故障の木解析（FTA）とは？FMEAとの違いや手法について解説

1. 故障の木解析（FTA）とは

FTA【故障の木解析】（Fault Tree Analysis）とは製品の故障、およびそれにより発生した事故の原因を分析する手法です。これは、機器の信頼性や安全性を高めるための目的として利用されます。また、故障発生頻度の定量的な分析のために、潜在危険を論理的にたどり原因の調査や、それぞれの危険の発生確率を評価する目的として使用されることもあります。製品の安全性や信頼性向上を行うため、また消費者や使用者が安全に使用するために製品の安全性改善にも利用されます。FTAでは、製品の悪い挙動を最初に想定します。その想定に基づいて起こりうる事故や故障に至った道すじを、発生する確率と一緒に、故障の木図（FT図）で表現して分析も行います。

（１）故障の木解析を行うメリット

FTA（故障の木解析）は、システムの故障原因を視覚的に分析する手法です。主なメリットは、故障の原因を体系的に特定できることです。これにより、リスクを評価し、対策を講じる際の優先順位を明確にできます。また、複雑なシステムの理解を深める助けにもなり、チーム内でのコミュニケーションを促進します。さらに、FTAは予防策の策定や改善活動に役立ち、コスト削減や安全性向上にも寄与します。結果として、信頼性の高いシステムの構築が可能になります。

（２）故障の木解析で用いられる記号

故障の木解析（Fault Tree Analysis, FTA）は、システムの故障原因を視覚的に分析する手法です。この手法では、特定の故障イベントに至るまでの原因を階層的に示すために、いくつかの記号が使用されます。これらの記号を用いることで、複雑なシステムの故障原因を体系的に整理し、リスク管理や改善策の検討に役立てることができます。

・基本事象（Basic Event）: 四角形で表され、システムの故障を引き起こす最も基本的な要因を示します。これらは直接的な故障や人的エラーなどです。

・中間事象（Intermediate Event）: 丸で表され、基本事象や他の中間事象からの影響を受けて発生する故障を示します。

・論理ゲート: 故障の原因を結びつけるための記号です。主なものには以下があります。

　　 ANDゲート: 丸の上に「×」があり、すべての入力事象が発生した場合にのみ出力事象が発生します。
　　 ORゲート: 丸の上に「+」があり、いずれかの入力事象が発生すれば出力事象が発生します。

・トップ事象（Top Event）: 故障の木の最上部に位置し、解析対象となる主要な故障事象を示します。

・条件事象（Condition Event）: ひし形で表され、特定の条件が満たされた場合にのみ影響を与える事象です。

2. FT図と特性要因図　

Fault Tree Analysis（FTA）と特性要因図（フィッシュボーンダイアグラム）は、リスク管理や問題解決のための重要なツールですが、それぞれ異なる視点からアプローチします。FT図は、システムの故障や不具合の原因を階層的に分析する手法です。トップイベント（主要な故障や問題）を中心に、その原因となる事象を論理的に展開していきます。ANDゲートやORゲートを用いて、原因の関係性を視覚的に示すことで、どの要因が故障に寄与しているかを明確にします。一方、特性要因図は、問題の原因を特定するためのブレインストーミング手法で、主に「人」「機械」「材料」「方法」「環境」などのカテゴリに分けて要因を整理します。これにより、問題の根本原因を探ることができます。両者の関係性としては、FT図が特定の故障に対する原因分析を行うのに対し、特性要因図はより広範な問題の原因を探るための手法である点が挙げられます。特性要因図で洗い出した要因をFT図に落とし込むことで、具体的な故障のメカニズムをより深く理解することが可能になります。このように、両者は補完的な関係にあり、効果的なリスク管理や問題解決に寄与します。

3. FTA（故障の木解析）とFMEA（故障モード影響解析）の違い

FTA（故障の木解析）とFMEA（故障モード影響解析）は、どちらもリスク管理や故障分析に用いられる手法ですが、アプローチが異なります。FTAは、特定の故障や事故の原因を特定するために、トップダウン方式で分析を行います。まず、システムの最上位の故障を定義し、その原因となる要因を階層的に掘り下げていくことで、故障のメカニズムを視覚的に示します。主に論理ゲートを用いて、故障の原因を明確にすることが特徴です。一方、FMEAはボトムアップ方式で、各構成要素やプロセスの潜在的な故障モードを特定し、それがシステム全体に与える影響を評価します。各故障モードの発生確率や影響の重大性を評価し、リスク優先度数（RPN）を算出して、対策を講じる優先順位を決定します。要するに、FTAは故障の原因を探る手法で、FMEAは故障の影響を評価する手法です。それぞれの特性を活かして、効果的なリスク管理が可能になります。

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4. 故障の木解析のポイント

目的を明確にする
FMEAも併用する
発生要因の漏れや重複がないようにする

（１）目的を明確にする

故障の木解析の目的は、特定の故障イベントに至るまでの因果関係を視覚的に示し、潜在的なリスクを特定することです。これにより、設計段階での問題発見や、運用中のトラブルシューティングが容易になります。また、リスク評価や安全対策の優先順位付けにも役立ちます。FTAは、複雑なシステムの信頼性向上やコスト削減に寄与し、最終的には安全性の向上を目指す重要な手法です。

（２）FMEAも併用する

故障の木解析（FTA）と故障モード影響解析（FMEA）は、リスク管理において相補的な手法です。FTAはシステム全体の故障原因を視覚的に示し、特定の故障イベントに至る経路を分析します。一方、FMEAは各構成要素の故障モードとその影響を評価します。両者を併用することで、FTAで特定した故障原因に対してFMEAで詳細な影響分析を行い、リスクの優先順位を明確にできます。これにより、効果的な対策を講じることが可能になり、システムの信頼性向上に寄与します。

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（３）発生要因の漏れや重複がないようにする

Fault Tree Analysis（FTA）では、システムの故障原因を体系的に特定することが重要です。発生要因の漏れがあると、潜在的なリスクを見逃す可能性があり、対策が不十分になる恐れがあります。一方、重複があると、リソースの無駄遣いや分析の効率が低下します。そのため、要因を洗い出す際には、ブレインストーミングやチェックリストを活用し、各要因が独立しているか確認することが大切です。これにより、より正確で信頼性の高いFTAを実施できます。

5. 故障の木解析の活用事例　

故障の木解析（FTA）は、システムの故障原因を視覚的に分析する手法で、さまざまな分野で活用されています。以下にいくつかの具体的な活用事例を紹介します。

航空宇宙産業・・・ 航空機の安全性を確保するためにFTAが使用されます。例えば、エンジンの故障が発生した場合、その原因を特定するために、エンジンの各部品やシステムの相互関係を分析します。
製造業・・・ 生産ラインでの機械故障を防ぐためにFTAが活用されます。特定の製品が不良品となる原因を特定し、プロセスの改善や設備の更新を行うことで、品質向上とコスト削減を実現します。
医療機器・・・ 医療機器の信頼性を向上させるためにFTAが用いられます。例えば、心臓ペースメーカーの故障原因を分析し、患者の安全を確保するための対策を講じることができます。
エネルギー産業・・・ 発電所や石油プラントなどでの事故防止にFTAが役立ちます。システム全体のリスクを評価し、重大な事故を未然に防ぐための対策を立てることが可能です。

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6. まとめ

故障の木解析（FTA）は、システムの故障原因を視覚的に示す手法であり、特定の故障イベントに至るまでの因果関係を明確にします。これに対し、故障モード影響解析（FMEA）は、各構成要素の故障モードとその影響を評価する手法です。FTAはトップダウンアプローチで、全体の故障を分析するのに対し、FMEAはボトムアップアプローチで、個々の要素から分析を行います。両者は補完的な関係にあり、効果的なリスク管理を実現するために併用されることが多いです。これにより、システムの信頼性向上や安全性確保に寄与します。