FTA（故障の木解析）の書き方入門｜製造業の品質改善に活かす方法

製造現場で品質不良が繰り返し発生する場合、その原因は単一ではなく複数の要因が複雑に絡み合っていることが多い。そうした複雑な因果関係を整理し、見落としなく原因を洗い出す手法がFTA（故障の木解析）である。本記事では、FTAの基本的な書き方から製造業での活用方法まで、実例を交えて解説する。

FTA（故障の木解析）とは何か

FTA（Fault Tree Analysis）は、発生してはならない事象をトップに置き、その原因をツリー状に展開して因果関係を可視化する品質管理手法である。日本語では「故障の木解析」と呼ばれる。

この手法は1961年、米国ベル研究所のH・A・ワトソンらがミニットマンミサイルの安全性評価のために開発した（出典：フォルトツリー解析 - Wikipedia）。その後、航空宇宙・原子力・化学プラントなど安全性が重視される産業に広まり、1990年にはIEC 61025として国際規格化された。現在は製造業全般の品質管理においても広く採用されている。

FTAの特徴は以下の点にある。

• トップダウン型の分析：重大な事象から原因を段階的に掘り下げる
• 論理記号による構造化：ANDゲート・ORゲートで原因間の関係を明確にする
• 網羅的な原因抽出：複数の原因経路を同時に可視化できる
• 定量評価への発展：各原因事象の発生確率を数値化して優先順位付けができる

FT図の基本構造と論理記号の意味

FTAを実施するには、FT図（フォルトツリー図）を作成する必要がある。FT図は以下の要素で構成される。

主な事象の種類

論理ゲートの種類

ORゲートは「どれか一つでも原因があれば問題が起きる」関係、ANDゲートは「複数の条件が重なって初めて問題が起きる」関係を示す（出典：機械振興協会 技術研究所 - FMEA・FTAの活用）。

ANDゲートで結ばれた原因経路は、いずれか一つの原因を取り除くだけで問題を防止できるため、対策の優先順位付けに直結する情報となる。

FTA作成の具体的な手順

ステップ1：トップ事象を定義する

最初に「防ぎたい最悪の事態」をトップ事象として明確に定義する。曖昧な表現は後の展開を困難にするため、具体的に記述することが重要である。

良い例：「溶接部の強度不足による製品リコール」 避けるべき例：「品質問題の発生」

ステップ2：中間事象へ展開する

トップ事象を引き起こす原因を中間事象として展開する。各中間事象に対して「なぜその事象が起きるのか」を問いながら、さらに下層へ展開していく。

製造現場でよく用いる4M（Man・Machine・Material・Method）の観点を持つと、原因の見落としを防ぎやすい。

ステップ3：基本事象まで展開する

中間事象の展開を繰り返し、これ以上分解できない基本事象（根本原因）まで掘り下げる。基本事象は具体的な改善対策と直接結びつくため、できる限り具体的に記述する。

ステップ4：発生確率を算出する（定量的FTA）

各基本事象に発生確率を設定し、ブール代数を用いてトップ事象の発生確率を算出する。この定量的FTAにより、どの原因経路が最もリスクの高い経路であるかを数値で把握できる（出典：FTA(故障の木解析)とは - 名古屋品証研株式会社）。

**WhyTrace Plusでは、FTAの構造をデジタルで作成・管理できる。**無料プランから利用可能で、ツリー図の作成から原因事象の整理まで効率的に進められる。

WhyTrace Plus - AI原因分析プラットフォーム

製造業でのFTA実例：溶接不良の原因分析

実際のFTA作成例として、溶接工程での不良品発生を取り上げる。

トップ事象：溶接強度不足による製品不良

【溶接強度不足】（トップ事象）
    │
    ├─ OR ─┬─【溶接条件の不適切】（中間事象）
    │       │     │
    │       │     └─ OR ─┬─【電流値の設定ミス】（基本事象）
    │       │             ├─【溶接速度の過不足】（基本事象）
    │       │             └─【シールドガス圧力の異常】（基本事象）
    │       │
    │       └─【母材の問題】（中間事象）
    │             │
    │             └─ OR ─┬─【材料規格の不一致】（基本事象）
    │                     ├─【母材表面の汚染】（基本事象）
    │                     └─【母材温度の管理不足】（基本事象）

このように展開することで、「溶接条件の不適切」と「母材の問題」がORゲートで結ばれており、どちらか一方の問題でも不良が発生することが視覚的に明確になる。さらに各中間事象を展開することで、具体的な改善対策が立案しやすくなる。

なぜなぜ分析とFTAの使い分け

製造現場ではなぜなぜ分析もよく使われる手法であり、FTAとの違いを理解して使い分けることが重要である。

（出典：なぜなぜ分析 vs FTA - 現場コンパス）

なぜなぜ分析が適しているケース：

• 原因が一つの流れとして追える比較的単純な問題
• 現場でスピーディーに原因を特定したい場合
• 担当者が少なく、簡易的に分析を進めたい場合

FTAが適しているケース：

• 複数のシステムや工程が関与する複雑な故障
• 重大事故・安全に直結する問題の予防的分析
• 原因間の論理的な関係（AND・OR）を明確にしたい場合
• 故障発生確率を定量的に評価したい場合

大規模な設備故障が発生した場合には、まずFTAで故障経路を網羅的に洗い出し、特定された各経路をなぜなぜ分析で深掘りするという併用も有効である。

FTA導入で期待できる品質改善の効果

FTAを品質管理プロセスに組み込むことで、以下のような効果が期待できる。

1. 見落としリスクの低減

なぜなぜ分析では一本の因果の流れしか追えないが、FTAでは複数の原因経路を同時に可視化できる。これにより、単独では気づきにくい複合的な原因の組み合わせを事前に特定できる。

2. 対策の優先順位付け

定量的FTAでは、各原因事象の発生確率を設定することで、どの経路が最もリスクが高いかを数値で比較できる。限られた改善リソースをどこに集中すべきかの判断根拠になる（出典：FTA解析のやり方と活用法 - アイアール技術者教育研究所）。

3. 設計段階での不良予防

FTAは実際に問題が発生してからの事後分析だけでなく、新製品の設計段階や生産ライン計画時の予防的分析にも使える。設計段階での不良予防は、製造段階での手直しや廃棄コストの削減に直結する。製造業において不良品は材料費・加工費・人件費がすべて損失となるため、早期の予防対策は収益改善に大きく貢献する（出典：製造業における不良率とは - i-Reporter）。

4. 知識の組織的な蓄積

FT図はドキュメントとして残すことができるため、過去の故障分析の知見を次の設計や生産改善に活用できる。担当者が変わっても知識が引き継がれる仕組みとなる。

FTAをデジタルで管理したい場合、**WhyTrace Plus**が役立つ。AIが原因事象の展開を支援し、手作業でのFT図作成に比べて分析時間を短縮できる。製造業の品質管理チームや保全担当者向けに設計されており、無料プランから試せる。

まとめ

FTA（故障の木解析）は、重大な故障や品質問題を未然に防ぐためのトップダウン型の分析手法である。1961年の開発以来、航空宇宙・原子力から製造業まで幅広く活用されており、1990年にはIEC 61025として国際規格化された実績ある手法だ。

FTAを活用するポイントを整理すると次のとおりである。

• トップ事象は具体的かつ明確に定義する
• 4M（Man・Machine・Material・Method）の観点で原因を網羅的に展開する
• ANDゲートとORゲートを使い、原因間の論理関係を正確に表現する
• 定量的FTAで発生確率を算出し、対策の優先順位を決定する
• なぜなぜ分析と使い分け、必要に応じて併用する

製造現場での品質改善は、問題が発生してからの対処だけでは不十分である。FTAを活用した予防的な原因分析を設計・生産プロセスに組み込むことで、根本的な品質向上を実現できる。

姉妹サービスの関連記事

GenbaCompassの姉妹サービスでも、現場改善に役立つ記事を公開している。

• 不良品率90%削減の分析事例
• 設備故障の前兆パターン

現場改善に役立つ関連アプリ

GenbaCompassでは、WhyTrace Plus以外にも現場のDXを支援するアプリを提供している。

参考資料

• フォルトツリー解析 - Wikipedia
• 機械振興協会 技術研究所 - FMEAとFTAの活用
• FTA(故障の木解析)とは - 名古屋品証研株式会社
• FTA解析のやり方と活用法 - アイアール技術者教育研究所
• なぜなぜ分析 vs FTA - 現場コンパス
• 製造業における不良率とは - i-Reporter