FMEAとは｜故障モード影響解析とRPNの計算

この記事でわかること

FMEAの考え方と、設計FMEA・工程FMEAの違い
RPN（影響度×発生度×検出度）の計算とExcelでの求め方
FMEAワークシートの進め方とFTAとの違い

📌 前提知識：信頼性工学の故障率・MTBFを知っておくと理解が深まります

新製品の量産が始まってから不具合が見つかると、対策には大きなコストがかかります。「市場に出る前に、設計や工程の弱点を洗い出しておきたい」——その未然防止の代表的な手法がFMEAです。

FMEA（Failure Mode and Effects Analysis、故障モード影響解析）は、製品や工程に潜む故障モードを一つずつ洗い出し、その影響の大きさを評価して、リスクの高いものから優先的に対策する手法です。この記事では、FMEAの基本と、リスクを点数化するRPNの計算を、電子機器の組立を例に見ていきます。

FMEAを使う場面
FMEAの基本概念
リスクを点数化するRPNの計算
FMEAワークシートの進め方（例）
FTAとの違い
まとめ

FMEAを使う場面

FMEAは、問題が起きてから直すのではなく、起こりうる故障を事前に予測して防ぐために使います。対象によって2種類に分かれます。

設計FMEA（DFMEA）……設計段階で、製品そのものの故障モードを評価する
工程FMEA（PFMEA）……製造工程で、作業や設備に起因する不具合を評価する

新製品開発の設計審査（DR）や、量産立ち上げ前の工程設計でよく使われます。トラブルが起きてからの対応（後追い）ではなく、未然防止のための道具だと押さえておきましょう。

FMEAの基本概念

FMEAは、次の流れで「部品・工程の小さな故障」が「製品全体の影響」にどうつながるかを、ボトムアップでたどります。

故障モード……どのように壊れるか（例：はんだ不良、ねじの緩み）
影響……その故障が上位に与える結果（例：導通不良で動作停止）
原因……故障モードを引き起こす要因（例：はんだ温度の不足）

原因の洗い出しでは、特性要因図を併用すると要因を漏れなく整理できます。

リスクを点数化するRPNの計算

FMEAでは、各故障モードのリスクを3つの観点で点数化し、掛け合わせてRPN（危険優先数）を求めます。一般に各項目を1〜10点で評価します。

S（影響度・厳しさ）……故障が起きたときの影響の大きさ
O（発生度）……その故障がどれくらい起こりやすいか
D（検出度）……出荷前に検出しにくいほど高い点数

RPN = S × O × D

Excelでは、S・O・Dを入力したセルを掛けるだけです。たとえばC・D・E列に点数があれば、=C2*D2*E2 でRPNが求まります。RPNが大きいものほど優先的に対策します。検出度Dは「見つけにくいほど高得点」である点に注意してください（検出しにくい＝流出リスクが高い）。

FMEAワークシートの進め方（例）

電子機器の組立工程を例に、工程FMEAのワークシートを作ってみます。

故障モード	影響	S	O	D	RPN
はんだ不良	導通不良で動作停止	8	3	4	96
コネクタ接触不良	間欠的な誤動作	7	2	6	84
ねじの緩み	異音・部品の脱落	6	4	3	72

この例ではRPNが最大の「はんだ不良」（8×3×4＝96）から優先的に対策します。次いでコネクタ接触不良（7×2×6＝84）。注目したいのはコネクタで、発生度Oは2と低いのに検出度Dが6と高い（見つけにくい）ため、RPNが押し上げられています。対策後はS・O・Dを再評価し、RPNが下がったかを確認します。

進め方の手順は次のとおりです。

対象の機能・工程を分解し、故障モードを洗い出す
各故障モードの影響と原因を書き出す
S・O・Dを点数化し、RPNを計算する
RPNの高い順に対策を立て、実施する
対策後にS・O・Dを再評価し、効果を確認する

FTAとの違い

FMEAとよく対比されるのがFTA（故障の木解析）です。向きが逆と覚えると区別しやすくなります。

手法	向き	起点
FMEA	ボトムアップ	部品・工程の故障モードから影響をたどる
FTA	トップダウン	重大な故障（結果）から原因を木構造で展開する

「起こりうる故障を網羅的に洗い出す」ならFMEA、「特定の重大事象の原因を深掘りする」ならFTA、と使い分けます。両者は補完関係にあり、併用されることもあります。