故障モード影響解析FEAのやり方

BY admin
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我々が行うすべての行動にはある程度の不確実性があり、したがってそれはリスクを伴っています。 リスクとは不確実性の影響であり、その影響はポジティブなもの（チャンスと呼ぶ人もいます）とネガティブなものがあることは既に述べました。

リスクマネジメントにはいくつかのツールがありますが、その一つが故障モード影響解析です。

本日はFEAの概念、メリットとデメリット、FEAにはどんな種類があり、どのようにして行われるかを構成するステージも含めてお話したいと思います。 もちろん、実践的な事例も紹介しますので、その後、ご自身で故障モード影響解析を行う際の参考にしてください。

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Let’s starting!

故障モード影響解析とは

頭文字をとってFMEA（Failure Mode and Effects Analysis）とも呼ばれ、故障モード影響解析とは、潜在する故障の分析に基づいてリスクを検出し、故障の発生防止や品質向上のための行動を実行可能にする手順と定義されます。

それでも概念がよくわからない場合は、それぞれの単語を分解してみましょう：

  • 分析：プロセス、製品、システムの要素を詳細に検討すること
  • モード：障害が発生する方法
  • 影響：障害がもたらす結果
  • 失敗：失敗がもたらすもの。

したがってFEAは、システム、製品、またはプロセスがどのように失敗しうるか？ 次に何が起こるか？

FEA Analysisの利点と欠点

リスクマネジメントと品質向上のための多くの技術の1つとして、他と比べて利点と欠点で区別できるようになります。

FEA解析の効果や利点はたくさんありますが、私はすべて次の4つに当てはまると考えています：

  • プロセスの有効性を高める：少ないリソースで目的を達成する
  • メンテナンスコストやエラーに伴うコストを削減する。
  • 欠陥のある製品やサービス、または要件を満たさないものを受け取るのを防ぐことにより、顧客満足度を向上させる。

見てわかるように、これらは非常に重要な利点です。

他の著者もFEAの欠点を指摘していますが、私はそれを制限と呼びたいのですが、そのうちのいくつかは非常に技術的なものです。 9335>

  • 重大性、発生、検出要因に基づくランク付けは等しく重み付けされるため、例えば重大性の高い故障モードは、故障の重大性からすれば是正処置を優先的に実行すべきにもかかわらず、NPRが低くなってしまうことがあります。
  • 故障モード影響解析の成功は、解析対象の製品、プロセス、システムに関するメンバーの経験や知識によって決まります。
  • NPRの数学的計算は、重症度、発生率、検出率のばらつきに敏感であるにもかかわらず、同じ値のNPRを生成することができる。
  • NPRは安全性に関わるリスクに限定しており、経済性など他のリスク要因は考慮していません。

FEAの種類

故障モード影響解析の適用アプローチにより、FEAには様々な種類が存在します。 FEAの手法はプロセス、製品、システムに適用できることは既に述べました。

System FEA (SFMEA)

Software Failure Mode and Effect Analysis（ソフトウェア故障モード影響解析）です。 頭文字のSは、それを物語っている。 ソフトウェア開発において、異なる構成要素（機能、ユーザーインターフェース、メンテナンスなど）に互換性があり、期待通りに動作することを確認し、起こりうる不具合を防ぐことを目的とした分析です。

Design FEA (DFMEA)

Design Failure Mode and Effects Analysisの略称。 私は、製品FEAと呼ぶのが好きです。 8006>

Process FEA (PFMEA)

Process Failure Mode and Effects Analysisの略で、製品やサービスの新規設計や変更におけるリスクを特定するための分析です。 PFMEAは、プロセスの各段階を調査し、さまざまな原因によるリスクや不具合を特定します。最も一般的なのは、このIngenio Empresaですでにお話した有名なM（Manpower、Material、Machine、Measurement、Environment）です。

How to do PFMEA

PFMEAを行う段階や特定のステップ数は定義されていません。 著者によって方法論は異なりますが、どれも同じものをベースにして、同じものを導いています。

本の製造工程を通してFEAの例を説明します。

Step 1: Application object and prior information

システム、プロセス、製品に介入するには、図、仕様、設計図などの事前情報なしには不可能です。 このステップでは、プロセスや製品の場合は実行されるアクティビティ、システムの場合は部品のマッピングが必要である。

例えば、洗濯機の新しいモデルの製造には、すでに作成され販売されている既存のものを変更するよりも多くの情報が必要かもしれません。

別の例：すでに確立したプロセスでは、それを構成する活動をマップまたは図にすることが必要でしょう。 フローチャート、SIPOC、フローチャートなどすでに実装されているツールは、まず最初に使うのにとても便利です。

注：適用対象とは、FEAが適用されるシステム、製品、プロセスを指します。

本の製造工程の例の続きです。

シノプティックフローチャートの例
シノプティックフローチャート

ステップ2：チームの結成

アプリケーションオブジェクトに関する知識を持つチームなしではFEA分析を行うことはできません。

チームリーダーがいれば、チーム全員がMEAの知識を持っている必要はないので、推奨します。 このリーダーは、会議を指導し、分析を文書化する人物となるため、方法論に関する深い知識が必要です。

適用対象の段階とそれに関する経験に応じて、チームに異なるプロフィールを持たせることが必要な場合があります。 例えば、乳製品の製造にはオペレーションスタッフ、輸送にはロジスティックスタッフが必要です。

ステップ3：項目の記述

分析する項目の記述は、どの視点を使うかで違ってきます。

  • コンポーネントの観点では、機械の各コンポーネント（冗長性）をFEA解析の対象とします。
  • 故障要因の観点では、故障の分類に従って故障を検出することを試みます。 例えば、顧客や作業者の健康に影響を与えるものは、健康要因に関連する故障として分類されます。
  • 一連の活動の観点では、製品やサービスのトレーサビリティにおいて、潜在的な故障を特定するためにアクティビティマップを使用します。
例えば、旋盤について話す場合、部品または故障要因の観点で使用することが可能です。 旋盤を構成する要素であるベッド、心押台、ツールホルダーを分析します。 故障要因では、旋盤を使用する際に作業者の健康や製品品質に関連する故障がどのように発生するかを分析する。

項目の記述は、通常シーケンスを使用して行われる。 他の視点を使うことも推奨されます。

この例では、活動のシーケンスを使用します。

List of book manufacturing process activities

Step 4: Determine failure modes

このタイプの分析では、最初に得られるものはすでに発生した故障モードです。

次のステップは、ステップ3のさまざまな観点から、潜在的な故障モードを特定することである。 失敗モードとは、製品、プロセス、またはサービスが要件を満たせないときの方法を意味します。

例えば、

  • プロセスの観点からの失敗は、次のようなものでしょう。 素材重量の調整のスケールアウト
  • 製品の観点からの不具合は、以下のようなものが考えられます。 右足に椅子の汚れがあります。
  • システムの観点からの障害は、過度の要求によるソフトウェアのクラッシュです。

例のプロセスにおける故障モード：

故障モードを持つ活動 例AMEF

ステップ5：故障モードの影響の決定

特定された故障モード（潜在的なものと既に発生したもの）のそれぞれについて、それが発生する効果を決定しなければなりません。

例えば、

  • 潜在的な失敗：材料重量の調整によるスケールアウト
  • 潜在的な影響：材料重量が顧客と合意した通りではない

影響を決定する際に、下流または致命的な影響ではなく、直接的な影響に焦点を当てることが重要です。 バランスが悪いと、材料がお客様のもとに届いた場合、お客様の不満につながる可能性がありますが、それは即効性のあるものではありません。

Chart with activities, failures and effects Example FEA

Step 6: Severity rating

重要度としても知られ、重要度は通常1～10のスケールで評価され、1が無視でき、10が壊滅的であるとされます。

次の重大度表は、評価を割り当てる際の指針となります：

MEFA 重大度スケール

故障モードが複数の影響を持つことは可能なので、最大の重大度を生む影響を検討してください。

この例では:

深刻度、故障モード、アクティビティによるチャート FEA EXAMPLE

Step 7: 原因の特定

それぞれの故障モードに対して、それを発生させる原因を特定しなければなりません。 石川ダイアグラム、パレート図、5 Whyなどの原因分析ツールは非常に便利です。

潜在的なリスクの原因を見つけることで、活動が良い結果を生む可能性が高くなるので、このステップは非常に重要です。

これまで説明してきたFEA例の原因：

原因と故障モードの表 FEA例

ステップ8：発生率

ここで発生率または頻度を決定しますが、これは単に指摘した原因に対して故障が起こる推定確率のことです。 深刻度と同様に、発生率も通常1から10までの尺度でランク付けされ、1は非常に起こりにくく、10は避けられないとされる。

発生率の目安は:

今回取り上げる例にもたらされた発生:

発生、原因、故障モードの表 例 FMEA

Step 9: Identify controls

すでに指摘した原因から、今度は制御を特定します。 統制とは、障害が発生し、顧客や顧客のプロセスに到達することを防ぐために現在採用されている手順、行為、メカニズム、またはテストを意味します。

統制は、1）障害が発生した後、顧客に到達する前に検出する、2）原因の発生を防ぐ、または3）原因の発生の可能性を低減することを目的としている場合があります。

例：

制御、原因、故障モード例FEA

ステップ10：制御検出度の評価

ここで、各制御に検出度を割り当てます。つまり、識別した制御が原因またはその故障モードが発生後かつ顧客に届く前にどれだけ検出できるか推定しようと考えています。 また、1～10で評価し、1が故障が確実に検出される管理、10が検出されないことが確実な管理であるとしています。

イメージ図:

次のイメージ図では、コントロールの検出度を添付しています:

原因、コントロール、検出度の表 FEA例

ステップ11：優先リスク番号（PRN）の算出

優先リスク番号は重要度、発生、検出度を掛け合わせて求めます。

NPR = 重大さの度合い * 発生の度合い * 検出の度合い

リスク優先度番号は、故障モードとその原因に優先順位をつけるために算出されます。

NPR チャート例 FEMEA

Step 12: Taking Actions

最後のステップは、アクションを起こすことです。 これらのアクションは、重大性や発生を減らすために設計やプロセスを変更することを目的としている場合があります。 また、検出の程度を高めるための追加的なコントロールである場合もあります。 言い換えれば、行動は失敗、原因、またはコントロールに焦点を当てることができる。

行動の有効性は、その計画によって大きく左右される。 そこで、5W＋2Hなどのツールが活躍します。 最低限、定義しておく必要があります。

  • 何を行うか
  • 責任者
  • 時間
  • 必要リソース
  • 場所

しかし、FEA文書でこのすべてを詳述する必要はないでしょう。

NPR 計算例 MEFA

Step 13: 新しい NPR

アクションを実行するたびに、新しい NPR を計算し、アクションが有効だったかどうかを判断することが有用です。 ある行動が有効であったと言えるのは、その行動が開かれた結果が達成されたときである。 したがって、NPRが低下すれば、その措置は有効である。

New NPR AMEF

AMEFの例

ここまでくると、故障モード影響解析の例として使っている本の作り方は次のようになります。

Failure Mode and Effect Analysis

AMEF解析を行う場合

故障モード影響解析には意欲があるだけでいいのですが、そのためにはどうすればいいでしょうか？ 適用したところが動的に更新される解析なので、FEAを行う時間は決まっていません。

  • リスク分析を必要とするマネジメントシステムの導入
  • 顧客の要求による、例えば、サービスの継続性を保証する必要がある場合
  • 新しい製品、サービス、プロセスまたはソフトウェアの設計などです。
  • 生産工程またはサービス提供における繰り返されるエラー。
  • 保守プログラム。
  • プロセス文書。

FEAの例を含むフォーマットのダウンロード

故障モード影響解析の例を行うために構築したフォーマットのダウンロードはこちら

Source:Liu, Hu-Chen. (2016). FMEA：不確定性理論とMCDM手法の活用。 Springer SIngapore, ed 1.

Neufelder, A. M. (2010). ソフトウェア故障モード影響解析の概要。 2020年7月25日、http://www.softrel.com/fmea%20overview.pdf

Bellovi, M. (2004)より取得しました。 NTP 679：故障モードと影響解析。 FMEAです。 2020年7月25日、https://www.insst.es/documents/94886/326775/ntp_679.pdf/3f2a81e3-531c-4daa-bfc2-2abd3aaba4ba

Zuñiga Rodríguez, A. (January 31, 2018)から取得しました。 故障モード解析とその影響 FMEA：故障モードの優先順位付けを改善するためのアプローチ。 2020年7月25日、http://planetrams.iusiani.ulpgc.es/?p=2940&lang=en

より取得。