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FMEA/FTA セミナー


Contents
設計FMEA
医療FMEA
工程FMEA
FTA

設計FMEA

FMEAとは

 FMEAとは、設計通りに作ったシステム(製品や工程)の信頼性の合否を故障モードごとに判定するツール・活動をいう。
    換言すれば、
  • 壊れても被害が出にくく、
  • 壊れにくく、
  • および、大事に至る前に危険を検知して対処しやすくなるように、
    十分な対策が講じられているかどうかを判定する手法・活動をいう。
 製品に関するFMEAを設計FMEAと呼び、工程に関するFMEAを工程FMEAという。FMEAは、Failure Mode and Effect Analysis のアクロニムで、日本語訳では「故障モードと影響の解析」という意味です。

 製品設計又は工程設計において、起こり得る故障モードを列挙し、ボトム・アップに故障や災害を推測し、現行対策で合格かどうか評価します。

 手順を下のガスコンロのホースの事例で説明しよう。

ガスコンロのFMEAシート
部位 故障モード 要因 影響 対策 影響
(a)
頻度
(b)
検知
(c)
RI
ホース クラック 経年変化 ガスもれ 法定点検          
                   

  1. 部位:アイテムとも呼ぶ。解析する「故障モード」が発生し得るところであれば、部品、組立品、液体その他、製品のどの段階でもよく、部品の一部でもよい。

  2. 故障モード:構造破壊をいう。
    製品の「構造」とは、材質、形状、寸法、組合せをいう。これらが変化することが故障モードである。ガスホースでいえば材質の劣化とクラック、熱溶融その他いろいろあり得るが、起こり得るものを挙げればよい。本件の場合、材質の劣化とクラックを挙げている。

    部位が組立品の場合、その組立の接合部(ねじ、ハンダ接合、カシメ結合、圧入、溶接、差し込みなど)の接続の破壊が故障モードになる。

    〔注意1〕「回転しない」、「振動や騒音が出る」などは故障であって故障モードではない。

    〔注意2〕不良品は設計した通りの製品ではないので、故障モードではない。

  3. 要因:その故障モードが発生するメカニズムを指す。本件では経年変化である。

  4. 影響:故障モードが起きたなら、その結果、何が起きるか。本件ではガスもれが起きる。さらにガス爆発や火災も連想されるが、そのことを当然として、ここでは「ガスもれ」で代表している。

    〔注意〕材料の劣化の影響としてクラックが発生し、クラックの影響としてガス漏れが発生し、ガス漏れの影響として爆発や火災が発生する。できるだけ初期の段階で対処できるように、次のような対策を講じる。

  5. 対策:故障モードやその影響について採用する対策である。

    「対策」の記載欄がないFMEA表は、評価の対象がないから誤りです。皆さんの家庭で使っているガスコンロにも対策はとられている。それは、ガス事業法によってガス会社が行う4年に1回の定期点検です。

    「対策」は広くとらえる。信頼性試験や強度計算など設計者が行った対策だけでなく、自然に備わっている強度や類似製品での結果などもこれに含まれる。

  6. 影響(a):「ガスもれ」「爆発・火災」などによる被害を軽減する対策として合格かどうか、4段階評価をする。

  7. 頻度(b): 「クラック」「ガスもれ」「爆発・火災」などの発生を防ぐ対策として合格かどうか、4段階評価をする。

  8. 検知(c):大事に至る前に危険を検知して対処することができる対策として合格かどうか、4段階評価をする。

  9. 積: a×b×c を計算する。

  10. RI:危険指数(Risk Index:RI) を計算する。
〔注1〕 a、b、c、および RIのスコアリングは次のように行う。a、b、c、の判定は、どれに一番近いかで決める。

スコアリング
評価 無策 不十分 合格 完全
採点 4 3 2 1

〔注2〕 a、b、c のスコアリングは相互に独立ではない。影響の被害が大きければ、それだけ頻度対策や検知対策は厳しく要求される。

〔注3〕 a、b、c のスコアリングの順序はケースによって一様ではない。例えば、

  • 影響度(a)=1 or 2 となる軽減策を講じた場合は頻度(b)や検知度(c)を評価する必要はなく、a=b=c=2 と評価してよい。
  • 頻度(b)=1 or 2 となる対策を講じた場合は検知度(c)を評価する必要がなく、b=1 ならc=1 としてよく、b=2 ならc=2としてよい。
  • 検知度(c)=1 or 2 となる対策を講じた場合は、その結果として影響と頻度がどうなるか評価すればよい。
 このように故障モードごとに対策の合否を判定するやり方を絶対評価4点法、あるいは、絶対法と呼びます。現在、理論的にも実用的にも、これが最も優れた方法です。

 さて、本件のガスホースの場合、対策は4年に1回の法定点検だけですが、これで a、b、c、RIの値はどうなりますか?

ガスコンロのFMEAシート
部位 故障モード 要因 影響 対策 影響
(a)
頻度
(b)
検知
(c)
RI
ホース クラック 経年変化 ガスもれ 法定点検 2 2 2 8 2
                   

 なぜこうなるか? FMEAを本格的に勉強して「考える力」を身につければ容易に解答を出すことができます。

 → 設計FMEAのつづき

設計FMEA  工程FMEA  FTA

医療FMEA

医療FMEAとは

  • 医療の工程設計がある場合に、その工程に起こり得る違反を故障モードとし、故障モードごとに対策が十分かどうか、合否を判定する手法・活動をいう。
 これを一口でいえば、医療工程の信頼性設計が合格かどうか判定する手法・活動をいう。

 医療FMEAは工程FMEAの一種であり、普通の工程FMEAとして扱えば何の支障もない。「医療FMEA」という特別な呼び方は、一部の研究者の誤解によって医療分野に独特のものとして誤って紹介されたことに起因する。

 例えば、「故障モード」の代わりに医療分野では「不具合様式」とか「エラーモード」という用語を使い、益々意味を不明確にしている。正しく、「故障モード」と呼ぶべきです。

 このホームページでは、工程FMEAを学ぶ上での参考として、医療分野で指導されているFMEAの状況を紹介します。

 指導し、あるいは学ぶ人の多くが陥る誤解は、工程FMEAを実施することによって「工程の何がよくなるのか「という点です。 → 医療FMEAのつづき


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工程MEA

工程FMEAとは

 工程FMEAとは、
  • 工程設計に基づいて設置した工程において起こり得る違反を故障モードとし、故障モードごとに対策が十分かどうか、合否を判定する手法・活動をいう。
 これを一口でいえば、工程の信頼性設計が合格かどうか、判定する手法・活動をいう。

 何をもって「工程の故障モード」と呼ぶべきか、これが最初の問題点です。ここで多くの指導者・研究者が間違うのです。故障モードという用語を使わずに、代わりに「不良モード」や「トラブルモード」と呼ぶナンセンスな思想に陥ります。

 これを理解するには、「工程の構造」と「工程の機能」を明確に区別しなければなりません。下の図を見て下さい。何が構造で、何が機能か、明白です。

工程の構造と機能の関係

 そうです。図の左側の5Mが構造であり、これらを決めることが工程設計であり、その結果、左の機能が生まれるのです。

 これで故障モードの意味は明白です。決めたことの違反が故障モードです。
 従って、作業者がピン圧入工程で「ピンの入れ忘れ」をするという故障モード扱うと、次のようなFMEA表を作ることになります。

下のFMEA表に従って、手順の概略を説明しよう。

  1. 工程:工程を特定する記載。

  2. 故障モード:起こり得る「工程設計への違反」を記載する。
    〔注〕不良や災害は故障モードではない。

  3. 要因:故障モードの発生メカニズムを記載する。

  4. 影響:不良項目、ケガ、コスト高、納期遅れ、環境汚染、その他。

  5. 対策:故障モードの影響を軽減する対策、発生を防ぐ対策、大事に至る前に危険を検知して対処する対策など。
    〔注〕「対策」の意味は広くとらえる。設計者が特に対策をしなくても、自然に備わっている性質、類似の工程での実績なども、この対策に含まれる。
工程FMEA表:ピンの入れ忘れ
工程 故障モード 要因 影響 対策 影響
(a)
頻度
(b)
検知
(c)
RI
ピン圧入 入れ忘れ ポカ ブレーキ作動不良            
                   
  1. 影響(a):影響を軽減する対策が十分か不足か、4段階で評価する。

  2. 頻度(b):頻度対策が十分か不足か、4段階で評価する。

  3. 検知(c):検知対策が十分か不十分か、4段階で評価する。

  4. 積:a×b×c を計算する。

  5. RI:危険指数(Risk Index:RI)を計算する。
 a、b、c、および RIの判定は次のように行う。a、b、c、の判定は、どれに一番近いかで決める。

評価 無策 不十分 合格 完全
採点 4 3 2 1

 さて上の事例で、この後、最初になすべきことは何ですか? 本格的にFMEAを学習したい方は、次のページに移って下さい。

→ 工程FMEAのつづき

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FTA:故障の木解析

 FTA (Fault Tree Analysis) とは、起こしてはならない重大事故をとりあげ、現在の発生対策の下で、発生頻度を計算する手法をいう。

 この手法の特徴は、次の2つです。

  1. 問題の重大事象を「トップ事象」と呼んで最上段に配置し、FMEAとは逆に、下向きに「この事象はなぜ起きるか」とトップ・ダウン展開をする。従って、要因事象の見逃しを防ぐための総枠設定という特別な手立てが必要になる。

  2. 目的は、トップ事象の発生頻度を見積もること、および、最も発生する頻度の高い系統(クリチカル・パス)を明確にして、対策の実施を効率化することである。従って、単に要因事象を展開するだけの特性要因図と混同してはならない。  


 すると、上に示すFT図に2つの間違いがあることに気が付きます。

 まず、「回転体の破損は、なぜ起こったか?」と、過去の事故の原因を追究することは、FTAではないのです。特定の事故の原因追及は、その事故をとりまく狭い範囲の原因候補しか考慮しないからです。

 例えば、その特定の事故が起きた時に、台風も火山爆発も地震もなかったなら、これらは原因候補から除外されてしまいます。しかし、FTAは将来のあらゆる可能性を考慮して発生頻度を推測するのです。

 「回転体の破損」の発生メカニズムは、材質劣化や異常回転などの内部要因に限りません。台風や渡り鳥の衝突飛行機の衝突などもあります。これ以外にはあり得ないという総枠設定により、想定外を防がねばならない。

 次の間違いは、「回転体の破損」というトップ事象の下に、いきなり2つの要因事象を挙げていることです。なぜ、この2つだけでしょうか?

 それは、たまたま脳に浮かんだ2つを挙げたからです。「他にもあるのではないか?」という疑問に答えていません。こういう展開の仕方だと、要因事象(原因候補)のもれを防ぐことができず、いわゆる「想定外」を回避できません。

 このような「検討力」を身につけることが学習の要です。このような間違いに注意しながら、FTAの手順を学んで行こう。

 本格的に学ぶには。次のページ移って下さい。

→ FTAのつづき


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講習会風景

 FMEAにはいくつかの落とし穴があり、「故障モードとは何か?」という最初の第1歩から人によって考え方が違います。故障モードの見つけ方、評価の仕方も人によって教え方が違います。

 書物、セミナー、ウェブ上の講座には疑わしいものが相当数あり、多くは誤った指導を受けて、体裁上のFMEAで終わってしまいます。数あるFMEAセミナーには「故障、故障モード、不良の区別が分からない」という、全くデタラメなの講師も多数います。

 受講すると、「偽の講師」の判別がつくようになります。考える力を身につけた上でFMEA/FTAに進めば、正しい理解が素早く得られます。

講習会風景

 本セミナーは白紙から始まります。従って、初心者の方、また経験者でも疑問を抱いている方が参加されることを念頭に解説を進めます。

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