工程FMEAの例と進め方・リスク評価の実践手順

工程FMEAの例と進め方・リスク評価の実践手順

「工程FMEAはしっかり書けば書くほど、現場の不良率が上がることがある。」

工程FMEAの基本概念と金属加工現場での役割

工程FMEA（Failure Mode and Effects Analysis）とは、製造工程の各ステップで「どのような故障・不具合が起きるか」「それがどんな影響を与えるか」を事前に分析し、リスクを未然に防ぐための手法です。FMEAという言葉はもともと軍事分野で生まれ、1940年代のアメリカ軍の信頼性解析が起源とされています。その後、自動車産業や航空宇宙産業へと広がり、現在では金属加工・機械部品製造の現場でも標準的な品質管理ツールとして定着しています。

金属加工の現場では、切削・旋削・研磨・プレス・溶接・熱処理など、多岐にわたる工程が存在します。それぞれの工程で寸法ズレ、バリ発生、表面粗さ不良、硬度ムラなどの不具合が潜在的に起こりえます。これらを「起きてから対処する」のではなく、「起きる前に潰す」のが工程FMEAの核心です。

工程FMEAは設計FMEAと混同されることがよくあります。設計FMEAは製品設計段階のリスク分析であるのに対し、工程FMEAは製造工程そのものを対象とします。つまり、同じ部品でも「設計は問題ない、しかし加工工程でリスクがある」という状況を拾い上げるのが工程FMEAの役割です。

実際、日本の製造業では品質コストの約6〜8割が「不良の検出・修正・廃棄」に費やされているという調査データがあります。これは不良を未然防止できれば、大幅なコスト削減につながることを意味します。工程FMEAはその未然防止の中心的なツールです。

つまり工程FMEAは、コスト削減と品質向上の両立を実現する手法です。

参考：日本科学技術連盟「品質管理の基礎・FMEA関連情報」

工程FMEAの記入例と故障モード・影響解析の書き方

工程FMEAを実際に書く際には、専用のFMEAシート（フォーマット）を使うのが一般的です。以下に、金属加工（CNC切削工程）を例にした記入例の構成要素を示します。

工程FMEAシートの主な列構成は次のとおりです。

項目	内容例（CNC切削工程）
工程番号	P-001
工程名	CNC旋削加工
故障モード	外径寸法の過大（公差オーバー）
故障の影響	組付け不可、顧客への納品不能
重大度（S）	8（製品機能に重大な影響）
故障の原因	工具摩耗によるオフセット誤差
発生度（O）	5（月1〜2件程度発生）
現在の管理方法	加工後の抜取検査（5点/ロット）
検出度（D）	4（ほぼ検出可能）
RPN	8×5×4＝160
推奨対策	工具交換サイクルの見直し、加工中インプロセス計測の導入
責任者・期限	山田工程係長・2025年8月末

このように1つの工程・1つの故障モードごとに行を設けて記入していきます。一見シンプルに見えますが、「故障の原因」を掘り下げる部分が最も重要です。

故障モードとは「工程がどのように失敗するか」という現象であり、故障の原因はその根本にある要因です。たとえば「外径寸法の過大」という故障モードに対し、原因として「工具摩耗」「切削油の劣化」「主軸の熱変位」など複数の原因が考えられます。原因ごとに別々の行で管理するのが正しい書き方です。

原因を深掘りすることがFMEAの価値を決めます。

なお、同じ工程でも「故障モードは1つ、原因は3つ」という場合は3行になります。工程FMEAシートが大量の行数になるのはこのためで、製造現場によっては1工程だけで50行以上になるケースもあります。これは丁寧に分析できている証拠ですが、管理が煩雑になる点も現実です。

工程FMEAのRPN算出方法と評価基準の実践例

RPNとは「Risk Priority Number（リスク優先指数）」の略で、以下の計算式で算出します。

指標	意味	評価スケール	評価基準例（金属加工）
S（重大度）	影響の深刻さ	1〜10	10：人身事故・リコール / 8：出荷停止 / 5：要修正 / 1：ほぼ影響なし
O（発生度）	原因が発生する頻度	1〜10	10：毎日発生 / 7：週1件 / 5：月1〜2件 / 2：年1件以下 / 1：ほぼ発生しない
D（検出度）	不良を検出できない確率	1〜10	10：検出不可能 / 7：見逃しリスク高 / 4：ほぼ検出可能 / 1：必ず検出できる

RPNの計算式は次のとおりです。

RPN ＝ S（重大度）× O（発生度）× D（検出度）

最大値は10×10×10＝1000で、最小値は1×1×1＝1です。一般的にはRPN≧100〜120を対策必須の閾値として設定している企業が多く見られます。ただし、RPNが低くても重大度（S）が9〜10の項目は、数値に関わらず優先対策とすべきです。重大度が高いということは、万が一起きたときのダメージが甚大であることを意味するからです。

RPNだけで優先度を決めるのは危険です。

たとえば「S＝2、O＝5、D＝10」のケースではRPN＝100になりますが、この場合は「重大度は低いが全く検出できない」状況です。一方「S＝10、O＝1、D＝1」はRPN＝10ですが、発生すると致命的な影響があります。このようにRPNの数値だけでなく、Sの値を個別に確認することが現場では重要です。

自動車部品のサプライヤー向けに広く使われているAIAGのFMEA手法（第5版以降はFMEA-MSR含む）では、2019年の改訂で従来のRPNに加えてAction Priority（AP）という3段階評価（High/Medium/Low）の導入が推奨されています。これはRPNの単純計算による誤判断を補正するための変更であり、国内の自動車部品メーカーでも採用が進んでいます。

参考：AIAG公式サイト「FMEA 第5版（AIAG & VDA FMEA Handbook）」

金属加工工程における工程FMEAの具体的な実施手順

工程FMEAを実際に進める際には、以下のステップを順番に踏むことが重要です。闇雲にシートを埋めていくと、漏れや重複が発生し、FMEAが形骸化してしまいます。

ステップ1：対象工程のフロー図（PFD）作成
まず工程フロー図（Process Flow Diagram）を作成し、分析対象の工程を明確にします。金属加工であれば「素材受入→粗加工→仕上げ加工→検査→表面処理→出荷」といった流れを見える化します。各工程ボックスが、FMEAシートの1行（またはグループ）に対応します。

ステップ2：チームによるブレインストーミング
工程FMEAは1人で作成してはいけません。加工担当者・品質管理担当者・設備保全担当者・生産技術担当者の4職能が揃ったチームで実施するのが理想です。現場オペレーターが「実はこの工程でよくズレる」という暗黙知を持っていることが多く、それをFMEAに反映することが精度向上のカギになります。

ステップ3：故障モードの洗い出しと影響分析
各工程で起こりうる故障モードをリストアップします。金属加工では典型的な故障モードとして、寸法不良、表面粗さ不良、バリ残り、傷・打痕、硬度不足、熱変形、切粉の噛み込み、工具折損などが挙げられます。それぞれの影響（顧客側の影響・工場内の影響）まで記述します。

ステップ4：S・O・D評価とRPN算出
前述の評価基準に従ってS・O・Dを評価し、RPNを算出します。この際、評価者間でバラつきが出やすいため、社内で評価基準表を統一して運用することが重要です。

ここが最も意見が割れるポイントです。

ステップ5：対策立案と責任者・期限の設定
RPNが高い項目（または重大度が9〜10の項目）について、具体的な改善対策を決定します。「検討する」「対応予定」では不十分で、担当者名・完了期限を明記することが必須です。対策は設備的対策（ポカヨケ・センサー追加）、作業的対策（手順書更新・教育）、管理的対策（検査強化・サンプリング変更）の3種類に分けて考えると整理しやすいです。

ステップ6：対策実施後の再評価（再RPN）
対策を実施したら、再度S・O・Dを評価し直し、再RPNを算出します。目標とする再RPNを事前に設定しておくと、対策効果の確認が明確になります。この再評価を怠ると、FMEAが「作って終わり」の文書になってしまいます。

再評価まで行うことがFMEAの完成です。

工程FMEAで見落とされがちな「工程間の連鎖リスク」という独自視点

一般的な工程FMEAの解説では「各工程を個別に分析する」ことに集中しがちですが、実は金属加工の現場で重大な不良につながる原因の多くは「工程をまたいだ連鎖的なリスク」にあります。これは工程FMEAの教科書的な解説ではほとんど触れられていない盲点です。

具体的にはどういうことでしょうか？

たとえば、粗加工工程で「残留応力が基準値をわずかに超えて蓄積している」という状況を考えます。この段階では寸法は公差内に収まっているため、通常の検査では不良として検出されません。しかし次の仕上げ加工工程で切削を行うと、蓄積した残留応力が解放されてワークが変形し、仕上げ後の寸法が公差を外れるという不良が発生します。この場合、仕上げ工程単独のFMEAでは「切削中の工具圧力による変形」として記録されますが、真の原因は粗加工工程の残留応力にあります。

工程をまたいで見ないと、原因を取り違えます。

この工程間連鎖リスクを工程FMEAに組み込むには、各工程のFMEAシートに「前工程からの入力品質項目」の列を追加する方法が有効です。前工程の品質アウトプット（寸法・表面状態・硬度・残留応力など）が次工程の故障モードの原因になりえるかどうかを確認する仕組みを作るわけです。

自動車部品の大手Tier1サプライヤーでは、工程FMEAと管理計画書（Control Plan）を連動させ、前工程チェック項目を明示的にリストアップすることで、工程間連鎖不良を年間で約30〜40%削減した事例が報告されています。金属加工の中小企業でも、この視点を取り入れることで既存FMEAの精度が大きく向上します。

工程間の連鎖リスクを捉えるためには、工程フロー図（PFD）の作成段階から「前後工程の品質依存関係」を矢印と注釈で明示しておくことを推奨します。FMEAシートを開く前に、まずPFDに「この工程の品質は何に依存しているか」を書き込む習慣をつけると効果的です。これは追加コストゼロでできる改善です。

参考：日本品質保証機構（JQA）「品質マネジメントシステムと製造工程分析の実践資料」

工程FMEAシートの運用と継続的改善への連携方法

工程FMEAは作成した時点が完成ではなく、製造工程の変化に合わせて継続的に更新していくことで初めて機能します。設備の更新・材料の変更・作業者の交代・顧客要求の変更などが発生するたびに、FMEAを見直す運用ルールを設けることが重要です。

更新の頻度については、一般的に「定期見直し（年1回以上）」と「変化点発生時の随時見直し」の2種類を組み合わせて運用します。変化点管理（4M変更：Machine・Man・Material・Method）とFMEAの見直しを連動させる仕組みを作ると、見直しの漏れが起きにくくなります。

これは継続的改善の基本です。

また、工程FMEAはISO 9001やIATF 16949の品質マネジメントシステムにおいて、文書管理の対象となる場合があります。特にIATF 16949を認証取得している企業や、自動車部品を供給しているサプライヤーでは、FMEAの記録・改訂履歴の管理が審査のチェックポイントになります。審査員が確認する際に「誰が・いつ・何を変更したか」が追えるよう、改訂欄の記入を徹底することが重要です。

さらに、工程FMEAをQC工程図（工程管理計画）と紐付けて管理することで、FMEAで特定されたリスクが実際の工程管理項目として現場に落とし込まれているかどうかを確認できます。FMEAで「抜取検査の強化が必要」と判断した場合、その内容がQC工程図の「検査方法・頻度」に反映されていなければ、FMEAの対策は絵に描いた餅になります。

FMEAと工程管理の連動が品質の要です。

工程FMEAのデータをExcelや専用ソフト（例：Sopheon、Plato AG製FMEAツール、国内ではSQCや品質管理ソフトなど）で一元管理すると、過去の不良事例との比較や、類似工程への水平展開が容易になります。同じ機械を使う別の製品ラインに対して、既存FMEAの故障モードを「テンプレート」として流用することで、新規FMEAの作成工数を約40〜50%削減できるとされています。

最後に、工程FMEAは「不良を責める文書」ではなく「工程を改善するための道具」です。現場担当者がFMEAへの記入を「面倒な書類仕事」と感じてしまうと、形骸化が進みます。ブレインストーミングの場を「責任追及の場にしない」という文化づくりが、FMEAを現場で生きたツールとして機能させる最大の条件といえます。

参考：日本規格協会「FMEA実施ガイドと工程管理ドキュメントの連携について」