研究開発や製品開発では、「作ってみたら不具合が出た」「量産直前に重大な問題が見つかった」「顧客先でトラブルが起きてから原因を調べることになった」ということがあります。
もちろん、開発では未知のことが多いため、すべての問題を事前に完全に防ぐことはできません。しかし、よく起こりそうな不具合や、起きると影響が大きいリスクを早めに洗い出しておけば、対策を打てる可能性は高くなります。
そこで役立つのが、FMEAです。
FMEAは、製品や工程、システムに起こり得る故障や不具合を事前に洗い出し、その影響や原因、対策を整理するためのフレームワークです。日本語では、故障モード影響解析と呼ばれます。
FMEAを使うと、「どこで失敗が起こりそうか」「失敗するとどんな影響があるか」「何を優先して対策すべきか」を整理できます。
特に、研究開発・技術開発では、試作段階、量産準備段階、工程設計、品質保証、顧客評価前などに活用すると効果的です。
この記事でわかること
・FMEAとは何か
・FMEAは何に使うのか
・FMEAの基本的な考え方
・FMEAの使い方
・FMEAの具体例
・関連フレームワークとの違い
最初から完璧に使いこなす必要はありません。まずは「FMEAは起こり得る不具合を事前に洗い出し、対策の優先順位を決めるための型だ」とつかめれば十分です。
FMEAとは？
FMEAとは、Failure Mode and Effects Analysisの略で、日本語では故障モード影響解析と呼ばれます。
製品、部品、工程、システムなどについて、どのような故障や不具合が起こり得るかを洗い出し、その影響、原因、発生しやすさ、検出しやすさ、対策を整理する手法です。
初心者向けに言い換えると、FMEAは「トラブルが起きる前に、起こりそうな失敗を先回りして考える方法」です。
たとえば、新しい製品を開発するときに、「この部品が割れるかもしれない」「この接着部が剥がれるかもしれない」「この工程で異物が混入するかもしれない」「この条件では性能が安定しないかもしれない」といった不具合を事前に考えます。
そして、それぞれについて、次のように整理します。
・どんな不具合が起こるか
・その不具合が起こると何に影響するか
・なぜその不具合が起こるか
・どれくらい重大か
・どれくらい起こりやすいか
・発生前または出荷前に見つけられるか
・どの対策を優先すべきか
一言でいうと、FMEAは製品や工程の不具合リスクを事前に洗い出し、重要なリスクから対策するためのフレームワークです。
FMEAは何に使うのか
FMEAは、開発や製造のリスクを事前に洗い出し、品質トラブルを予防するために使います。
研究開発や技術開発では、新しい材料、新しい構造、新しい工程、新しい使い方に挑戦することが多くあります。そのため、従来品では起きなかった不具合が発生する可能性があります。
FMEAを使うことで、開発の早い段階からリスクを見える化し、設計変更、評価試験、工程管理、検査方法、顧客説明などにつなげられます。
主な用途は次の通りです。
・製品や工程の不具合リスクを洗い出す
・起こり得る故障モードを整理する
・重大なリスクを優先的に対策する
・設計段階で品質問題を予防する
・量産前に工程リスクを確認する
・評価試験や検査項目を決める
・顧客クレームの再発防止を考える
・開発部門、製造部門、品質保証部門の認識を合わせる
・安全性、信頼性、品質の説明材料にする
FMEAは、問題が起こってから原因を調べるためだけのものではありません。むしろ、問題が起こる前にリスクを想定し、予防するために使うことが重要です。
どんな人に向いているか
FMEAは、製品開発、工程設計、品質管理、研究開発に関わる人に向いています。
・新製品開発を担当する人
・試作品の不具合リスクを整理したい人
・量産前に工程リスクを確認したい人
・品質保証や品質管理に関わる人
・製造工程のトラブルを予防したい人
・開発段階で評価項目を決めたい人
・顧客クレームの再発防止を考える人
・安全性や信頼性を重視する製品を扱う人
・設計、製造、品質部門の連携を強めたい人
特に、製品や工程が複雑で、失敗したときの影響が大きい場合に有効です。
たとえば、自動車部品、医療機器、化学品、電子部品、設備、ソフトウェア、業務システムなど、幅広い分野で使えます。
FMEAの基本的な考え方
FMEAの基本は、「故障モード」「影響」「原因」「評価」「対策」を整理することです。
故障モードとは、起こり得る不具合の形です。たとえば、割れる、漏れる、剥がれる、変色する、固まらない、過熱する、停止する、誤作動する、入力ミスが起きる、データが消えるなどです。
影響とは、その故障モードが起きたときに、顧客、製品、工程、安全性、品質、コスト、納期などにどのような問題が起こるかです。
原因とは、その故障モードを引き起こす要因です。設計条件、材料特性、工程条件、作業ミス、環境条件、部品ばらつき、管理不足などが原因になります。
FMEAでは、それぞれの故障モードについて、一般的に次のような観点で評価します。
・重大度：起きたときの影響はどれほど大きいか
・発生度：どれくらい起こりやすいか
・検出度：出荷前や使用前に見つけやすいか
これらを点数化し、リスクの大きさを評価する方法もあります。よく知られているのが、重大度、発生度、検出度を掛け合わせてリスク優先数を出す考え方です。
ただし、初心者は最初から厳密な点数にこだわりすぎる必要はありません。まずは、「重大な影響がある不具合は何か」「起こりやすい不具合は何か」「見つけにくい不具合は何か」を整理するだけでも効果があります。
FMEAの使い方
手順1 対象を決める
まず、FMEAの対象を決めます。
対象が広すぎると、故障モードが多くなりすぎて整理しきれません。製品全体、部品、工程、システム、作業プロセスなど、どこを対象にするかを明確にします。
たとえば、次のように対象を決めます。
・新製品の主要部品
・試作品の接着工程
・量産時の混合工程
・社内システムの申請フロー
・顧客に納入する材料の保管条件
・検査工程の判定方法
初心者は、まず重要な部品や工程に絞って始めるとよいでしょう。
手順2 故障モードを洗い出す
次に、対象に対して起こり得る故障モードを洗い出します。
故障モードは、「何がどう失敗するか」を具体的に書きます。抽象的に「品質不良が起きる」と書くのではなく、「接着部が剥がれる」「膜厚が規格より薄い」「異物が混入する」「硬化不良が起きる」のように表現します。
洗い出しのときは、過去の不具合、クレーム、試作トラブル、類似製品の問題、工程担当者の経験、顧客の使い方などを参考にします。
複数部門で考えることも重要です。研究開発だけでは気づかないリスクを、製造、品質保証、営業、サービス部門が知っている場合があります。
手順3 影響を整理する
故障モードを洗い出したら、それが起きたときの影響を整理します。
影響は、顧客にとっての影響と、社内にとっての影響の両方を見るとよいでしょう。
たとえば、接着部が剥がれる場合、顧客側では製品の破損、作業停止、安全上の問題が起こるかもしれません。社内側では、返品、クレーム対応、信用低下、再検査、補償費用が発生する可能性があります。
影響を整理するときは、次の観点が役立ちます。
・安全性への影響
・製品機能への影響
・顧客作業への影響
・品質保証への影響
・コストへの影響
・納期への影響
・ブランド、信用への影響
・法規制や契約への影響
影響が大きい故障モードほど、優先して対策すべき候補になります。
手順4 原因を整理する
次に、その故障モードがなぜ起こるのかを考えます。
原因は、設計、材料、工程、設備、人、環境、管理方法など、さまざまな観点から洗い出します。
たとえば、「接着部が剥がれる」という故障モードであれば、原因として次のようなものが考えられます。
・接着剤の選定が不適切
・表面処理が不十分
・塗布量が少ない
・硬化温度が低い
・硬化時間が不足している
・使用環境の温度が高い
・相手材との相性が悪い
・保管中に接着剤が劣化している
原因を具体的に書くことで、対策も具体化できます。
手順5 リスクを評価する
故障モード、影響、原因を整理したら、リスクを評価します。
代表的な評価軸は次の3つです。
・重大度：起きたときの影響の大きさ
・発生度：どれくらい起こりやすいか
・検出度：起きる前、または出荷前に見つけられるか
たとえば、重大な安全問題につながる不具合は、発生頻度が低くても重視すべきです。また、発生しやすく、しかも検査で見つけにくい不具合も危険です。
点数化する場合は、1〜5点や1〜10点で評価することがあります。ただし、点数の正確さにこだわりすぎると議論が進まなくなります。
初心者は、まず次のような分類でも十分です。
・最優先で対策すべきリスク
・早めに対策すべきリスク
・監視しながら管理するリスク
・現時点では優先度が低いリスク
重要なのは、対策の優先順位を決めることです。
手順6 対策を決める
最後に、重要なリスクに対して対策を決めます。
対策には、故障を起こりにくくする対策と、故障を早く見つける対策があります。
たとえば、接着部が剥がれるリスクに対しては、次のような対策が考えられます。
・接着剤の種類を見直す
・表面処理条件を標準化する
・塗布量を管理する
・硬化温度と硬化時間を規定する
・耐久試験を追加する
・作業手順書を整備する
・工程内検査を追加する
・保管条件を見直す
対策を決めるときは、担当者、期限、確認方法まで決めることが重要です。FMEAは、表を作るだけでは意味がありません。実際の設計変更、工程改善、試験追加、検査強化につなげてこそ効果があります。
FMEAの具体例
例 新しい樹脂部品を開発する場合
自動車向けの新しい樹脂部品を開発する場合を考えます。
対象は、エンジンルーム周辺で使われる樹脂部品だとします。この部品には、耐熱性、強度、寸法安定性、耐薬品性などが求められます。
故障モードとして、次のようなものが考えられます。
・高温環境で変形する
・取り付け部が割れる
・薬品により劣化する
・寸法が変化して組み付け不良が起こる
・振動で亀裂が入る
・長期使用で強度が低下する
たとえば、「高温環境で変形する」という故障モードについて考えます。
影響は、部品の機能低下、周辺部品との干渉、顧客先での不具合、場合によっては安全上の問題です。原因としては、材料の耐熱性不足、設計肉厚の不足、使用温度条件の見積もり不足、熱履歴評価不足などが考えられます。
対策としては、耐熱グレードの材料を選定する、熱変形温度を評価する、実使用条件に近い耐久試験を行う、設計形状を見直す、といった対応が考えられます。
このようにFMEAを使うと、開発初期の段階でリスクを整理し、必要な評価や設計対策を決めやすくなります。
別の例 社内システム開発の場合
FMEAは、製造業の製品だけでなく、社内システムや業務プロセスにも使えます。
たとえば、社内の契約申請システムを開発する場合を考えます。
故障モード、つまり起こり得る問題として、次のようなものがあります。
・申請内容が入力漏れになる
・承認者が間違って設定される
・添付ファイルが失われる
・差し戻し理由が伝わらない
・承認状況が見えない
・権限のない人が閲覧できてしまう
・システム障害で申請が止まる
たとえば、「承認者が間違って設定される」という故障モードでは、影響として、契約確認が遅れる、本来確認すべき部門が確認できない、法務リスクや知財リスクが見落とされる、という問題が考えられます。
原因としては、申請者が承認ルートを手入力している、部署ごとのルールが複雑、マスターデータが更新されていない、システム上の入力補助が不十分、などが考えられます。
対策としては、承認ルートの自動設定、部署マスターの定期更新、必須チェック、承認者確認画面の追加、差し戻し時のコメント必須化などが考えられます。
このように、FMEAは「失敗が起きたときの影響を事前に考える」ための方法なので、製品開発以外にも応用できます。
具体例でわかるポイント
具体例からわかるポイントは次の通りです。
・故障モードは具体的に書くほど対策しやすい
・影響を考えることでリスクの重大さが見える
・原因を分解すると具体的な対策につながる
・製品、工程、システム、業務プロセスに応用できる
・開発初期に使うと手戻りを減らしやすい
・複数部門で行うと抜け漏れが減る
FMEAは、問題が起きた後に責任を追及するためのものではありません。問題が起きる前に、関係者で知恵を出し合ってリスクを下げるための道具です。
FMEAを使うメリット
FMEAを使うメリットは、不具合やトラブルを事前に予防しやすくなることです。
開発が進んでから問題が見つかると、設計変更、試作やり直し、工程変更、顧客説明、納期遅延など、大きな負担が発生します。FMEAを早い段階で実施すれば、こうした手戻りを減らせる可能性があります。
主なメリットは次の通りです。
・起こり得る不具合を事前に洗い出せる
・重大なリスクを優先的に対策できる
・開発後半の手戻りを減らしやすい
・評価試験や検査項目を決めやすい
・品質トラブルの予防につながる
・部門間でリスク認識を共有できる
・顧客や監査への説明材料になる
・再発防止や設計標準化に活用できる
FMEAは、品質を「検査で守る」のではなく、「設計や工程の段階で作り込む」ための考え方に近いものです。
FMEAを使うときの注意点
FMEAを使うときは、形式的な表作成で終わらせないことが重要です。
よくある失敗例は次の通りです。
・過去のFMEA表をコピーして終わる
・故障モードが抽象的すぎる
・重大度、発生度、検出度の点数付けだけに時間を使う
・対策が「注意する」「確認する」だけで具体性がない
・担当者や期限が決まっていない
・開発、製造、品質保証が一緒に議論していない
・実際の設計変更や工程改善につながらない
・一度作ったFMEAを更新しない
特に注意したいのは、FMEAを「提出資料」にしてしまうことです。FMEAは、完成した表そのものよりも、リスクを議論し、重要な対策を決めるプロセスに価値があります。
また、FMEAは一度作って終わりではありません。試作結果、顧客評価、量産立ち上げ、クレーム情報などを反映して更新することで、より実務に役立つものになります。
関連フレームワークとの違い
FMEAと関連するフレームワークには、QFD、品質表、DOE、パラメータ設計、ステージゲートなどがあります。
QFDは、顧客要求を技術特性に変換するフレームワークです。FMEAが「どこで失敗が起きるか」を考えるのに対し、QFDは「顧客価値を実現するために何を重視するか」を考えます。
品質表は、QFDで使われる道具で、顧客要求と技術特性の関係を整理します。品質表で重視すべき技術特性が分かった後、その技術特性に関わる故障リスクをFMEAで確認する、といった使い方ができます。
DOEは、実験計画法です。複数の要因が結果に与える影響を効率よく調べるために使います。FMEAでリスクの原因が見つかった後、その原因の影響度を確認したり、条件を最適化したりするためにDOEを使えます。
パラメータ設計は、ばらつきや外乱に強い設計条件を見つける考え方です。FMEAでばらつきによる不具合リスクを洗い出し、その後にパラメータ設計で安定した条件を探す流れが考えられます。
ステージゲートは、開発テーマを段階的に評価するフレームワークです。FMEAは、ステージゲートの中で、試作前、量産前、顧客評価前などのリスク確認に活用できます。
FMEAはどんな場面で使うと効果的か
FMEAは、開発や製造で不具合を事前に防ぎたい場面で効果的です。
活用場面としては、次のようなものがあります。
・新製品開発の設計段階
・試作品を顧客評価に出す前
・量産工程を立ち上げる前
・工程変更や材料変更を行うとき
・重要部品や安全部品を設計するとき
・顧客クレームの再発防止を考えるとき
・品質監査や顧客説明の準備をするとき
・社内システムや業務プロセスのリスクを確認するとき
・新規設備や新しい作業手順を導入するとき
特に、「失敗したときの影響が大きいもの」「後から修正するとコストが大きいもの」「顧客や安全に影響するもの」には、FMEAが有効です。
まとめ
FMEAは、製品、工程、システム、業務プロセスに起こり得る不具合を事前に洗い出し、その影響や原因を整理して、重要なリスクから対策するためのフレームワークです。
研究開発や技術開発では、不確実性が高く、思わぬトラブルが起こることがあります。FMEAを使うことで、開発初期からリスクを見える化し、評価試験、設計変更、工程管理、検査方法の検討につなげることができます。
重要なのは、FMEA表を作ることではなく、関係者でリスクを議論し、具体的な対策を実行することです。
まずは、自分の担当している製品や業務について、「起こったら困る不具合」を5つ書き出し、その影響と原因を考えるところから始めてみましょう。
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