The inverse problem helped me to understand ”FTA” better.

Apply FTA and FMEA to design and implement safety system
　

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『逆問題の考え方：BLUE BACKS」にめぐり合って、FTA、 FMEAの世界が広がりました。原因から結果を予測するのが順問題、結果から原因を探るのが逆問題。

さて、FTAは順問題、逆問題？のどちらでしょうか？　FMEAはどちらでしょうか？

たとえば、新しいルールを職場に導入したとき、職場内の雑談やミーティングの会話から、そのルールがどれくらい広まっているかを知ることができます。原因（入力）から結果（出力、観測）を探すのが順問題です。一方、新ルールの浸透状況を知るために、いつもより現場のコミュニケーションを増やし、水面下はどうなっているのかを探ります。「新ルールは理解されていそうだ」あるいは「部分的にしか理解されていない」といった状況を知って、「なぜ？なぜ？．．」と 5Whyで深掘りしていく結果から原因をたどるのが「逆問題」です。単に結果から原因を知るだけでなく、「なぜそうなったのか」を深堀し解き明かす、シャーロック・ホームズやハリー・ポッター、ポアロのような謎解きに似ています。

出力（例えば事故、故障、災害）から入力（原因や背景要因）を推測し、さらに入出力の関係性を推定する。そして、実際に発生した災害の調査は、その事実関係を分析・評価・検証する。逆問題は（ inverse problem）、特定の現象に注目し、観測データからその原因や現象を左右するパラメータなどを見つけ出す方法。

FMEAは、部品やネジ、ばね、電子素子といった入力（原因）から、機器の故障や損傷、ひび割れ、歪み、変形、腐食、隙間によるガタ、摩耗などの出力（結果）を導き出す手法です。これは順問題（forward problem）と呼ばれ、特定の現象に着目し、原因となる入力から結果や応答を推定する解析方法です。

FTA手法もFMEA手法も、信頼性や保全性、安全性、経済性などの「品質」特性に影響を与える機器や部品の故障要因を見つけ出すための手法です。
FTA手法は、望ましくない特定の品質特性を頂上事象（トップイベント）として設定し、その原因となる機器や部品の要因を探る手法です。FTAの実施: システム全体の安全目標を定義し、そこから時間や物事の起源、あるいは過去の出来事やデータなどに向かって戻って事故の根本原因を解析します。
FMEA手法は、複数の品質特性に大きな影響を与える機器や部品の故障モードを解析し、不具合を事前に特定して対応するための方法です。FMEAの実施: まず、製品やシステムの構成要素（部品や機能）に着目し、考えられるすべての「故障モード」と、それがシステムに与える「影響」を洗い出し、段階ごとで、個々の故障が引き起こす可能性のある危険な状態（ハザード）を特定します。

FTA 手法は　逆問題（ inverse problem）

不具合結果のテーマを「頂上事象」として設定します。まずシステムや機器に起こる望ましくない事象（予想される不具合や、事故・災害調査で明らかになった事故）を頂上事象とします。そこから段階的に「なぜ、なぜ、なぜ…」と繰り返し問いかけ、下位レベルの異常事象を探求しながら根本原因（真因）に行き着くまで続けます。FTA図を作成しながら原因（真因・根本原因）を深掘りするこの手法は、「トップダウン手法」とも呼ばれます。

FTA（Fault Tree Analysis）

アプローチ: トップダウン

概要: 製品の重大な故障（トップ事象）を一つ設定し、その故障が発生するための原因を論理的なツリー構造で分解・分析します。

適しているケース: 既存のトラブルの原因究明や、特定の故障に至る論理的な経路を特定するのに適しています。

FMEA手法は　順問題（Forward Problem）

逆問題（ inverse problem）のwikipediaに順問題も載っています、ごらんください。

機器や部品の機能に大きな品質影響を与える問題の要因や、それらの原因が潜む場所を特定し、故障モードのデータを抽出する。そして、その故障モードの発生が予測された際にサブシステムやシステム全体に与える品質への影響を、ワークシートを使って分析評価し、重要な故障モードを見つけ出す手法、これを「ボトムアップ手法」と呼ぶこともある。

FMEA（Failure Mode and Effects Analysis）

アプローチ: ボトムアップ

概要: 個々の部品や材料などの「故障モード」（例：断線、摩耗、折損）を洗い出し、それぞれが製品全体に与える影響を分析します。

適しているケース: 新しい製品やシステムの開発段階で、未知の故障や事故を事前に網羅的に洗い出すのに有効です。

FTA手法とFMEA手法の解析の違い:目で見る、下表をごらんください。

特徴	FTA	FMEA
アプローチ	トップダウン	ボトムアップ
分析の起点	特定の重大な故障事象（トップ事象）	個々の部品・コンポーネントの故障モード（ボトム）
分析の流れ	トップ事象 → 原因の掘り下げ	故障モード → システム全体への影響
主な目的	原因と発生経路を論理的に特定する	未然に防ぐためのリスクを網羅的に洗い出す

コラム：故障率は一般的に小さい・低いことが多い、特に個々の部品の故障率は、100万個あたりの故障数または工学表記10^-6レベルで表されます。例えばデバイスの故障率（Failures In Time、FIT）は、10億（10⁹）デバイス時間の動作で予想される故障の数で、たとえば、1000個のデバイスで100万時間や、100万個のデバイスで1000時間など、さまざまな組み合わせが考えられ半導体で多く使用されている。故障率についてWikipediaを参考にしてください。

ここから、ＦTA手法、FMEA手法の結果をつかう

安全性設計技術

安全設計技術はプラントだけでなく、家電製品や自動車、公共交通の設備・装備など利便性の高い製品の使用中に安全問題が発生しないようにします。製造物責任の観点から、安全上の問題を使用者・消費者に与えないように未然に事故防止をします。また、安全に関わる故障・事故が起きた際に、非常事態の拡大及び事故の拡大防止を図ります。

安全設計技術は、事故防止技術と非常時の事故拡大防止技術に分けられます。事故防止技術では、まず製品故障を防ぐために信頼性設計技術を使用します。さらに、製品故障の原因を取り除き、万一事故が起きた場合には被害を最小限に抑えるため、「非常事態・事故拡大防止技術」として非常用電源設備や警報装置、誘導装置などの設置を検討します。

製造物責任と製品安全

1994年6月に制定された製造物責任法では、製品の欠陥によって使用者が受けた損害に対し、製造業者が賠償責任を負います。製品の欠陥には、①設計上の欠陥、②製造上の欠陥、③警告や表示上の欠陥があり、①と②の欠陥を防ぐためにはFTA手法が活用できます。

製造物責任予防（PLP：Product Liability Prevention）は2つに分けられます。ひとつは製品安全（PS：Product Safety）、もうひとつは製造物責任防御（PLD：Product Liability Defense）です。製品安全のために信頼性活動を行い、欠陥による安全性に関わる事故を防ぐことは重要です。企業の命運を握っています。

そのために、

安全性設計方針

安全設計方針を確立する必要があります。ちなみに、安全設計方針を見たことはありますか？

安全設計の目的は、製品使用時にその製品による安全上のトラブルを防ぎ、万が一故障した場合でも影響を最小限に抑えることです。

安全性に関わる事象には、人の死亡、製品の損傷・損害、さらに環境などへの社会的な損害があります。リスクについてはこれまで別稿で詳しく述べていますので、ここでは簡単に触れることにします。

リスクは、故障の発生確率とその影響度を掛け合わせたもの、つまり、起こり得る故障について、その重要度を評価（アセスメント）します。リスクマネジメントについてISOホームページを参照ください。

安全設計の基本方針について以下を参考にしてください。

（1）安全設計は、製品のライフサイクル全体を通じてリスク低減を考えること。設計段階では、信頼性や保全性、ヒューマンエラー、安全性に関わる故障が発生しないよう全ライフサイクルフェーズにわたりフェーズごとに検討する。運用段階の寿命末期には、安全を確保するために製品の保全管理や保全支援が重要になります。寿命末期は機器や部品が劣化しやすく、重大事故が起こりやすい時期であるため、製品を適切に保全・維持することが欠かせません。

（2）リスク低減は安全優先で考えること．
・最小リスクとなる設計.
・リスクを許容レベルまで低減する安全装置の設置.
・警報装置.
・上記3項目に関するヒューマンファクターの検討とその対策。
・安全操作運転手順書，非常時手順書の作成.
・避けられないリスクの一覧作成。
・故障影響の長時間の防止.

（3）リスク低減は次の事項を検討する．
・発生頻度と影響に基づくリスク評価.
・影響度の分類.
・危険状態（ハザード：望ましくない影響を引き起こす可能性がある状態）の分類.
・故障発生の防止方法の検討、評価.

（4）コストとのバランスを考える。

リスク低減策は、複数の設計案の中から、故障の重要性やリスク発生の頻度、防止にかかるコストとのバランスを踏まえて選ぶ。

あとがき

取扱いや、不注意などによる製品の故障により、異常な運転となり事故となることがあります。人的災害・傷害，焼損，感電などを防止する設計上の配慮を是非してください。安心して取り扱いが出来ます。さらに加工作業、組立作業、品質検査、出荷・保管作業の安全確保を忘れないように！！ﾈ。ヒヤリハットもFTAを使って原因追及ください。