ワイブル解析からFMEA、DFMEAへ 故障を未然に防ぐ信頼性設計の基本：若手エンジニアのための機械設計入門（16）（2/3 ページ）

3D CADが使えるからといって、必ずしも正しい設計ができるとは限らない。正しく設計するには、アナログ的な知識が不可欠だ。連載「若手エンジニアのための機械設計入門」では、入門者が押さえておくべき基礎知識を解説する。第16回は、前回解説したワイブル解析で得た故障傾向をFMEA／DFMEAへどう展開し、設計改善やCAE検証につなげるか、その基本的な流れを整理する。

[土橋美博／スワニー，MONOist]

3．故障影響の意味

　故障影響は、「その故障が起きたときに何が困るか」を示します。

　例えば、

• 精度低下
• 回転停止
• 異音／振動
• 寿命低下

などです。

　ここでのポイントは、ユーザー視点で影響を考えることです。

　例えば「摩耗」自体は問題ではなく、

• 精度が出ない
• 製品として使えない

という状態が問題です。

4．原因の扱い方（FMEAとしての考え方）

　FMEAでは原因も記載します。

　例えば、

• 面圧過大
• 潤滑不足
• 偏荷重
• シール不良

などです。

　ここでのポイントは、現象の原因を大まかに把握することです。FMEAでは、原因を完全に特定するというよりも、どこに設計上の問題がありそうか、その方向性を整理します。

5．S／O／Dの考え方

　FMEAの核心は評価です。評価では、S（Severity：重大度）、O（Occurrence：発生頻度）、D（Detection：検出性）を用います。

• S（Severity：重大度）：故障したときの影響の大きさ
  　→ 回転停止は最大（10）
• O（Occurrence：発生頻度）：どれくらい起きやすいか
  　→ 摩耗は比較的高い
• D（Detection：検出性）：事前に気が付けるか
  　→ 潤滑不足は検出が難しい

6．RPNの使い方

　「RPN（Risk Priority Number）」は、RPN＝S×O×Dで算出されます。一般的に、RPNが高いほど優先して検討すべきリスクであると考えます。

　例えば、

• 摩耗：240
• 焼き付き：240
• 疲労破壊：225

と計算され、この値により、どの故障から対策を考えるべきかの目安が分かります。

　ただし、RPNはあくまで目安です。実務では、

• 重大度が高いもの（停止／安全）を優先
• 次に発生頻度
• 検出性は補助

という順で判断します。つまりFMEAは、原因を完全に特定するものではなく、原因の方向性を示すものといえます。

7．対策欄の位置付け

　FMEAにおける対策は、「すぐに設計変更する」ためのものではなく、検討方向を示すものです。

　例えば、

• 接触面積拡大
• 給脂改善
• 芯ずれ対策
• 防塵（じん）構造追加

といった対策が考えられます。

　この段階では、本当に効果があるか、どの程度改善するかまでは確定していません。まずは対策の方向性を整理し、その後の設計検討や検証につなげることが重要です。

FMEAの役割まとめ

　FMEAは、

• 故障を網羅的に洗い出す
• 影響を整理する
• 優先順位を決める

ためのツールです。

　つまり、「どこが危ないか」を可視化するものです。