2018年07月07日

キーワード解説:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

【キーワード解説】
 ★FMEAの目的【】【】 ★FMEA導入を成功させる7つのポイント【
 ★FMEA導入の問題点と検討事項【】 ★FMEAとFTAの解析方法の違い【
 ★FMEAとリスクアセスメントの組み合わせ解析【】 ★工程FMEA【
 ★DRBFM【】 ★市場のリスクを未然に回避する設計手法【
 ★未然予防のしくみ【】 ★FTA【】【】 ★リスクアセスメント【】【
 ★リスクマネジメント【】【】 ★信頼性設計と評価【】 ★安全性設計と評価【1】
 ★電子ユニットのFMEA【】【】【】 ★ソフトウエアのFMEA【
 ★故障モード【】 ★FMEA簡易評価法の手順【】【】【
 ★潜在する市場トラブル【】【】 ★ボトムアップ解析【】 ★トップダウン解析【
 ★セルフFMEA【】 ★FMEAレビュー【

キーワード解説:FMEA(DRBFM)FTA/リスクアセスメント事例
近年、製品の市場でのトラブル、事故発生は、製造業にとって企業の存続が危ぶまれる
ほど大きなリスクをはらんでいます。

信頼性設計は製品の故障が少なければ良いというだけでなく、故障が発生したときに
どれだけ安全か?が問われる、安心安全に重点が置かれるようになって来ました。

FMEAやFTAは、このような顧客視点の設計や製造を行うため、想定外のトラブルも含め
市場で絶対にトラブルを流出させないための信頼性・安全性設計&解析ツールなのです。
リコールが頻発するのは、この信頼性・安全性設計が不十分、または解析が不十分で
あることを示しています。

企業は、ものづくりの前提として、信頼性+安全性重視の体制、設計手法、評価手法
市場品質のモニタ手法の導入とリスクマネジメントシステムの導入を進めて行くことが
求められています。

今までの技術者のスキルに依存した設計品質、発生したらフィードバックする実機による
評価テスト主体の信頼性評価は、見直しが必要です。
守りのシステム.jpg

FMEAで一体何ができるのか?FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

FMEAは本来「信頼性解析手法」であり、安全性の解析、誤操作などヒューマン
ファクターの解析はできません。
FMEAは、部品の破損、摩耗などの原因による製品の故障と故障による一時的
な影響を解析するためのツールです。
FMEAで、何ができるのか?何ができないのか?を以下にて整理してみます。

スライド63.JPG

製品の信頼性や安全性に問題がある場合は外観上、動作上でわかるものは
試作評価や製造工程の検査で発見できます。
しかし、多くの問題は潜在しているため、設計段階でチェックする必要が
あります。
製品の企画段階、基本設計段階で信頼性や安全性を抜け漏れなく確保するため
強度設計、誤操作防止設計などを行って試作段階で実機による検証を行うという
方法を従来から行ってきました。

しかし、リコール問題の原因を調査すると、「評価不足」「検討不足」など
とする見解が示され、設計期間の短縮、製品構造の複雑化などによって十分
検討する時間がなかった、また「検査もれ」として、海外工場で人的ミスが多く
発生し潜在不良が検出されず流出するといった報告がなされ、必ず最後に
「再発防止」を徹底するとのコメントが報道されます。

FMEAやFTAなどの解析技法を使って、このような問題は本当に防げるでしょうか?
答えは否です。

その理由は
①発生確率の低い事象でも事故による影響の大きいものは対策の対象にしなければ
 ならないが、その項目が見逃されてしまい解析の対象としてリストアップされない。
 例えば、この部品は破損するはずがないので、故障モードリストに入れる必要が
 ないと設計者が判断した場合、など

②使用者のミスや故意による不安全行動をすべて加味すること困難であること。

③外乱の影響、設置、運転条件など市場での条件をすべて考慮に入れることは困難。
 つまり故障による影響の予測を行う際、事故や災害の発生、その影響の大きさ
 までは想定できない。

④部品点数が多いほど、時間と要因を要するため、コストアップ・開発期間の
 大幅増加、設計者の負担増になり、解析を行うのは困難となる

これらの問題に目をつむって、設計者のみに負担を強いるFMEAでは実際の
効果は得られないことになってしまいます。
そこで、当研究所では「FMEA簡易評価法」を実用化し、その手順を公開し
普及に努めています。
「FMEA簡易評価法」はFMEAの機能を失わず、簡易手順を実現したものです。

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
  ・FMEA/FTA/リスクアセスメントによる信頼性設計ミス未然防止対策(実務編)
  ・FMEA簡易評価法実施手順書(基礎編)
 ★無料サービス
  ・工程FMEA簡易評価法実施手順(概要)
  ・設計技術者のための設計品質向上無料メール講座
  ・音声解説付きDVD解説書
IMG_3430.JPG


セミナーは東京・大阪・群馬開催中!
 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー
   セミナープログラムの詳細・開催案内(東京・大阪・群馬)


   お申し込みは下段フォーマットより



FMEA簡易評価法の特徴:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

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。
膨大な資料作成を強いられるFMEAは、中小企業にとって困難な作業となり現実的
ではありません。

しかし、FMEAを導入すれば品質が良くなるという間違った考え方は捨てる必要が
あります。

◆ FMEA簡易評価法とは?
FMEAは「不良低減のためのツール」ではありません。
本来の目的である「市場に於ける故障発生時のリスクの低減」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。

FMEA簡易評価法は、中小製造業にとって負担にならず、しかも効果の上がる
FMEA手法です。また製品だけでなく、工程設計(工程FMEA)に対して同様に
適用が可能です。

◆FMEA簡易評価法の特徴
FMEA簡易評価法は簡単な部品や、部品点数の少ないユニットを設計製造する
企業で簡単に導入が可能です。
 特徴① 評価が困難な、10段階のRPN相対評価法は使わない。
 特徴② 信頼性設計(リスク回避)が十分かどうかを3段階で評価
 特徴③ 設計者自身が行うセルフFMEA(ボトムアップ設計)と、FMEA
     レビューの2段階実施で手戻りを防ぐ

◆ FMEAの目的と用途
そもそもFMEAを行う目的は、潜在したリスクが市場で発生しないように考慮した
設計がされているかどうか?を検証するために使用します。
従って、事前に潜在したリスクを抑え込む製品(工程)を設計しなければならない
のです。
 例1:食品製造工程で、異物が混入を防ぐ、または混入しても検査で検出できる 
 例2:製品設計工程で、使用者の誤使用でケガをしないように安全性設計がされてる

FMEAは、上記の対策が十分かどうかを検証するツールです。

FMEA・FTAの基礎0516.jpg

◆ セルフFMEA(設計段階)とFMEAレビュー(検証)
当研究所では、設計段階でセルフFMEAの実施により、信頼性・安全性設計と
確認を実施し、その結果を持ってFMEAレビューの実施を行う手順を提唱して
います。

この方法によって、僅かの項目を対象としたレビューを実施するだけで済む
ため手戻りも少なく、設計期間も大幅短縮が可能となります。
作業の負担も軽減されるため、中小企業のFMEA導入も容易となります。

スライド63.JPG

◆ ボトムアップ解析と故障モード
FMEAは部品レベルの「故障モード」を出発点に、ボトムアップの解析を
行い、製品(システム)の想定外の故障や事故を洗い出すことが目的ですが、その
ことを理解せず製品の「機能障害」を起点としたトップダウンの解析を行っている
例を多く見かけます。(トップダウン解析を行うのはFTAです)

つまり、システム(製品)に着目するのではなく、それを構成する部品に着目
しなければならないと言うことです。(製造工程の場合は5Mの要因)

様々な市場環境や使用条件のもとで発生し得る故障、事故を見逃すことが無いように
行うのが、FMEAのボトムアップ解析実施の本来の目的です。

◆ 部品・アッセンブリーのFMEA、組込みソフトのFMEA
自動車のように数万点の部品から構成される製品と、数点の部品から成る
アッセンブリーとでは、FMEAの実施方法は同じではありません。
また、ソフトウエア組込みユニットのFMEAの実施方法も新しく確立する必要
があります。

ソフトウエアの故障モード、市場でのリスクの評価基準をそれぞれ独自に設定
する必要があるのです。

このような問題点をすべて解決しようとしているのがFMEA簡易評価法です。

このサイトでは、FMEAを導入しようと計画している、また、現在FMEAを導入
しているが、疑問を感じている実務者を対象に、FMEAの考え方、実施手順に
ついて、わかりやすい様々な情報提供を行っています。

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
 ★無料サービス

IMG_3430.JPG

セミナーは東京・大阪・群馬開催中!
 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー

   お申し込みは下段フォーマットより


FMEA導入を成功させる7つのポイント:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

ここでは、FMEA導入を成功させる7つのポイント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「不良低減のためのツール」ではありません。
本来の目的である「市場に於ける製品の信頼性
確保、リスクの低減
」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。

logoFMEA.jpg

 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー
   セミナー・案内(東京・大阪・群馬)

   お申し込みは下段フォーマットより
 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
  ・FMEA/FTA/リスクアセスメントによる信頼性設計ミス未然防止対策
  ・FMEA簡易評価法実施手順書
 ★無料サービス
  ・工程FMEA評価フォーマット(記入例)
  ・設計技術者のための設計品質向上無料メール講座

取引先の要求で、FMEAを導入したいという企業も多いと思います。
しかし、取引先は、何を期待してFMEAの導入を求めているのでしょうか?
また、自社でこれから導入する場合も、なにを目的としてFMEAを導入する
のか、目的を明確にする必要があります。

FMEAを導入したがうまく運用ができていない、またこれから導入したいが、
何を注意すればうまく導入できるのか?よくわからないという企業にとって
理解が必要な7つのポイントをまとめました。

ポイント1:FMEAは何を目的として導入するのか?
FMEAは信頼性・安全性設計の結果を漏れがないかどうか検証するツールであり
市場で想定外の故障や事故が起きないかどうか・設計に漏れがないかどうかを
事前に解析し、対策する手段として用いられるのであり、既知の不具合、または
再発が想定される(可能性がある)不具合は、あらかじめ要因をすべて洗い出し
対策を行います。基地の問題はFMEA解析の対象外です。

また、仕様確認漏れ、部品選定誤り、過去の同様トラブル対策の適用漏れ
などの設計ミスや設計手順飛ばし、設計検討不足、ポカミスによる不具合の
は、設計システム、設計者のスキルの問題であり、まずそれらを改善する必要
があります。

ポイント2:ボトムアップの解析とは?

一般的に、不具合の予防対策は、設計流用度が高い製品では、既知の問題
(過去トラブル)が起きないように、対策を行います。これは、従来から良く
使われる設計方法であり、製品の不具合の発生する要因を突き止め対策する
というトップダウンの設計手法です。

それに対して、FMEAは、特に新規性の高い製品設計において、未知の不具合
(故障や事故)を洗い出すための手法であり、既知の不具合を起点とする
トップダウン解析とは異なります。
新規性が高い設計では、部品や材料の故障モード(劣化や破損などの構造的
破壊)をリストアップし、そのそれぞれの故障モードから、装置・システム
がどのような故障や事故を引き起こすかを洗い出します。これをボトム
アップ解析と呼びます。

ポイント3:故障モードとは?
設計(design)とは、これから作るものに必要とされる機能や性能、信頼性
などを満たすため、どのような部品やコンポーネントが必要で、どのように
組み合わせて作るのかを仕様として決定することです。

その部品やコンポーネントは、特定の使用環境や使用者の使い方によって
破壊や劣化を引き起こします。それを故障モードと呼びます。
環境変化や使用方法が引金となって、部品の破壊・劣化(故障モード)が
発生し、機械の停止や機能不良につながります(故障)。その結果事故や
災害が発生することがあります。

新規性の高い製品の設計は、このような故障や事故をすべて想定するには
困難が伴います。そこで、故障モードを出発点として製品の事故や故障を
すべて洗い出します。(ボトムアップ解析) 

なぜ故障モードを起点とするのかと言うと、それは新規性が高い製品でも
部品の破壊や劣化などの故障モードは容易に想定がつき、洗い出すことが
できるからです。

ポイント4:流用度の高い製品の解析手法は?
流用度が高い製品の設計は、過去の品質情報、過去のトラブル事例を基に
その対策がフィードバックされているかどうかを検証すれば、解決する問題
が多いと考えられます。
この場合FTAや、リスクアセスメントの手法がフィットします。従ってFTAを
実施した後に、想定外の不具合が発生しないかどうかをFMEAにて解析します。
設計工程で、これらの手法をうまく使い分けて、最も効果的な方法で実施する
必要がありますが、現状では、このような考えで設計を行っている企業は
少ないと言えます。

ポイント5:FMEA解析の進め方の問題とは?

一般的な解説書では、FMEAを実施する際は、4,5人のチームを結成して実施
対象の製品の故障モードをすべて列挙して、それぞれの故障モードに対する
対策が十分かどうかを検討すると書かれています。

しかしながら、このような方法で本当に解析は可能でしょうか?中小企業では
このような効率が悪い方法で設計作業を行うことはほとんど不可能です。設計者
はそれぞれ個別に案件を抱えており、一つのFMEAだけに多くの時間を割くこと
はできません。実際には、各設計者が事前にセルフFMEAを実施し、その結果に
抜け漏れが無いかどうかを確認する意味で、複数の関係者が合同で検証する
FMEAレビューを実施するという手順を構築することが有効と思われます。

また、各部品・材料、コンポーネントの故障モードをあらかじめ洗い出し
「故障モード一覧表」を作成しておくことが求められます。

ポイント6:RPN評価基準の見直し
10段階のRPN相対評価法は、様々な矛盾を抱えています。
どの点数で採点するかは、根拠が不明確であり、主観に頼らざるを得ません。
自動車、家電、機械、事務機など様々な製品の使い方、環境条件に応じた評価
方法、基準を独自に定める必要がありますが、これは中小企業にとって、困難
が伴います。ここで参考になるのが、リスクアセスメントのリスク評価です。
(発生頻度と影響度を各5段階に分ける)
FMEAは、これに加えて、故障モードの検出度を加えた3項目の評価を行うように
基準を定める方法を推奨します。

ポイント7:設計手順の見直し

FMEAに限らず、各種の手法は、その導入前に、事前に社内の設計工程のどこに
組み込むのかを決めておく必要があります。FMEAは、従来の設計手順には馴染
まないボトムアップ解析を必要とするため、注意が必要です。
 ①機種ごとに、FMEA解析が必要かどうかの判断基準を設ける
 (流用度の高い製品は、FTAなどのトップダウン解析で行う)
 ②故障モード一覧表を作成し、維持管理を行う
 (FMEA実施時点で、故障モードを洗い出すのではなく、部品ごとに故障モード
  一覧表の作成を行っておく必要がある。)
 ③FMEAは、設計と同時進行でセルフFMEAの実施と、その内容にもれが無いか
  どうかを検証するため、複数の有識者を交えて行うFMEAレビューを実施する
 ④対策実施可否を判断するランク付けと評価基準を独自に設定する
 (リスクアセスメント評価基準は大いに参考となる)

最後に、FMEAは導入すれば設計品質が向上し、何でも解決するという先入観を
捨てることが重要です。
まず、自社の設計工程の、どこに問題があり、それには何が必要なのかをよく
考えて最適な手法、ツールを正しく理解し導入することが求められています。

セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



FMEA/FTAでリスクを未然に回避する:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

市場の故障・事故などリスクを未然に回避する設計手法について解説します。
試作や評価テストを行ったり、製造工程で品質を確認しても、市場で様々な
問題が発生しまます。

 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー
   セミナー・案内(東京・大阪・群馬)

   お申し込みは下段フォーマットより
 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
  ・FMEA/FTA/リスクアセスメントによる信頼性設計ミス未然防止対策
  ・FMEA簡易評価法実施手順書
 ★無料サービス
  ・工程FMEA評価フォーマット(記入例)
  ・設計技術者のための設計品質向上無料メール講座

下の図を見てください。
ポカミスと言っても、その背景の要因は複雑ですね。
また、ポカミス対策と言っても様々で、単純にポカよけ治具を作ればいいと
言うものでもありません。ポカミスの一つ一つの原因を突き止め、対策する
必要があるのです。

ヒューマンエラー対策 1121.jpg

ヒューマンエラー対策の進め方
工場の品質問題原因解析の進め方

次に、市場で故障や事故が発生するのは不良が工程で見つからずに流出して
しまうためですが、その原因は一体何でしょうか?


FMEA・リスクアセスメント1215.jpg

設計検証や試作、破壊試験など信頼性テストを行ったり、試験や検査を行って
いるのになぜ、不良が流出してしまうのでしょうか?
市場で発生する故障は、場合によって事故災害発生なのなどのリスクが想定
されます。対策としては、製品設計、工程設計における信頼性設計プロセス
信頼性解析手法の導入が重要なポイントとなります。
 ★FMEA/FTA導入、解析事例・進め方
 ★設計ミス防止対策の進め方

FMEAやFTAなどの手法は、それぞれが検出可能な、不具合対象と範囲が異なり
ます。一つの手法を導入したからと言って、すべての問題が解決するわけでは
ありません。
手法の正しい理解と正しい適用範囲、適用方法を知らなければ、せっかく手法を導入
しても効果はありません。

そして、設計プロセス、設計検証、信頼性テスト、FMEAなどの各工程で、総合的
に品質を作り込んでいく、システム思考が重要なポイントとなります。



FMEAをなぜ使うのか?:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

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「不良低減のためのツール」ではありません。

本来の目的である「市場に於けるリスクの低減」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。


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス




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、使用する側で最適な手順に落とし込まなければ、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、いかに

実務のなか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有りません。


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

などは、10段階に細分化された基準による評価は必要ありません。

また、マニュアルでは、完成車における故障・事故を想定した評価項目のため

部品点数の少ない製品、半製品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検証するための

ツール」のことです。設計不良を減らす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、リコールを実施します。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。


仕様の検討漏れや、部品の選定ミスなどによって初めから機能を満足していない

欠陥品は明らかに設計ミスでありFMEAの評価対象外です。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。


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、あらゆる使用条件(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

が起きることをあらゆる環境条件や、使用条件で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により設計検討不足、抜け漏れが無いかを検証するのです。


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

 ・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、螺子などの信頼性の高い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、システムの故障をもたらす、部品の構造的な役割低下

もしくは喪失のことをいいます。

例えば、構造物の場合、断線、短絡、折損、摩耗など、の特性の劣化、物理

的な構造破壊をいいます。

この破壊によって動作停止、異音、などの「故障」をもたらす原因となります。


「故障」とは「故障モード」と区別され、機能障害をいいます。その製品が

機能しない原因となる不具合が必ずあります。この故障(機能障害)を引き起こ

した原因、これが故障モードです。

FMEAでは、この「故障モード」をすべて列挙し、すべての故障モードの

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、発生の可能性を考えず、「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」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、故障モードから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漏れなく列挙することが可能

になります。つまり想定外の故障、事故、災害を洗い出し、事前に対策を

講ずることが可能になる、これが故障モードを考える意味なのです。


従って、「ボトムアップ型」の信頼性設計を行う際には、部品の構造や機能

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。



セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより




FMEA導入時の問題点と検討事項:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント導入事例

FMEA簡易評価法の一般的な実施手順の概要と実施上の問題点を整理し、実務

に落とし込むための条件と課題について考えてみます。


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス



1.FMEA実施上の問題点

問題点1.

FMEAは、部品やコンポーネントの「故障モード」が、完成品に与える影響を

評価しなければならないのに、「設計ミス」「仕様漏れ」など、未熟な設計の

バグ探しが目的だったり、製品やシステムの故障の起こる原因を解析する目的

で、FMEAを実施している例が挙げられます。

「不良」と「故障モード」、「トップダウン」と「ボトムアップ」の意味を

はっきりと区別することが必要です。


問題点2.

10点法による評価基準については、各所で問題が指摘されています。

10点法は部品単体や、簡単なアッセンブリーの設計、製造を行っている企業に

とって現実に適合しない事は明らかです。厳密な信頼性データを持ちあわせな

い一般企業にとって、それが5点なのか6点なのかは判断に苦しみます。ただ、

それを理由に5点法に変更しても判断基準は主観に基づいて行われるため、問題

の根本は解決しません。


問題点3.

対策が必要かどうかの判断基準が曖昧であることも問題点の一つです。

つまり相対評価(RPN)が80点以上は対策が必要なのか、それとも120点以上

を対策するのかは、各々の判断に任されていますが、その根拠を理由付ける

データは持ち合わせていません。


問題点4.

信頼性設計を評価するFMEAは信頼性設計を手抜きして実施しても意味が

ありません。つまり「ボトムアップ型」の設計方法に切り替える必要が

あります。「トップダウン型」の設計手法を行っているにも関わらず

FMEAの時点で、初めて「故障モード」をリストアップする「ボトムアップ型」

の解析を行おうとしても、手戻りが多く発生し、また抜け漏れが多い場合に

膨大な時間を必要とします。


FMEAを導入する場合は、ボトムアップ型の考えに基づく設計手法に切り替える

必要があります。


2.FMEA導入時の検討事項

FMEA導入に当たって、企業が検討しなければならない項目を整理します。

FMEAは手法だけを、単独でそのままツールとして導入してもうまく機能しません。

以下の4項目を社内の仕組みとして構築することによって、はじめて有効に

機能するのです。

(1)故障モードリストの作成と運用

(2)信頼性設計手法(ボトムアップ型の設計手法)の確立と仕組み化

(3)過去の不具合事例の蓄積と伝承の仕組み確立

(4)FMEA実施手順と評価基準の明確化

(5)設計の内容によってFTA/FMEAのどちらかをを選択する判断基準の明確化


2.1故障モードリストの作成と運用

製品の故障モードは、部品やコンポーネントの構造的な役割低下、もしくは

役割の喪失、物理的な破壊をいいます。

各製品を構成する部品、部品の結合状態ごとに故障モードの基本形を事前に

洗い出しリストアップしておくことによって、信頼性設計、およびFMEAによ

る評価が効率よく実施されます。例えば以下のようになります。


【シャフト加工部品】

 折損・・・ねじり方向の応力による/軸と直角方向の応力による

 摩耗・・・回転による/振動による/衝撃による


【溶接部品】

 剥がれ・・・繰り返しストレスによる/衝撃による/振動による



【コネクタ接続】

 端子接触不良・・・端子の酸化による

 線材の断線・・・繰り返しストレスによる/過大な応力による 

 ショート・・・異物混入による/絶縁破壊による


【組込みソフトを含むコンポーネント】

 コンポーネントの機能を、入力⇒処理⇒出力 とした場合、入力の状態と

 処理の関係性が崩れ、正しく出力しない、出力が不安定、出力しないなど


2.2 信頼性設計手法の確立と仕組み化

いままで、個人のスキル、経験に頼っていた以下の信頼性設計手法を仕組み

として社内で共有可能とすることが求められます。

 ・信頼性の高い部品、材料の選定基準

 ・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、螺子などの信頼性の高い結合手段の設計基準

 ・繰り返し応力の掛かる部品の応力破壊防止設計基準

 ・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

 ・其の他


2.3過去の不具合事例の蓄積と伝承の仕組み確立

同様に、過去の不具合事例を、上記の仕組みの中にフィードバックする手順

を組込み、検索可能とすることで二度と同様の不具合を発生させない

(再発防止)設計を行うようにします。


2.4 FMEA実施手順と評価基準の明確化

FMEAの正しい実施手順を社内で確立します。

評価の目的は、信頼性設計に抜け漏れが無いかを社内の信頼性設計の基準に

照らし、確認することです。

そこで、もし、抜け漏れが発見されたなら、設計基準通り設計されたのか、

または基準そのものに欠陥があるのかの原因追求を行い、是正します。


危険優先指数(RPN)の計算結果が100点なのか、200点なのかは、重要な問題

ではありません。自社の信頼性設計のしくみが、うまく機能しているかどうか

が問題なのです。


セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



FMEAにおける故障モードとは;FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

FMEA簡易評価法を実施する上で、「故障モード」の意味を正しく理解する

ことは必須条件です。

ここでは、「故障モード」の意味と、FMEAにおける「故障モード」の位置づけと

「ボトムアップ解析」の意味について徹底解説します。


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス



1.故障モードとは

故障モードとは、例えば、断線、短絡、折損、摩耗、特性の劣化などであり

故障そのものではなく、システムの故障をもたらす、部品の構造的な役割低下

もしくは喪失、物理的な破壊をいいます。


製造工程についても故障モードを考えます。

この場合、部品をつけなかった、正しい手順でつけなかったというような、

その工程で行うべきと決められていることに違反することが故障モードです。

つまり、製造工程を設計する(5Mの管理要因を決める)事によって品質特性

が得られる特性要因図が完成します。

その特性要因図は、構造であり、その構造が壊れ、役割低下もしくは喪失する

ことを、工程の故障モードといいます。


「故障モード」は、「故障」、「不良」などと区別されます。

「故障」は故障モードが引金となって発生する機能障害です。その製品が機能

しない原因となる不具合が必ずあります。この故障(機能障害)を引き起こした

原因、これが故障モードです。

「不良」とは、もともと機能を満足しない設計ミスであったり、指示どおり

製造されなかったことによる欠陥(品)であったり、故障モード、故障とは

明確に区別しなければなりません。

FMEAでは、この「故障モード」を対象に、すべての故障モードを列挙し、

その影響を評価します。

故障モード.jpg


2.故障モードをFMEAで使う理由

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、発生の可能性を考えず、「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」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、故障モードから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漏れなく列挙することが可能

になります。つまり想定外の故障、事故、災害を洗い出し、事前に対策を

講ずることが可能になる、これが故障モードを考える意味なのです。


従って、「ボトムアップ型」の信頼性設計を行う際には、部品の構造や機能

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。


4.故障モードは設計構造の破壊をいう

製品、ソフトウエア、製造工程を対象として、信頼性設計を実施する上で、故障

モード(構造破壊)の概念を明確にしておく必要があります。

これは、各製品の種類、使われ方、使用環境条件など、各企業で蓄積している

故障や事故の過去のデータからリストアップすべき固有技術の内容であり、信頼

性設計、安全性設計の元となる最重要事項(ノウハウ)であるべき事項です。

以下に一般的な故障モードの例を列挙します。


 ■製品を構成する部品の構造破壊、ユニット間の接続破壊

製品においては、下記の故障モード(構造的破壊)によって動作停止、異音、

などの「故障」(機能障害)をもたらす原因となる

・機構;破損、摩耗、劣化、疲労、腐食、外れ、ゆるみ、剥がれ、変形、硬化など

・電気;断線、絶縁不良、接触不良、特性変化(R,C,Lなど)

部品不良、部品選定ミス、機能設計ミスは故障モードではないので、FMEAの

対象外。

故障モード(製品).jpg


 ■ソフトウエアの構造破壊

ソフトウエアの論理構造自体は破壊しないが、環境影響、ハードの破壊によって

論理は正常に働かなくなる。バグ(機能設計ミス)は故障モードとは区別され、

機能設計上の問題であり、FMEAの対象外である。

・ソフト;入力システムの破壊、論理演算システムの破壊、ノイズ、電磁波など

故障モード(ソフト).jpg


■工程を構成する5Mの構造破壊

工程(5Mの管理項目)に違反するという、設計された工程の構造が破壊すること

によって、品質(故障)・納期・コスト・安全・環境に影響を与える。

工程の構造が容易に破壊するということは、工程設計の信頼性が低いことに

他ならない。製品も、工程も構造破壊は「故障モード」と呼び、考え方は同一

にしてFMEAを実施しなければならない。


・機械;故障停止、停電停止、調整の狂い、刃物の摩耗、故意による動作異常

・方法;手順書の紛失、手順書の破損または汚れで正しい方法が示されない

・材料;成分違い、配合違い、異物混入、偽物、劣化品、変形品、処理不良

・人;作業のバラつき、ポカミス、指示違反、手作業による異物付着、個人差 

・測定;測定機の狂い、故障、環境による変化


故障モード(工程設計).jpg 

FMEA実施に当たっては、故障モードについて、製品(ハード)、ソフトウエア

、製造工程における考え方を整理して、事前にその製品、製造工程ごとに

「故障モード一覧表」をあらかじめ作成しておく必要があることを指摘して

おきます。

FMEA実施時は、5,6人の設計者が集まって、チームを組んで故障モードを

すべて列挙すると言われていますが、これは現実的では有りません。忙しい

設計者が時間を割いて一つ一つ故障モードを列挙しながらFMEAを実施する

作業は、特に中小企業においては実務上、困難と言わざるを得ません。


「故障モード一覧表」の存在は、効率的なFMEAのレビュー作業が実施可能に

なることはもちろん、設計段階で漏れのない信頼性、安全性の検討を実施する

上でも有効な手段となるはずです。(ボトムアップ型の設計)


セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより




FMEAと市場トラブル未然予防のしくみ:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

FMEA簡易評価法導入ステップ4を解説します。

不良ゼロ達成するための唯一の手段は「予防のしくみ」構築です。

ただ、「予防のしくみ」といきなり言われてもイメージが沸かない人も多く

いると思います。


FMEA手法の解説は巷に溢れています。

しかしながら、設計プロセスの中での位置づけが不明確であったり、部品レベル

ユニットレベルでのFMEA実施手順、電子回路や、ソフト組込み機器のFMEA実施

手順について具体的に解説しているものはほとんどありません。


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス




従来の品質管理は、「是正処置」主体で、不良が出たら対策するという考え方が

一般的であったために、なかなか「予防のしくみ」のイメージが沸きにくいのだと

考えられます。


当研究所では、中小企業の実現できる範囲で、負担にならない「予防のしくみ」を

提案しています。


「予防処置のしくみ」は、下図の通り、五つのルールから成り立っています。

各ルールは、PDCAの形でつながっており、徐々にレベルアップが図れる仕組み

になっています。

では、ルールの一つ一つを説明していきましょう


予防のしくみ.jpg


1.工程設計ルール

工程設計とは、材料を加工、組み立てし図面通りの製品に仕上げるための5Mの

組み合わせ、条件、管理ポイントを決めることです。

設計の結果はQC工程表、作業指示書、機械設定表などのドキュメント、実際の

製造ラインとしてアウトプットさせます。


2.予防ルール

工程設計で決められた通り、加工や、作業を実施する上で、指示通りに間違わず

に行うにはどうするか、過失や故意で、決められたことが守れない場合にどのような

対策を打ったらいいかを予測し、事前に工程設計に組み込みます。

その中で、ヒューマンエラー(ポカヨケ)対策は、最も重要な予防対策です。

そして、予防対策が十分かどうかをFMEAで評価し、漏れが無いようにします。




3.設備治工具管理ルール

機械の故障防止のための点検保守ルール、や加工精度ばらつきを管理するルール

材料の違いなどによる加工、設定のルール、設置環境保持・監視のルールなど。


4.流出防止ルール

万が一不良品が作られた時、それが市場に出て行かないための検査工程設計ルール

検査装置導入ルール、検査結果の工程フィードバックルールなど。


5.工程の日常管理ルール

4M変更に機敏に対応する処理フロー、責任部署の明確化、異常監視ルール

不良が発生した時の原因解析、対策ルール(予防のしくみへフィードバック)など






以上のルールは

工程設計(P)⇒ 製造(D)⇒日常管理・検査(C)⇒改善(A)の仕組みをより

高度な形に成長させる働きを持っています。


セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



FMEAとFTAの違いは何か?:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

品質、信頼性を確保するため、FMEA、FTAなどの信頼性解析ツールを使用します。

ただ、正しく理論を理解しないまま導入し、使用目的が間違っていたり、手順を

間違えるなど、せっかくのツールが生かされていない例が非常に多いのが現状

です。


FMEA手法は多くの情報がネット上でも公開されています。

しかしながら、設計プロセスの中での位置づけが不明確であったり、部品レベル

ユニットレベルでのFMEA実施手順、電子回路や、ソフト組込み機器のFMEA実施

手順について具体的に解説しているものはほとんどありません。


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス




FMEAFTA.jpg


FMEAは、故障モードを出発点として、製品・システムの想定外の故障、事故を

漏れなく洗い出し、対策を講ずるためのボトムアップの解析ツールです。

また、FTAは、望ましくない故障や事故をトップ事象に、中間事象、基本事象

と掘り下げ、発生確率を予測し対策するトップダウンの解析ツールです。


hikaku .jpg

それぞれのツールを単独に解説してもその特質をなかなか理解できないのですが

比較表を作成することによって、その違いが良く分かります。


その大きな違いは

①FTAは、故障、事故が既知の流用度が高い製品の解析に適しており

 FMEAは逆に、故障、事故の予測が難しい、新規性の高い製品の解析を

 行う抜け漏れ対策に適しています。


②FTAは事故や故障が発生した場合の解析のため、比較的受け入れやすい

 のですが、FMEAの故障モードを出発点として、どのような事故や故障

 が発生するか?逆の考え方をするため、その手順の間違いが非常に

 多いのが実情です。


③決定的な違いは、FTAは製品を熟知した製品設計担当の設計部門主体で行い

 FMEAは、部品やアッセンブリーの設計を担当する設計部門主体で行うのが

 良いと思われます。

 但し、製品設計部門でFTAを実施する場合は、部品やアッセンブリーを

 担当する部門や協力会社と共同で実施する必要があります。


 問題はFMEAの場合です。

 つまり、部品やアッセンブリーレベルを担当する部門あるいは協力会社は

 製品の使われ方や機能は情報が乏しく、ほとんど理解ができていないため、

 製品の故障、事故を洗い出せないのです。

 (故障モードを列挙しても、製品の事故や故障までは想定できない)

 ここに、FMEAの難しさがあります。


このような問題の指摘、解決方法は、一般の解説書やセミナーではだれも

教えてくれません。



セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより




FMEA手法を実務で使えるようにするには?: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

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。

FMEA簡易法実施手順1〜3で、実務で使えるFMEAとは何かを解説します。


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス




FMEA作成の前段階で理解が欠かせないのは以下の項目です。

以下の5項目について、すらすら説明できないなら、正しくFMEAを理解して

いるとは言えません。

 ①不良と故障、故障モードの違い

 ②工程FMEAで解析する工程の故障モードの定義

 ③ソフトウエアを含むシステム(ユニット)の故障モードの定義

 ④ボトムアップ型設計の意味(通常の設計プロセスはトップダウン型)

 ⑤セルフFMEAとFMEAレビューの目的の違い 


FMEA導入のステップ1~5」の解説の理解を前提とした上で

一番分かり易くて正しいFMEAフォーマットを差し上げます。(下段)


1.FMEAとは

FMEA.jpg

FMEAとは、「市場で発生し得る故障や事故をすべて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、リコールを実施します。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のです。

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、そのあとFMEAを実施するのです。

以下に、よく見かけるFMEA手順とその問題点を列挙します。


(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。

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、十分な人数のメンバーを確保して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。


(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。


やはり中小企業にとっては(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メンバーに加わることになる。

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、機能や

構造を理解しただけでは、故障モードを漏れなく洗い出す作業は容易い作業

ではない。


(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。


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。


(4)要求される機能の記述

故障モードがまずあり、その故障モードが機能に及ぼす影響を検討するのがFMEA

であるから、本来、FMEAの最初に機能を検討する必要はない。ただ、故障モード

を列挙する際、ある故障に対してそれを引き起こす故障モードを考えることも成さ

れるので、要求される機能を明らかにしておく必要がある。


(5)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。


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)


(6)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。


それでは「影響」とは何を指しているだろうか?

リスクアセスメントの基準によると、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をランク付けしたものである。


(6)想定される故障モードの原因の記述

各故障モードごとに考えられる原因を記述する。

記述は簡単にするべきであるが、対策に直接結びつくように書く。例えば、磨耗と

いう故障モードの原因を考えるとき、「擦れる為」というのは原因とはいえるが、

FMEAの成果を有効に活用するためには「振動による○○との磨耗」のように書く。

このように書けば何を対象に対策するのか明確だからである。


(7)影響の厳しさ・頻度・検出可能性の評価

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」という指標は故障モード発生した場合の被害の大きさである。

例えば、影響が全くない場合は1、人命に影響がある場合は10などとする。


「頻度」は故障モードの起こりやすさである。

これは過去の事例から類推する。事実上起こりえない場合1、故障モードが発生す

ることが常態になっている場合を10などとする。


「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。例えば、あるボルトが折れるという故障モードを考えた

場合、各種の試験でこのボルトを折れているかどうか確認することになっておらず

さらに試験中に折れても全く分からないという場合、検出可能性は全くないことに

なる(10段階なら10点)。


なお、各指標の評価水準はあらかじめ決めておき、常にその評価水準を使用する。

顧客から評価水準をあらかじめ示される場合もある。例えば、アメリカの自動車会

社の場合、供給者は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。


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。


(8)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、全く実際

的ではない。RPNの高いものを選んで対策を担当部署に要請する。もちろん具体的

な対策案を示す場合もある。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)。


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

 ・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。


 ・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。


 ・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不

  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。


5.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。


工程FMEAにおける「故障モード」とは、製品FMEAの場合と同様に「システムの破壊

形式」すなわち、工程設計で決めたことに違反することである。

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、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。


FMEAは故障モード(工程の指示違反)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。

この場合、部品をつけなかった、正しい手順でつけなかったというような、その工程

で行うべきと決められていることに違反することが故障モードになる。結果として生

ずる不良やトラブルは「影響」であって故障モードとは言わない。


この違反が導く影響、頻度、潜在性を評価する点で、製品FMEAと変わりないが、唯一

異なる点は、潜在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。


世の中には、様々なFMEA解説があふれ、どれが正しいのか?と、疑問の声も

聞かれます。そして、実際にFMEAを実施しようとしても、行き詰ってしまい

体裁だけの作業となっています。


その混乱の理由は、冒頭で述べた①〜⑤について、間違った解釈をしているからです。


セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより




FMEA手法を設計手順に組み入れる方法: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

FMEA簡易法実施手順1に引き続いて一般的なFMEA手法の問題点を検証します。


FMEAの一般的な解説は、4〜6人のチームを作って、故障モードをすべて列挙

して、その影響度、頻度、検出度を1〜10点で採点し、点数の高いものから

対策を実施するとしています。

しかし、少し考えただけで、設計経験者なら、このやり方では実際の設計手順に

馴染まない非現実的な手順だということが、すぐにわかります


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス




例えば、6人の設計者が、チームで故障モード列挙し評価するなど、そのような

時間は、それぞれ忙しい設計者は持ち合わせていませんし、FMEAを実施する段階で

初めて、故障モードを、一からリストアップ作業はそのような場面で、実施できる

筈がありません。

無理に実施しても時間がいくらあっても足りない、漏れが生じる、対策を行う手戻り

が膨大な量になるなど、様々な問題があり、中小企業の設計チームではFMEAは実施

が不可能となってしまいます。


デザインレビュー(DR)がそうであるように、レビューに臨む設計者が、いかに念入り

に事前準備して臨めるかで、レビューを意義あるものにできるかどうかが決まります。



企業の実務者の多くが、FMEA手法を導入するに当たって、どうやったら自社の

設計手順に組み込めるのか、効果の上がる仕組みをどうやったら構築できるのか

を模索しているのです。


手法をそのまま導入するのではなく、手法を仕組みの形に組み替えて自社に

取り入れて行く努力を怠っったならば、単なる掛け声だけとなって、実務担当者は

建前の「FMEA」を実施して、お茶を濁すことになってしまいます。



このような多くの悩みを解決する目的で、当研究所は「FMEA簡易評価法」の

理論と実施手順を研究し、体系化を行ってきました。以下にそのフローを示します。


スライド63.JPG


設計プロセスでは、製品の機能を実現する「機能設計」と「信頼性設計」および

市場で消費者に危害を与えないように「安全性設計」を考慮して設計します。

起こしてはならない故障や事故を防ぐこと、想定外の故障や事故が発生しない

ように、設計ルールに沿って対策を講じます。

トップダウンの解析(FTA)、ボトムアップの解析(FMEA)などを使い分け

ながら設計を進めます。


そして、その設計に不備や漏れが無いかどうかを確認する意味で「セルフFMEA

を実施します。信頼性設計のアウトプットは、「故障モード一覧表」と「セルフ

FMEAシート」です。


セルフFMEA.jpg


この時点で、すでに設計段階で「故障モード」はすべて洗い出され、対策済みで

あり、しかもセルフFMEAで問題が無いことを自ら評価し、確認済みなのです。


そして、市場に於ける使用方法、メンテナンス、修理・点検まで含めて

あらゆる部門の見識者があらゆる見方で、故障の発生による影響度は問題ないか?

総合的に評価するのが「FMEAレビュー」なのです。

設計者の見方だけでは、見落としが出てしまう、重大な故障や事故を見逃して

しまうというリスクを、レビューによってゼロに持っていくように有識者の目で

確認するのです。


FMEAレビュー.jpg


FMEAの品質システム上の位置づけは設計の「妥当性確認」です。

顧客の要求通りの製品が実現できているかどうか?リスクが潜在していないか

どうかを評価する手段として「FMEA」を実施するのですから、この時点で故障

モードをはじめから一点一点洗い出す作業を行うなどということは、ありえない

のです。


当研究所の「FMEA簡易評価法」の意味は、この「FMEAレビュー」のことを指し

ています。レビューはあくまでも問題ないか念のため確認することが目的です。


但し、実際の信頼性設計、安全性設計を実施するに当たっては、設計プロセス

の中で、故障モードをすべて洗い出し、対策を打たなければならないのは当然の

ことであり、手抜きはゆるされません。


信頼性設計・安全性設計手法、「セルフFMEA」「FMEAレビュー」の詳細

内容と実施手順は、セミナーで詳しく解説します。


セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより




工程FMEAを簡単に実施する方法: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

FMEA簡易法実施手順シリーズの最後に、工程FMEA簡易評価法のメリットに
ついて説明します。

 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー
   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
 ★無料サービス

FMEAの目的とはなにか?
そもそも出発点を間違えていてはFMEAは実施できません。
最初にしっかりと正しい理論と手順を理解することが必要不可欠です。

簡易評価法は、主に加工部品や、部品点数の少ないアッセンブリー製造を主な
事業としている中小製造業に適したFMEAの手法です。
もちろん、大掛かりな製品にも適用は可能です。

簡易評価法と言っても、FMEAの目的は十分果たしており、むしろ多くの中小
企業の製品に適応する実用性に最も適した評価法と言えます。

FMEA簡易評価法は、当研究所によって工夫・考案された技法であり、FMEA
簡易評価法に関する内容をWeb上へ掲載、その他への転載、セミナーでの使用
は当研究所の許可が必要です。

1.工程FMEAの目的
工程FMEAは、製造工程における工程の指示違反(故障モード)が、製造工程、
および、市場でどんな影響を及ぼすのか?を評価します。つまり工程の設計
(5Mの構造作り込み手順)の信頼性が十分かどうかを評価する手法です。
ここで、5Mとは、人、機械設備、材料、方法、測定・検査を指します。

工程の信頼性とは工程(5Mの構造、作り込み手順)が壊れないこと、つまり工程
をシステムとして考えた時、インプット⇒5Mの処理⇒アウトプットの流れが構造で
あり、構造が壊れないこと、つまり指示の内容(QC工程表や作業手順書)に対する
違反・相違がないこと、違反を防止するための予防処置(ポカヨケなど)が十分
講じられていることを指します。

信頼性が十分かどうかの評価は、工程の故障モードについて
 影響度(S)・・・製品・工程・顧客にどのような影響を与えるか?
 発生度(O)・・・故障モードの起こりにくい対策が講じられているか?
 検知度(D)・・・工程設計期間中、および工程で生産中に検知可能かどうか?
について、現行の工程の対策(予防処置)が実施されていることを前提とした上で
その対策が十分かどうかを評価します。

2.評価法の種類

FMEAの評価方法は、一般的にはリスク優先指数(RPN)が広く採用採用されて
います。

1.1 危険優先度指数(RPN)による相対評価法
影響度(S)」という指標は故障モード発生した場合の被害の大きさです。
例えば、影響が全くない場合は1、人命に影響がある場合は10とします。

頻度(O)」は故障モードの起こりやすさで、これは過去の事例から類推します。
事実上起こりえない場合1、故障モードが発生す ることが常態になっている場合
を10とします。

検知度(D)」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。例えば、あるボルトの締め忘れという故障モードを
考えた場合各種の工程でこのボルトを確認することになっておらず、さらに、
試験中に折れても全く分からないという場合、検出可能性は全くないことに
なります。(10点)。

危険優先指数(RPN)とは、上記のS,O,Dの3つの指標の評価点を全て掛け合わ
せたものです。10段階で評価すれば、1000点が最高点となり、1点が最低点です。
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、点数に
応じてランク付けし、高いものから対策を打つと言うのが相対評価法の考え方です。

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ます。
(例えば200点以上、100点以上など)
但し、RPNの結果で並べると、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
になります。

1.2 対策可能性判断(PI)による簡易評価法
当研究所が推奨する簡易評価法では、対策が十分かどうかが合否の基礎となります。
対策の手段があるかどうか?(Possibility of the improvement)を基準にします。

簡易評価法では、S、O、Dを3段階に評価します。
これは、10点法や5点法を簡略化したものとは全く異なり、次の評価を、S、O、D
について行います。
 2:信頼性対策は十分
 1:信頼性対策は不十分であるが、他に対策の手段はある
 0:信頼性対策は不十分で、しかも他に有効な手段はない

こうして得られるS、O、Dの値を下式に代入します。
完成度=S×O×D を計算して、総合評価の合否を決めます。
 完成度=0 : 工程設計からもう一度見直しする
 完成度=8未満 : 更に有効な信頼性対策を講ずる必要がある
 完成度=8 : 信頼性設計の対策は十分

つまり、一つでもゼロがあると完成度=0となるので、信頼性対策の練り直しに
なります。完成度=1〜7は、対策の手段がまだあるので、完成度=8(対策が
十分)になるまで対策を講じます。
この方法は他の評価法に比較して、最もシンプル、到達点が明解な理論と言えます。

簡単な部品や、アッセンブリーレベルの評価であれば、予防策がルールに従って
講じてあるのであれば対策は十分とみなします。
この条件として、予防ルール(ポカミスなどを予測し、事前に、工程に対策を組み
込む手順)が整備されている必要があります、

2.RPN法の欠点と簡易評価法の長所
危険優先指数:RPN は是正活動の必要性を順番づけるために使用されます。
しかし「是正活動は、是正後のRPNが全ての故障モードについて合格レベルに
達するまで継続しなければならない」と説いています。

ここに、明らかな矛盾があるのです。RPNに「合格水準」というものがあると
いうのは腑に落ちません。もし、あるなら、優先順位ではなく、最初からその
「合格水準」にあるかどうか、絶対評価をすればよいはずです。

またS、O、Dは、10点法で採点されますが、現状を5点とするか、6点とするか、
その根拠を裏付けるデーターは通常乏しく、主観による採点のばらつきは、避け
がたい事実であり、実務における実用性の点で、最大のネックとなっています。

以上によりRPN による相対評価は、矛盾に満ちた評価法と言う以外にありません。

当社の主張するPIによる簡易評価法はどうだろうか?
 2:信頼性対策は十分
 1:信頼性対策は不十分であるが、他に対策の手段はある
 0:信頼性対策は不十分で、しかも他に有効な手段はない

信頼性対策は十分か? 十分でないか?2者択一となるため、明解でわかり易い
判定結果が得られます。
つまり、s,o,dすべてが信頼性十分(8点)以外は、何らかの対策が必要と
判断されます。

10段階基準を適用することが難しい部品や数点のアッセンブリーの製造を行って
いる多くの中小製造業にとって、逆に負担の大幅な軽減を可能にします。

問題の本質は、工程設計、信頼性設計が事前に十分に行われているかどうかです。
事前に工程設計が十分に行われているなら、FMEAによる評価は確認レベルで済み
そこでそれほど時間を費やす必要はないのです。

セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



FTA(故障の木解析)の実施方法: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

FTA(フォルトツリー解析)とは、その発生が好ましくない事象について、
発生経路、発生原因及び発生確率をフォールトの木を用いて解析することを
いいます。

 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー
   セミナー・案内(東京・大阪・群馬)

   お申し込みは下段フォーマットより
 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
  ・FMEA/FTA/リスクアセスメントによる信頼性設計ミス未然防止対策
  ・FMEA簡易評価法実施手順書
 ★無料サービス
  ・工程FMEA評価フォーマット(記入例)
  ・設計技術者のための設計品質向上無料メール講座

1.FTAとFMEAの比較
FTAは、望ましくない事象に対しその要因を探る、トップダウンの解析手法を特徴
としており、類似のFMEA(故障モード影響解析)とは逆のアプローチとなります。
FMEAFTA.jpg
と、一般的に説明されていますが、概念は理解できても実際にどのように違う
のかは、理解されていない場合が多いのです。
(実際に、FMEAはボトムアップ解析と言いながらトップダウン解析を行っている)

また、FTAは流用性の高い製品の望ましくない事象の解析、FMEAは新規性の高い
製品の予期しない想定外の事象の解析
に向いているのですが、この点もあまり
理解が進んでいません。

2.FTAの陥り易い間違い
FTAの実施手順は、下記の3項のような解説が一般にされています。
しかし、この内容では、実務では使うことができません。
実務で使うためには、以下の点に注目しなければなりません。

(1)目的を明確にする
何を目的に解析するかによって、どんな基本事象を洗い出すのかが異なって
来ます。
 ①製品の構造上の問題
 ②製品のソフトウエアも含む機能上の問題
 ③市場における使用環境、誤操作など人の使用上の問題
 ④法規上の問題、社会的な問題

(2)発生要因の摘出
トップ事象の下方に、トップ事象の発生に関与する要因事象(十分条件)を
系統的に、すなわち、漏れや重複がないように列挙します。
この概念は「ロジカルシンキングのMECE」で明らかにしているように、相互に
ダブリがなく、全体としてモレがない、これがすべてという総枠を設定する必要
があるのです。
この概念が欠如している解析を見ても、何を根拠にしているのかが分からず
第三者による検証ができません。

FTA/FMEAのすべての疑問に答える解説書
 ★信頼性設計と信頼度解析(FMEA/FTA)の実務への応用「目次」


3.FTAの実施手順
(1)望ましくない事象の定義
FTAでは、まず始めに望ましくない事象を定義します。
予防しなければならない重大事故m不良を上位事象 (Top Event)と呼びます。
FTA図では、上位事象を長方形の枠で囲み、図の最上段に配置します。

上位事象には、機器の故障に限らず「火災」、「講演会の中止」、「登山の遭難」な
ど、どのような事故でも設定することができます。

上位事象は、その発生防止が可能な性質の事象でなければならず、自然現象を上位事象
にすることは出来ないとするのが一般です。しかし、その上位事象の発生頻度の解析
だけを目的とする場合は、自然現象を上位事象にすることもあり得ます。

(2)故障木図の作成
トップ事象と基本事象の因果関係をブール論理(AND/OR)を用いて表現した故障
の木を作成します。トップ事象を頂上に置き、その下に1次中間事象、2次中間事象
などと階層状に中間事象を配置し、最下段に基本事象を配置します。
基本事象とは直接確率を見積る事象のことを言い、逆に、確率が判断できる事象を
基本事象とします。

基本事象A,B,Cの内、いずれか1つが発生すれば上位事象Xが発生する関係を示す
論理記号をORゲートと呼びます。
この場合、基本事象A、B、Cの確率を加算して上位事象Xの発生確率とします。

また、A,B,C全てが同時に発生した場合に限って上位事象Xが発生する関係を示す
論理記号をANDゲートと呼びます。
この場合、基本事象A,B,Cの確率を積算して上位事象Xの発生確率とします。

条件事象Bを満たす場合に限り、「基本事象Aが発生すれば上位事象Xが発生する」
という関係を示す倫理記号は制約ゲートと呼びます。
この場合、下位事象Aと条件事象Bの確率を積算して上位事象Xの発生確率とします。

これらのゲートは、記号で示すか、また「AND」「OR」「CON」などの文字記号を
使う場合もあります。

(3)事象発生確率の割り当て
各事象の発生確率を求めます。
確率には、性質の異なる頻度確率状態確率の2種類があり、相互に性質(単位)
が異なる故に加算することは出来ませんが、相乗することは可能です。

ここで確率には4つの異なった性質のものがあることを理解する必要があります。
(最終的には2種類に帰する)
 ①単位時間の故障確率・・・年に1回起きる(1か月で起きる確率=0.08)
 ②混入確率・・・ロットから取り出した特定の1個が不良品である確率=0.01
 ③帰属確率・・・白100個、黒100個の中から1個取り出し、黒石である確率
 ④状態確率・・・設計上十分な強度がある確率=0.1
①〜③は、頻度確率です。④は状態確率で①から③とは性質は異なります。
そして頻度確率と状態確率の足し算はできませんが、掛け算は許されます。

例えば、
新規設計の機器において、一応の検証試験で合格した場合は、状態確率を0.1と
します。また数年の使用実績に耐えて問題なけれが0.01に評価します。
この状態確率を制約条件の確率として、これと別の異常な基本事象の頻度確率と
を積算します。

トップ事象の確率が過大なら、確率が最大のルートに対して対策を講じ、トップ
事象の確率が十分に小さくなるまで繰り返えします。
しかし、多くの場合、基本事象の確率を見積ることができずに形骸化してしまう
のです。

その最も大きな要因は、上記の基本事象の選び方の間違いです。
基本事象は確率の判断できる事象を選ぶ必要があり、データアプローチの原則に
従い、決してカンで確率を見積もってはならないのです。

頻度確率は、例えば、朝の出勤時に電車が動かない確率を評価するときは、そう
いう日が1年に1日あるかどうかを評価し、1日 / 365日 = 3×10−3 と、基本
事象から上位事象に至るまで全部の事象の確率を日単位で計算します。

しかし、地震でビルが倒壊して通行人を殺傷する事象を考えるときは、ビルの倒
壊と人の通過が同じ1分間に起きることを想定してANDゲートの下に配置しなけれ
ばならないから、頻度確率全体を分単位に統一評価してから計算します。

(4)評価
最後に、作成されたFT図を参照し、トップ事象の発生原因への対策を行う。
上で求められたトップ事象の発生確率が目標を満足しないときには、下位事象の
対策によってその確率を低下させる。

中間事象として、例えば、「材料、機械、人、方法、測定」を列挙した場合、それ
ぞれが妥当な確率値となるようにバランスを考慮して対策を講じます。
機械の故障は1万年に1度の事象である反面、ヒューマンエラーは1時間に1回ほど
ありうるというようなアンバランスな状態を解消して、過剰な確率を回避すると
同時に過剰対策をも回避することがFTAの基本的な考え方です。

セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



電子ユニットのFMEA解析の考え方: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

電気自動車をはじめ、電子化されたユニットのFMEA解析はどうするのか?

簡易評価法では、電機・電子制御(ソフト組込み)ユニットを対象とした

FMEAの進め方、実施事例を提案しています。


世の中のほとんどのFMEA解説は、機構ユニット・機構部品の解析手順のみであり

電子・電気、ソフトウエアに関するFMEAの解説は、空白状態となっています。



 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTA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




これでは片手落ちであり、機構部品以外のFMEA実施手順をどのように進めたら

いいか分からない、と多くの方から問い合わせ頂いております。


以下に、当研究所が推奨する電気・電子回路を含むソフトウエア組込みユニット

のFMEAの考え方の基本を詳しく解説します。


システムの故障モード.jpg


まず前提として考えなければならないのは、故障モードをどう考えるか?です。

機構部品では、物理的な破壊、劣化、化学変化などがあげられます。

但し、電子回路も電気部品で構成されており、機構部品同様に物理的な破壊

劣化等を故障モードとして列挙することになります。たとえば

 ・抵抗値の経年変化

 ・部品の半田付け部分の接触不良

 ・コンデンサの容量抜け

 ・ノイズによる誤動作など


上記は、機構部品や機構ユニットの考え方と同じと考えていいでしょう。

しかしながら、そこにソフトウエアが絡んでくると一気に難しくなります。

ソフトウエアは、論理構造ですから、一度決められた論理構造自体は破壊

しません。


バグ発見を目的としたFMEAの実施例を見かけますが、バグは設計ミスです

から故障モードとは区別され、FMEAの対象ではありません。


ソフトウエアの論理構造は破壊しませんが、電気部品の破壊・劣化によって

目的とした動作は行われなくなります。ただ、何千とある電子回路のある一つ

の電気部品が破壊したとして、ソフトウエアがどのように誤動作するかは想像

がつきません。


半導通状態の部品が振動などで接触不良となった時の不安定な動作となること

を経験的に知っている上で考えると難しさが理解できると思います。

それを、何千もの部品一点一点について故障モードによる影響を検証する事

は至難の業です。


FMEAでは、すべての故障モードを列挙せよという要求がありますが、

これには

答えられず、そこで電子ユニットのFMEAは挫折することになります。


挫折しないためには、故障モードの概念を物理構造の破壊、劣化だけでなく

ソフトウエアを含む「システム」として捉えることにします。

つまり、故障モードを「システムの構造破壊」と考えることにします。


機構部品で構成される機構ユニットとして考えると、同様に「システム」と

考えられます。

購入部品・ユニットは、自社内では設計対象外ですから部品一点一点は解析

で来ません。そこでユニット全体をシステムと考え、システムの構造破壊を

故障モードと捉えます。たとえば

 ・モーターユニットに電源を加えても回転しない、回転が不安定

 ・電池が充電できなくなった、など

入力を加えても、正しく出力が得られない状態を「システムの構造破壊」と

定義します。


システムの入出力の安定性を評価する品質工学とも類似した考えが適用できます

が、品質工学のパラメータ設計では、環境条件、劣化などのノイズの影響下に

おいて、入力に対する出力のばらつきを抑えると言う考え方をします。


FMEAでは、環境や劣化の影響でも、もっと被害が進んで、システムそのものが

破壊(異常)となった場合の影響を調べます。


以上の説明で「故障モード」の考え方を整理することによって、組込みソフトを

含むシステムのFMEAの考え方が整理され、容易に実施できることになります。

(つづく)


セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



電子ユニットのFMEA解析はシステムの破壊を起点にする: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

電気自動車をはじめ、電子化されたユニットのFMEA解析はどうするのか?

簡易評価法では、電機・電子制御(ソフト組込み)ユニットを対象とした

FMEAの進め方、実施事例を提案しています。


世の中のほとんどのFMEA解説は、機構ユニット・機構部品の解析手順に偏って

おり、電子・電気、ソフトウエアに関するFMEAの解説は、殆ど見かけないのが

実態です。

近年、自動車をはじめ、殆どの製品がマイコン搭載の電子ユニットで構成される

ことからこの分野の製品のFMEA手順の確立が待ち望まれていました。

EV車.jpg


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー


   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ



 ★無料サービス




前回のシリーズ(1)で解説した通り、ソフト組み込みユニットの

故障モードは、システムの構造破壊と定義しました。


2回目の今回の解説では、「システムの構造」について解説します。

「システムの構造」とは、いったい何を指すでしょうか?

まずシステムの概念ですが、下図の構成となります。


システム.jpg


設計であれ、製造であれ、何らかの仕事を行う場合には、情報やモノがインプット

されると、それを判断し、適切な処理を行って、結果をアウトプットします。

製品はこのIN ⇒ 処理 ⇒ OUT の連続したプロセスのつながりで機能を発揮して

おり、これををシステムと呼びます。


そこで、FMEAを実施する対象として、SEM:States Event Matrix(状態遷移

マトリクス)をシステム構造として扱います。


SEMは、下図の通り、縦軸はイベント(入力)、横軸はステータス(状態)

を示し、イベント発生毎に、ステータスがどう変化するかを漏れなく示して

います。


SEM.jpg


次に、故障モードの定義ですが、機構部品の場合は、物理的な破壊、劣化と定義

しました。例えば、破損、錆び、材料の化学変化などです。


では、システムでは、破壊モードをどのように定義したらいいでしょうか?

個の故障モードの正しい定義こそ、電子ユニットのFMEAが正しく効果的に

実施できるかどうかが掛かっているのです。

(続く)


セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



電子ユニットのFMEA解析 故障モードの考え方: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

電気自動車をはじめ、電子化されたユニットのFMEA解析はどうするのか?

簡易評価法では、電機・電子制御(ソフト組込み)ユニットを対象とした

FMEAの進め方、実施事例を提案しています。


世の中のほとんどのFMEA解説は、機構ユニット・機構部品の解析手順に偏って

おり、電子・電気、ソフトウエアに関するFMEAの解説は、殆ど見かけないのが

実態です。

近年、自動車をはじめ、殆どの製品がマイコン搭載の電子ユニットで構成される

ことからこの分野の製品のFMEA手順の確立が待ち望まれていました。

EV車.jpg


 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTA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




前回のシリーズ(1)で解説した通り、ソフト組み込みユニットの

故障モードは、システムの構造破壊と定義しました。


システム.jpg


シリーズ(2)では、FMEAを実施する対象として、SEM:States Event Matrix

(状態遷移マトリクス)をシステム構造として扱う事としました。


SEM.jpg


次に、故障モードの定義ですが、機構部品の場合は、物理的な破壊、劣化と定義

しました。例えば、破損、錆び、材料の化学変化などです。


では、システムでは、破壊モードをどのように定義したらいいでしょうか?

システムの故障モード(システムの構造破壊)の正しい定義こそ、電子ユニット

のFMEAが正しく効果的に実施できるかどうかの最大のポイントなのです。

では、事例で説明します。

下図は、電熱器のブロック図を示しています。旧モデルに対して新モデルでは

振動検出センサーを追加しました。この事によって、転倒した時、又はそれ以外で

発煙事故など重大な事故が起きないかどうか、FMEAで検証します。


1.jpg


下図は、このヒータユニットのSEM(状態遷移図)です。

この図を作成することによって、転倒時あるいは他の事象によって確実に異常

検出ができ、ヒーターがオフするように設計を行います。


2.jpg


FMEAを実施する時には、S3,S4,S6の各部品,制御基板、ヒーターの

故障モードを列挙します。

(この図は簡素化しているので、すべての故障モードは列挙していません)

制御基板50点の部品が搭載されており、組込みソフトが搭載されています。

従って、50点の部品一点一点について故障モードは列挙せずに、SEMの

構造破壊を故障モードとします。


3.jpg


本来、FMEAではすべての部品について故障モードを列挙し、製品に与える

影響を列挙しなければなりません。しかし、ソフトウエア動作との組み合わせ

において、一点一点の部品の故障モードがどのように作用するのか解析する

作業は膨大な時間が掛かり、現実的ではありません。

そこで、SEM(状態遷移図)を一つの構造として考え、SEMの構造破壊を

故障モードとみなします。

これは、モーター、センサー、あるいはPC、タブレットなど市販されている

機能部品・ユニットを製品に組み込む場合にも同じように適用できると考え

られます。


このような考え方を基に、正しいFMEA実施手順を適用すると、転倒時や

その他の異常発熱による発煙は起きない事が分かります。


(完結)


FMEAとリスクアセスメントの組み合わせ解析:FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

不良を発生させない為に、様々な予防策を実行しています。しかし、予算面
技術面ですぐに実行できない場面が出てきます。
それでも知恵を絞るのですが、なかなか思うように行きませんね。
予算面、技術面で負担が軽い流出予防策を講ずるには、どのような考え方で
望んだらいいでしょうか。

 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー
   セミナー・案内(東京・大阪・群馬)

   お申し込みは下段フォーマットより
 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
  ・FMEA/FTA/リスクアセスメントによる信頼性設計ミス未然防止対策
  ・FMEA簡易評価法実施手順書
 ★無料サービス
  ・工程FMEA評価フォーマット(記入例)
  ・設計技術者のための設計品質向上無料メール講座

市場でのトラブルを回避するための予防策を講じる場合、例えば工程FMEAでは
その影響度と発生頻度、工程での検出度を定量的に評価し、対策の内容を決定
します。

一方、リスク=発生頻度×影響度とする概念を用いるのがリスクアセスメント
です。リスクアセスメントの目的は、最適信頼度を求め対策することです。
つまり、リスクの大きさに応じて対策の内容を決定します。発生頻度が極めて
低くても、社会的損失が大きい場合はリスク大とみなします。
(例:原発事故、航空機の墜落事故など)

最適信頼度は、信頼性コストと損失コストのバランスした点と定義され、
製品コストや、工程の対策費用が過剰になるのを防止することができます。
リスクの程度はA,B,Cランクに分類します。

Aランク
 市場に出ている場合はリコールの対象、開発段階にある場合はリスクを
 軽減させる対策を行い、対策が困難な場合は商品化を断念します。
Bランク
 効用と危険の度合い、コストを含めリスクを最小となるよう対策します。
 例えば注意シールを貼る作業手順書にに記載する、ポカヨケを設けるなど
 です。
Cランク
 無視できるリスク領域。

以上のように、FMEAとリスクアセスメントを組み合わせることによって、
最適信頼度を求める事ができるとした理論と実施手順を推奨します。

予算面、技術面で負担が軽い流出予防策については、トヨタ生産方式の簡便
自働化(LCIA:Low Cost Intelligent Automation)の考え方が大いに
参考になります。費用を掛けずに、作業者にとって簡単、シンプル、便利な
機構で、自社のノウハウ・工夫を取り入れた設備をラインに組み込むことを
目標とします。狙いとして
・異常を即検知しアラーム、又は止まること
・早く具体化し実現できる事
・安価でシンプルな構造であること
・専門知識がなくても具体化できる事
・自社独自開発を基本とし、社内で変更、メンテナンスができること

いづれにしても、製品の使われ方や顧客要求の程度、また市場データの収集
によるクレームの分析に基づき、顧客視点での対策が求められていると考え
られます。

セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより


DRBFMの目的とは? 「デザイン・レビュー」のツールは本当に正しいか?

DRBFM(Design Review Based on Failure Mode)は、FMEAであることを
忘れてはいけません。
変更点、変化点に着目したデザインレビュー・ツールとしてとして、トヨタ
グループで採用されていますが、「デザイン・レビュー」があまりに強調され
過ぎてしまう危険性をはらんでいます。



変更点だけに着目すれば良いと言っても、製品としての信頼性を失ってはなら
ないというのは、基本原則です。
DRBFMは信頼性設計ツールとしての「FMEA」の位置づけは何ら変わりません

今までのFMEAは、多くの資料を時間を掛けて作ることが目的となってしまい
本来の目的から離れている場合が多いと考えられます。ここでは、これらを
解決する小規模設計チームに適用できる「簡易型DRBFM」の手順を紹介します。

 ★実例で習得するFMEA/DRBFM、FTAセミナー
   お申し込みは下段フォーマットより

 ★設計品質改善事例解説書シリーズ
 ★無料サービス

DRBFMの目的は、設計のほとんどが、従来設計を一部アレンジして行われて
いることに着目し、「変更点」と「変化点」「新規点」に注視し、「なぜ、
そのような設計をしたのか」について徹底して議論する。とあります。
つまり、デザインレビュー(DR)のツールとしてFMEAを位置付けています。

しかし、これは変更した箇所についてだけ信頼性設計検証を行うという意味で
あり、どこまでを新規、どこまでを変更点とするかは、各企業の基準で、変更
の規模や内容により判断していくことになります。

しかし、本質はそこではありません。
使われているFMEAフォーマットはネット上から取得できますが、これを見ると
FMEAの目的を見失ってしまう危険性があります。
トヨタDRBFM1.jpg
「心配事」とは何でしょうか?
「変更がもたらす機能の喪失、商品性の欠如」とはいったい何でしょうか?
これは、設計変更を行った際、検討不足や、二次的な障害(設計ミス)を防止
するための検討項目ですが、あくまでもFMEA(故障モード影響解析)に徹する
必要があります。

製品機能の喪失とは、一般的には、エンジンが掛からない、ブレーキが利かない
など不具合のトップ事象を意味しています。
トップ事象から原因を解析するのはFTAの仕事であり、FMEAでは扱いません。

FMEAは「故障モード」を起点としたボトムアップ解析のことを指します。
目的は、予期しない事故や故障を防止するためで、「故障モード」から想定外の
トップ事象を洗い出すためのツールです。

故障モードは、故障の引き金となる、部品や材料の破壊や劣化(構造破壊)を
指します。この構造破壊が引金となって、様々な故障を引き起こします。

ここでは、FMEAの手順の説明はしませんが、故障モードを起点として、故障を
すべて洗い出すことが重要なポイントです。

変更点の心配事をリストアップして、関係者でレビューすることは大切なこと
です。しかし、解析手法としてFTAを使うのか?FMEAを使うのかは、その
変更点の内容や、過去に発生した問題を参考にして決めます。

一義的にFMEAを実施しなければならない訳ではありません。その状況に適した
最も適当と思われる手法を使い分けることが重要です。

もし仮に正しく「DRBFM」を実施するなら
 ①すでに完成品として十分に信頼性設計がなされている
 ②この完成品に対し、顧客仕様に合わせ設計変更を実施する
 ③設計変更で、新しい部品を採用した
 ④新しい部品の故障モードをリストアップする(摩耗、破損、さび、変形)
   例:新しく採用した部品の物性から注油を怠ると摩耗は速くなり破損する
 ⑤この故障モードから、製品の故障・事故を類推する
  例:部品の破損により、動力の伝達ができなくなり機械の動作が停止する
 ⑥故障事故の影響度、発生確率、検知度を評価する
  例:動作が停止すると、機械のメインの機能が失われ、使用者に重大な
    影響を与える。
 ⑦リスク評価で、重大事故につながるかどうかでその部品に対して対策を打つ
となります。

これならば正しいFMEAを実施したことになります。
故障モード、ボトムアップ解析について、理解を深めることが重要です。
また、様々な間違った、または曖昧な情報に惑わされない事です。


一般的に、設計プロセスの「どの段階で何をすべきか」を明確に示していない
ために、FMEA実施段階になって、そこで初めて設計検討不足を指摘する
ことになります。それでは手戻りが多く開発期間の遅れ、設計ミスの誘発を
招きかねません。

当研究所では、設計段階でセルフFMEAの実施により、信頼性・安全性の確認
を実施し、その結果を持ってFMEAレビューの実施を行う手順を推奨しています。
更に、電子回路や、電子ユニット、購入機器、ソフト組込み機器を対象にした
FMEA手法を確立しています。

この方法によって、僅かの項目を対象としたレビューを実施するだけで済むため
設計期間も大幅短縮が可能となります。

手法は「その道具を選んで使う」だけでは役に立ちません。
道具の目的、使い方、効果を正しく理解すると同時に、どの時点でどの道具を
どんな目的でに使うのかを判断しなければいけません。
スライド63.JPG

セミナーは各地開催中! お申し込みは下記フォーマットより



信頼性設計の基本的な考え方とは?: FMEA(DRBFM)/FTA/リスクアセスメント事例

豊洲市場の問題は、他人事では済まされない。
問題ないはずだ!ではなく、もし問題が起きたら消費者にどんな悪影響を与え
るだろうか?を考えるのが、正しいものづくりの考え方。

Chnb1bpUUAAqCjh[1].jpg

機構部品の設計を考えた場合、部品の構造、つまり材質や溝の形状を考えながら
設計します。
通常は、過去の経験や**基準書通りに設計したから問題ないはずだ・・・
念のために破壊試験、連続運転で寿命試験を実施しよう。と
設計の妥当性を判断します。

しかしながら、トラブルはこの「問題ないはず」だとの思い込みが裏目に出ます。
そして、事故が発生した後に対策を考えます。


 ★FMEAは難しくない!導入手順を詳しく解説
   工程FMEA簡易評価法実施手順書

  ★サンプル部品による実習で習得するFMEAセミナー
    東京・群馬開催スケジュール

  ★無料サービス
    工程FMEA評価フォーマット(記入例)


このような思い込みを防ぎ、設計時には思いもよらない故障や事故を洗い出す
ためにはどうすればいいでしょうか?

もしこれが疲労破壊したらシステムにどのような影響を与えるだろうか?
人に危害を加えることはないだろうか?
またそれは、どれくらいの頻度で発生するだろうか?
市場での影響を考えるとこの構造ではリスクが高いので、形状を改善しよう。

これが、ボトムアップ解析の設計の考え方であり、FMEAの本質はここにあり
ます。

問題が発生すると、部品が破損した原因は何か?因果関係を探ります。
通常は、原因は設計時点で考慮が足りなかった、評価が不足ために発生した
のだと考えます。これはトップダウンの解析です。
 
社内の試作評価で、現象が出なければ、対策も打たれずそのまま市場に出て
しまい、事故が発生します。
従来の設計は、このような抜けが多い「設計」と「評価試験」だけに依存した
「信頼性設計手法」が主体でした。

ボトムアップの設計手法をルール化したものが「セルフFMEA」です。

スライド63.JPG

もしこれが疲労破壊したらシステムにどのような影響を与えるだろうか?
人に危害を加えることはないだろうか?
またそれは、どれくらいの頻度で発生するだろうか?
市場での影響を考えるとこの構造ではリスクが高いので、形状を改善しよう。

「セルフFMEA」の手法で設計を行えば、予期しない事故はかなりの率で防ぐ
ことができます。「理想的なセルフFMEA」を確立すれば、評価試験は行わず
して信頼性が確保できます。

これを個人のスキル、感覚で行うのではなく、リスクを数値化し設計ルールの
中に組み込んで組織的、システム的に行うことが必要です。
 
個々の設計時点で「セルフFMEA」の「作り込み」の設計を行わずに、完成した
製品を対象に「FMEAレビュー」だけを実施するとした従来のFMEA手法は手戻り
が多く、実用になりません。
 
本来、設計は、起こしてはならない事故(故障、災害)を防ぐために万が一
この部品が壊れたらどのような影響が出るだろうか?と考えることが基本に
なければならないのです。

安全と言われた原発が事故を起こしたのは、設計の基本が守られていなかった
からではないでしょうか?

7月東京 名古屋2.jpg
セ ミ ナ ー 予 定 表
テーマ(目的日時開催場所
主な項目
 多品種少量生産工場の現場改善力強化による
 付加価値生産性向上と利益率UP
未定
 
・生産活動の目的
・生産性向上・リードタイム短縮
・ムダ取り(直接・間接業務)
 若手・中堅社員の自立化と現場力の発揮
未定
・QCサークル活動
・個人目標管理(MBO)
・業務計画による改善活動
 ヒューマンエラー予防7つの対策
 ヒューマンエラー要因4分類と再発防止策
12月20日
(木)
9:30~12:30

12月20日
(木)
13:30~16:30
東京都北とぴあ
8F 807会議室
JR王子駅北口5分
AM/PM連続受講の場合割引特典あり
・再発防止対策と流出防止策
・是正と予防、水平展開
・顧客信頼の品質対策手法
 顧客から信頼を得る3つの品質対策手法
 ロジカルシンキングに沿った正しいなぜなぜ分析
・ヒューマンエラー要因
・ヒューマンエラー予防策
・IOT活用技術
 小規模チームで効果の上がるFMEA/FTA手法
未定 
・工程FMEA
・信頼性設計とFMEA/FTA
・リスクアセスメント
    好評!解説書シリーズ一覧
  ★お支払いは、Paypalまたはクレジットカード、銀行振り込みで!
スライド1.JPG