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下方機能展開とFTA:FTA/FMEA再入門の基礎知識3

もったいない!FMEA/FTAの実態:FTA/FMEA再入門の基礎知識1

更新日:2016年6月15日(第2版)
著者:安信経営工学研究所 柴田 義文

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前回は、階層化の上方機能展開により、新しい発明品が生まれる可能性を解説しました。今回は、下方機能展開とFTAの実施方法を解説します。

1. 下方機能展開:機能を実現する部品やユニットを考える!

上方機能展開では、発明品のアイデアが広がります。しかし、実際にはコスト・納期・人員などの開発原資の制約があり、開発する製品を絞る必要があります。その後、下方機能展開で、各機能を実現するための手段として、ユニットや部品を選択していきます。

図1は、従来の扇風機をスケッチ的に下方機能展開したブロック図です。起風機能から、抽象的に表現をした機能(横軸)を、一つ一つ具体的な機能や手段に展開していき(縦軸)、ユニットや部品に近付けます。

図1:扇風機の下方機能展開例(○は並列を表現)

図1:扇風機の下方機能展開例(○は並列を表現)

2. 直列と並列の考え方が、信頼性設計のポイント

下方機能展開で重要なのは、全体構造をイメージしながら、各機能を並列と直列のどちらにするかを考えながら作成することです。さらに、ユニットや部品などの手段も、同様に機能を並列と直列のどちらにするかを考えます。

ここでいう並列とは、もう一つ同じ機能を持つブロックを平行に並べて、機能を付加するという意味です。例えば、図1の本体操作部とリモコン操作部です。扇風機の操作という機能は同じで、片方のどちらでも操作は可能です。従来の機能展開によるブロック図では、並列を表現できないので、今回は分岐点に○を付けました。並列は同時に、全ての並列する機能ブロックが故障しないと、全体の故障につながりません。よって、構造的に強いといえます。

直列とは、1つの機能を1個のブロックが担当し、そのブロックが順につながっているという意味です。1つの機能ブロックが故障すれば、全体の故障につながる上位故障が起こります。その点で、直列は信頼性が低いといえます。従来の部品構成図を基にした機能展開から脱却し、例えるとピカソのスケッチのような、実写ではなく、創造的な機能展開が大事なのです(図2)。

図2:独創的な機能展開をしてみよう!

図2:独創的な機能展開をしてみよう!

3. FTA(故障の木解析)は、構造の見直しが鍵!

下方機能展開のブロック図が完成したら、いよいよFTAを行います。FTAを行う理由は、下方機能展開だけでは、システム全体に関わるトラブルを見落とす可能性があるからです。FTAの最上位(頂上事象)は、安全問題と信頼性問題です。ここでは、仮に信頼性問題の製品機能不全としましょう。

企画や設計初期の段階では、部品は未定の場合が多いでしょう。取りあえずFTAを実施して、トップダウンの考え方で懸念点を挙げます。なぜなら、詳細設計の段階で、懸念点の解決策として、部品やユニットを考えることもできるからです。FTAは、図3に示すような論理記号を使って表現します。論理記号は数多くあるものの、実用上は、この4種類でほとんど済んでしまいます。

図3:FTAのための代表的な論理記号

図3:FTAのための代表的な論理記号

4. FTAの重要なポイント

下方機能展開は、肯定的な表現で展開します。この機能を果たすために、このブロックはこう機能すべきだという具合です。しかし、この機能展開だけでは、想定外の故障が起こる可能性があります。想定外の故障とは、期待通りに機能しないために起こります。これは肯定的な表現では抽出できません。そこで、想定外の問題が抽出できるように、FTAでは否定的な表現、つまり各ブロックが故障した場合、どのように製品に影響するかを見ていきます。

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

5. FTAの注意点

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

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