品質管理

【品質管理】FTAとは故障の木解析!FMEAとの違いもまるわかり

FTA

今回のテーマは【FTA】

アルファベット苦手…

そんな人も多いでしょう。(笑)

しかし【FTA】は品質管理を行う上で必ず知っておきたい用語です。

合わせてFMEAについても解説していますので、ぜひチェックしてみてください。

 

品質管理におけるFTAとは?

FTAとは、「故障の木解析」と呼ばれ、略称は【Fault Tree Analysis】です。

米国BELL研究所のH.A WATSONが考案し、1965年ボーイング(BOEING)社により完成された解析方法と言われています。

初めに望ましくない事象を定義し、その事象を発生させる要因を摘出する手法で、【トップダウン解析手法】とも呼ばれていますよ。

またシステムの故障を発生させる事象との因果関係を論理記号を利用して、木の枝のようなFT図(Fault Tree Diagram)をつくります。(以下、図解参照)

FT図の概念

事象 基本事象などの組み合わせによって起こる個々の事実
ORゲート(オアゲート) 入力事象のうち、いずれかひとつが存在するときに出力事象が発生する(論理和)
ANDゲート(アンドゲート) すべての入力事象が共存するときのみ出力事象が発生する(論理積)
基本事象 これ以上は展開されない基本的な事象

さらに各事象ごとの故障率を割り当てていくことで、システムに悪影響をお呼びしている事象を抽出していく方法とも言えます。

 

 

【品質管理】FTAとFMEAの違い

FTAと合わせて知っておきたいのが【FMEA】です。

FMEAとは、品質管理などにおける【故障モード影響解析】のことであり、一般的には「ボトムアップ法」と呼ばれています。

Failure Mode and Effects Analysisの略です。

アメリカのグラマン社が新しいジェット戦闘機の開発において、油圧機器を用いた操縦システムの信頼性を評価する方法として、この解析方法を採用したと言われています。

大きな問題をはっせいさせる要因がどこに潜んでいるのかを摘出する手法で、故障率の高い故障モードを設計変更により未然に除去することができます。

FTA FMEA
初めに望ましくない事象を定義し、その事象を発生させる要因を摘出する手法で、【トップダウン解析手法】とも呼ばれている

各事象ごとの故障率を割り当てていくことで、システムに悪影響をお呼びしている事象を抽出していく方法

故障の木解析:Fault Tree Analysisの略称

品質管理などにおける【故障モード影響解析】のことであり、一般的には「ボトムアップ法」と呼ばれている

大きな問題をはっせいさせる要因がどこに潜んでいるのかを摘出する手法で、故障率の高い故障モードを設計変更により未然に除去することができる

Failure Mode and Effects Analysisの略称

【関連記事★もっとくわしく】

FMEAとは故障モード影響解析!FTAとの違いもサクッと解説

 

FTAのFT図と信頼性ブロック図との関係(故障率の計算)

品質管理では、FTAは信頼性工学のなかに分類されます。

そしてFT図は直列系信頼性ブロック、並列系信頼性ブロックとの間には以下のような関係があります。

直列系信頼性ブロック 並列系信頼性ブロック
直列の関係

FT図では事象はORゲートで結ばれている

並列の関係

FT図では事象はANDゲートで結ばれている

直列 並列

ここでそれぞれ、故障率や信頼度の計算をしてみましょう。

信頼度について確認したい方は以下の記事をごらんください。

信頼度の計算方法をかんたん伝授!求め方がすぐわかる

 

直列系システムの信頼度とFT図

【ORゲートのFT図】

 FT図(OR)

ブロックAの故障率を0.01(信頼度0.99)

ブロックBの故障率を0.02(信頼度0.98)

ただし故障確率=1-信頼度とすると、信頼性ブロック図では

直列系システムの信頼度=0.99×0.98=0.9702

 

FT図では、

直列系システムの故障確率=1-(1-0.01)×(1-0.02)=0.0298

となります。

また信頼性ブロック図で計算した直列系システムの信頼度とFT図で計算した直列系システムの故障確率を足し合わせると、以下のとおりです。

0.9702+0.0298=1.000

並列系システムの信頼度とFT図

【ANDゲートのFT図】

FT図(AND)

ブロックAの故障率を0.01(信頼度0.99)

ブロックBの故障率を0.02(信頼度0.98)

ただし故障確率=1-信頼度とすると、信頼性ブロック図では

並列系システムの信頼度=1-(1-0.99)×(1-0.98)=0.9998

 

FT図では、

並列系システムの故障確率=0.01×0.02=0.0002

となります。

また信頼性ブロック図で計算した並列系システムの信頼度とFT図で計算した並列系システムの故障確率を足し合わせると、以下のとおりです。

0.9998+0.0002=1.000

 

以上です。

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ありがとうございました。

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