用手順：熟練技能・ノウハウ継承
１．作業手順の作成 1.1 ＱＣ工程図の作成方法 1.2 作業手順書の作成方法 1.3 業務チェックリストの作成方法
２．作業手順書の形骸化防止 2.1 作業手順書の形骸化の要因 2.2 形骸化防止策 2.3 形骸化させない作業手順書 運用手順
３．熟練技能・ノウハウ継承 3.1 暗黙知と形式知 3.2 ナレッジの共有化と業務効率化 3.3 再発防止手順 3.4 過去トラのまとめ方と水平展開 3.5 熟練技能のノウハウの継承
|
■第3回：1月26日（月）13:30~17:00  なぜ「教育します」で再発防止が終わってしまうのか？ 第1回で学んだAIによる分析（ナレッジ活用）を活かしつつ、現場の現象から「設計原因」「しくみの不備」まで遡る、本質的な「なぜなぜ分析」の手法を学びます。 （※本セッションはAIの直接利用ではなく、AIで得た情報を活用する「人間の思考法」としての分析手法がメインです） | 設計原因まで遡る「なぜなぜ分析手法」 上流の根本原因を潰そう！
１．なぜなぜ分析の現状と問題点 1-1.玉石混交のなぜなぜ分析解説 1-2.目的を曖昧にしたなぜなぜ分析事例と問題点 1-3.トヨタ式なぜなぜ５回とは 1-4.ホンダのなぜなぜ分析とは
２．目的別に原因を究明するなぜなぜ分析 2-1.なぜなぜ分析の４つの目的 2-2.物理的な因果関係を探る 2-3.不適切な行動から原因を探る 2-4.現場管理のしくみから原因を探る 2-5.工場のしくみから原因を探る
３．なぜなぜ分析フォーマット 3-1.ロジックツリーとフレームワーク設計 3-2.現場で使える分析フォーマット 3-3.上流工程のしくみ不備分析フォーマット
|
■第4回：2月16日（月）13:30~17:00  多品種少量生産の現場では、4M（人・機械・材料・方法）の変化点管理がキモです。 IoTやセンサーに頼る高額なシステム導入の前に、まずは「デジタル技術」を活用して変化点を「見える化」し、リアルタイムで異常を検知する「しくみ」の構築法を学びます。 | デジタル化で進化する4M管理 リアルタイム監視が工場の「異常ゼロ」を実現する
１．4M（変化点）管理の基本と目的 1.1 4M管理の目的：なぜ「変化点」に着目するのか 1.2 多品種少量生産における4M管理の重要性 1.3 4M管理対象の定義とランク付け（重点管理） 1.4 4M管理 7つのステップ
２．変化点管理の「しくみ」と「日常管理」 2.1 計画的変更への対応 2.2日常管理の核心：先手管理と異常管理
３．デジタル技術による変化点の見える化と予知 3.1 4M変化点の「見える化」手法 3.2 IoT/センサーによるリアルタイム監視 3.3 統計的手法による「ばらつき」の把握 3.4 管理図による異常と兆候の検知
４．4M管理の実践と高度化 4.1 工程能力の把握と管理（Cp・Cpk） 4.2 重要要因・重要特性の監視 4.3 協力工場の4M変更管理 |
■第5回：3月11日（水）13:30~17:00  シリーズ総まとめ。AIは「匠」の仕事を奪うものではなく、「匠の知見を増幅させる装置（Multiplier）」です。 現場の担当者自身が「ノーコードAI」を活用し、属人化していた「思考（Know-Why）」と「動作（Know-How）」をデジタル化し、組織の資産に変えるための、具体的な導入ロードマップを解説します。 | ノーコードAI活用による 技術・技能継承と品質改善の実務
１．なぜ今、AIによる知の継承が不可避なのか 1.1. 経営課題としての属人化の再定義 1.2. ゲームチェンジとしてのノーコードAI
２．熟練技能（暗黙知）のデジタル化と継承 2.1. 「思考（Know-Why）」の継承 2.2. 「動作（Know-How）」の継承 2.3. 形式知化の仕組み化と2大アプローチ
３．設計技術継承と過去トラブルの資産化 3.1. 「負の遺産」から「設計資産」へ 3.2. AIによる「トラブル予見」の実務 3.3. 設計プロセスへのフィードバック
４．失敗しないAI導入スモールスタート 4.1. なぜ全体導入は失敗するのか 4.2. パイロットプロジェクトの選定と実行 4.3. 投資対効果（ROI）の「見える化」 4.4. 成功のためのチーム組成 |
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