FMEAとは。故障モード影響解析ガイド

競争の激しい市場では、問題と異常を早期に特定することが極めて重要です。お客様は、製造メーカに高い期待を寄せており、品質と信頼性を実現できないと、代償が大きくなる可能性があります。1950年に開発されたFMEA (故障モード影響解析)は、故障のリスクを低減し、製造プロセス全体で高品質を維持する最も効果的な方法の1つです。この記事では、FMEAとは何か。FMEAの種類、FMEAの実施方法に加え、是正処置をいつ取るかについて、より詳しく説明します。

FMEAとは？

FMEA(故障モード影響解析)とは、構造化した定性的アプローチで、製造メーカが使用して、リスクを予防的に識別し、故障を予測し、故障が製品の性能、安全、顧客体験にどのように影響するかを理解します。FMEAは、生産現場か現場で問題が発生するのを待つのではなく、チームが製品かプロセスを段階的に評価し、どこでどのように故障する可能性があるか、さらに、その故障がどれほど深刻で、頻繁に発生するか、検出可能であるかを明らかにできるようにします。

FMEAは、潜在的な問題を強調するだけでなく、各故障モードの背後に潜む可能性がある原因を概説し、それぞれが発生する可能性を評価します。製造メーカは、これで、潜在的な影響に基づいてリスクに優先順位を付け、異常がお客様に到達する前に、是正処置を実施できるようになります。

FMEAは、設計、材料、プロセスとワークフローを詳細に調査することで、エンジニアリング、品質と運用チーム全体で、より多くの情報に基づいた意思決定をサポートします。その結果、さまざまな測定可能なメリットが得られます。例えば、廃棄物とスクラップの削減、生産の中断の低減、保証コストの低減、法規制の遵守強化、顧客満足度の向上に加え、最終的には利益率の向上などです。

FMEAの主要コンポーネント

1. 故障モード

これは、製品、コンポーネントかプロセスステップが故障する可能性がある具体的な形態のことです。故障モードは、何が問題を引き起こすかを示します。例えば、材料の異常、不適切な組立てか誤った測定などです。

2. 故障の影響 

各故障モードの結果をキャプチャします。影響は、軽微な性能問題から、重大な安全リスクか完全なシステム故障まで、多岐にわたります。チームは、影響を理解することで、潜在的な各問題がどの程度深刻であるかを評価することができるようになります。

3. 故障の原因 

チームは、各故障モードについて、根本原因を識別します。これには、設計上の欠陥、不十分な制御、環境条件、オペレータのエラーか、プロセスの変動を含む場合があります。

4. 重大度(S) 

重大度は、故障が発生した場合に、影響がいかに深刻であるかを測定します。通常は、スケール(例えば、1～10)でスコアリングし、数値が高いほど、より深刻な結果であることを示します。

5. 発生頻度(O)

発生頻度は、故障が発生する可能性を反映します。このスコアも、履歴データ、専門知識、またはプロセス能力に基づいてランク付けします。

6. 検出(D)

検出は、故障がお客様に到達する前に識別する可能性を示します。検出能力が低いとスコアが高くなり、リスクが高くなることを示します。

7. リスク優先度番号(RPN)

RPNは、重大度、発生頻度と検出のスコアを乗算して算出します(RPN = S × O × D)。チームは、これで、どの問題に最初に注意を払う必要があるかについて、優先順位を付けることができます。方法論の中には、RPNではなくアクション優先度(AP)を使用するものもあります。

8. 推奨する処置 

チームは、リスクの高い項目に基づいて、重大度を低減し、発生の可能性を低減しするか、検出を改善するための処置を開発します。これには、再設計、プロセス調整、管理の改善、新しいテスト方法などを含みます。

9. 責任者と目標期日

チームは、各アクションに対して、実行と説明責任を確認するために、実行責任者と期限を割り当てます。

10. 結果とフォローアップ

FMEAは、改善を実施した後、新しいS、O、Dのスコアで更新します。このステップでは、是正処置の有効性を検証し、FMEAを生きた文書として維持します。

FMEAの適用分野

1. 新製品とプロセスの開発

設計時と初期のプロセス計画時に使用して、潜在的な故障を識別し、コンセプトを精緻化し、より信頼性の高い製品とワークフローを構築します。

2. 品質と信頼性の向上

チームが異常を発見し、スクラップと手直しを削減して、管理を強化し、全体的な製品の信頼性を向上させるのを支援します。

3. 安全性と法規制の遵守

厳格な規格を有する業界に必要な安全評価と文書化をサポートし、リスクを軽減し、コンプライアンスを満たしていることを確認します。

4. 保守と運用の効率

予防保全と予知保全の戦略をガイドすると同時に、ダウンタイムの低減、機器性能の最適化と資産寿命の延長を支援します。

5. 継続的改善と変更管理 

リーン/シックスシグマの取り組みを推進し、構造化した方法を提供して、製品、材料かプロセスの変更中におけるリスクを評価します。
 

DFMEA、PFMEAとFMECA

FMEAを完全に理解するには、さまざまな種類を理解することが重要です。FMEAには、FMEA、PFMEA、FMECAの3つの主要なカテゴリがあります。このセクションでは、それぞれについて、より詳しく説明します。

DFMEAとは？

DFMEA (設計故障モード影響解析)とは、以下に関して、製品固有の誤動作の可能性、製品寿命と安全上の懸念についてより深く調査する解析手法です。

• 材料のプロパティ
• 形状
• 許容誤差
• 他のコンポーネントやシステムとのインターフェイス
• エンジニアリングノイズ：環境、ユーザプロファイル、劣化、システム間相互作用

DFMEAは、エンジニアが製品の問題と異常を早期に検出し、早期に是正できるように支援します。自動車、ソフトウェア、医療など、幅広い業界が採用しています。

PFMEAとは？

PFMEA (プロセス故障モード影響解析)とは、故障の識別に焦点を合わせた解析手法です。故障は、以下に関して、製品品質に影響を与え、特定のプロセスの信頼性を低下させ、お客様の不満につながるか、安全か環境上の懸念を引き起こします。

• 人的要因
• 処理中に従う方法
• 使用する材料
• 使用する機械
• 測定システムが受入れに及ぼす影響
• プロセス性能に対する環境要因

PFMEAは、プロセスの各ステップを詳細に分析し、10点満点でスコアリングすることで、これを実行します。重大度、発生頻度、検出とリスク優先度番号(RPN)に基づいて、スコアリングします。

FMECAとは?

FMECA (故障モード影響致命度解析)とは、定量的故障分析を含み、潜在的な故障、ミッションへの影響と故障の原因の間に、一連のリンクを作成する解析手法です。FMEAとは異なりますが、まだ同じカテゴリに属しています。FMECAは、FMEAプロセスに立脚しており、潜在的な故障を識別するだけでなく、一連の処置を通じて、故障を調査して分離します。FMECAが講じる追加の致命的分析措置は、故障の確率と結果の影響を比較するので、製造メーカは、最も深刻なリスクに焦点を合わせることができるようになります。この重要度解析を実施するには、FMEAが必要です。

FMEAのスコアリング方法

FMEAは、前述のとおり、製品とプロセスの詳細な分析を実施し、重大度、発生頻度、検出とリスク優先度番号(RPN)について、10点満点でスコアリングします。このセクションでは、このスコアリングをさらに詳しく見ていきます。FMEAは、通常、10点満点ですが、場合によっては5点満点のこともあります。数値が高いほど、リスクも高くなります。

FMEAは、以下の変数でスコアリングします。

• 重大度：これは故障が及ぼす影響です。ほとんどの場合、重大度が8を超えると、フォルトツリー解析が必要になります。これは、故障を構成要素に分解して、故障の確率を推定します。
• 発生頻度：これは、故障が発生する可能性です。低いスコアは、10年に一回発生するような故障を表す場合がある一方、高いスコアは、1時間ごとに定期的に発生するような故障を表すことがあります。
• 検出：これは、故障を検出する可能性です。低いスコアは、検出する可能性が高いことを意味します。高いスコアは、問題を識別できない可能性が高いことを意味します。
• リスク優先度番号(RPN)：これは、上記のすべてのスコアで算出したもので、故障に対する全体的スコアを与えます。通常、80 RPNを超える故障のスコアリングには是正が必要で、理想的には、その結果としてRPNが低減することになります。

FMEAを実施する理由は？

FMEAは、故障を早期に検出するために使用する、最も信頼性の高い方法の1つです。一般的に、故障を早期に検出することで、修理が簡単になり、コストも低減できます。FMEAシステムを導入すると、以下のようないくつかの利点があります。

• チームの知識を把握
• プロセスの品質、信頼性と安全性を向上
• 故障を識別する、論理的で構造化したアプローチ
• プロセスの開発時間を削減
• コストを削減
• リスク低減活動を文書化し追跡
• 品質の特性に不可欠なものの識別を支援
• 履歴記録を提供
• 顧客満足と安全性を向上

FMEAのすべてのメリットが実現できるのは、組織が故障を早期に識別し、問題の重大度に基づいて是正処置を実施できるからです。

FMEAはいつ使用すべきですか？

これで、この価値を理解しました。故障モード影響解析(FMEA)をいつ実行することに意味があるのかについても、理解することが重要です。FMEAをいつ実施するかについて、以下の点を検討する必要があります。

• 新しい製品、プロセスか、サービスを設計しているとき
• 既存のプロセスの変更を計画しているとき
• プロセスの品質改善の目標があるとき
• 故障を理解し、それに対する是正処置を講じる必要があるとき

上記のいずれにも該当しない場合でも、プロセスの全期間を通じて、FMEAを定期的に実施することをお奨めします。製品とプロセスの品質と効率を一貫して検証し、最適な結果と顧客満足を達成する必要があります。