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
| 記号（形状） | 名称 | 意味 |
|---|---|---|
| 長方形 | トップ事象・中間事象 | 分析対象の故障や問題事象 |
| 円形 | 基本事象 | これ以上展開しない最下層の原因 |
| ひし形 | 未展開事象 | 情報不足などで展開を保留する事象 |
論理ゲートの種類
| ゲート | 意味 |
|---|---|
| ORゲート | 入力事象のいずれか1つが発生すれば出力事象が発生する |
| ANDゲート | 入力事象がすべて同時に発生した場合のみ出力事象が発生する |
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）。
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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。
| 比較項目 | なぜなぜ分析 | FTA |
|---|---|---|
| 分析方向 | ボトムアップ（発生した事象から原因へ） | トップダウン（想定事象から原因へ） |
| 適した場面 | 発生した問題の原因追及 | 重大事故の未然防止・予防 |
| 原因の網羅性 | 一本の因果の流れを追う | 複数の原因経路を同時に分析 |
| 定量化 | 難しい | 発生確率の算出が可能 |
| 習得難易度 | 比較的容易 | 論理記号の理解が必要 |
| 向いている規模 | 単純・単一事象 | 複雑・複合的な事象 |
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。両手法の詳しい比較と使い分けの判断基準についてはなぜなぜ分析とFTAの使い分けで解説している。
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。
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FTAの具体的な作成例：製造業における設備故障の分析
製造現場でFTAを活用する代表的な場面として、自動化ラインの設備故障分析を取り上げる。以下は射出成形機の金型割れを起点とした実践的なFT図の構成例である。
トップ事象：射出成形機における金型割れの発生
【金型割れの発生】（トップ事象）
│
└─ OR ─┬─【過大な射出圧力】（中間事象）
│ │
│ └─ AND ─┬─【射出圧力の設定ミス】（基本事象）
│ └─【圧力センサーの異常検知失敗】（基本事象）
│
├─【金型材料の強度不足】（中間事象）
│ │
│ └─ OR ─┬─【購買先の材料規格変更（未通知）】（基本事象）
│ ├─【材料ロットの品質バラつき】（基本事象）
│ └─【入荷検査の省略】（基本事象）
│
└─【金型の疲労劣化】（中間事象）
│
└─ AND ─┬─【累積ショット数の超過】（基本事象）
└─【定期点検スケジュールの未設定】（基本事象）
このFT図から読み取れる重要な点は、「過大な射出圧力」と「金型材料の強度不足」と「金型の疲労劣化」の3経路がORゲートで結ばれているため、いずれか一つの経路だけで金型割れが発生する可能性があることだ。
また、「射出圧力の設定ミス」と「圧力センサーの異常検知失敗」がANDゲートで結ばれているため、センサーの正常動作を維持することで、設定ミスが起きても金型割れを防止できることがわかる。この論理関係を可視化することで、対策の費用対効果が最も高い箇所を特定できる。
FTA作成時の実務上のポイント
製造現場でFTAを作成する際は、以下の3点を意識すると分析品質が向上する。
1. トップ事象の特定にはFMEAを活用する
どの故障をトップ事象に設定すべきか迷う場合は、先にFMEAで全体の故障モードを洗い出し、RPNが高い故障モードをFTAのトップ事象として設定する方法が有効だ。FMEAとFTAを組み合わせた分析手順についてはFMEAの基本とRPN算出方法で解説している。
2. 4M観点で漏れなく展開する
中間事象を展開する際、Man（人）・Machine（設備）・Material（材料）・Method（方法）の4Mを確認軸として用いると原因の見落としが防止できる。
3. 展開を止めるタイミングの判断
「対策が直接立案できるか」を基準にして、基本事象の設定レベルを判断することが実務的である。対策の方向性が特定できる粒度まで展開すれば十分であり、理論上は無限に展開できるため、実用的な深さで止めることが重要だ。
FTAとなぜなぜ分析の組み合わせ方
FTAとなぜなぜ分析は相互補完的な手法であり、両者を組み合わせることで分析の網羅性と深さを両立できる。具体的な組み合わせ手順を以下に示す。
推奨される組み合わせ手順
フェーズ1：FTAで全体の故障経路を可視化する
まず、FTAを使ってトップ事象に至る経路をすべて洗い出す。この段階では、各原因経路の存在とその論理的関係（AND・OR）を確認することが目的であり、各原因の深掘りは行わない。
フェーズ2：優先度の高い経路を特定する
定量的FTAを実施し、発生確率が高い経路（または安全・品質への影響が大きい経路）を優先対象として選定する。
フェーズ3：なぜなぜ分析で各基本事象を深掘りする
FTAで特定された重点基本事象に対して、なぜなぜ分析を適用し、さらに深い原因（システム的・組織的な要因）まで掘り下げる。FTAだけでは「何が原因か」を網羅的に把握できるが、「なぜその原因が存在するか」まで掘り下げるには限界がある。なぜなぜ分析との併用により、仕組みレベルの根本原因にたどり着ける。なぜなぜ分析の具体的な手順についてはなぜなぜ分析とFTAの使い分けで詳しく解説している。
フェーズ4：対策を統合して優先順位を決定する
FTAとなぜなぜ分析から得られた原因・対策案を統合し、費用対効果と実施可能性の観点から優先順位を決定する。
組み合わせが特に有効な場面
| 場面 | 組み合わせ方 |
|---|---|
| 大規模な設備故障の再発防止 | FTAで経路を網羅→高優先経路をなぜなぜ分析で深掘り |
| 安全事故の原因調査 | FTAで技術的原因を可視化→なぜなぜ分析で管理的原因を追求 |
| 品質クレームの根本原因分析 | FTAで製品・工程の因果関係を整理→なぜなぜ分析で設計・管理ルールの問題を特定 |
よくある質問（FAQ）
Q. FTAとFMEAはどちらを先にやるべきですか？
一般的には、まずFMEAで製品や工程全体の故障モードを網羅的に洗い出し、その中でリスクが高い（RPNが大きい）故障モードをFTAのトップ事象として設定する手順が推奨される。ただし、特定の重大事故の未然防止が目的の場合は、最初からFTAを実施することも合理的である。
Q. FT図はどのツールで作成するのが効率的ですか？
手書きやExcelでも作成できるが、原因事象の追加・変更が多い実務では専用ソフトウェアが効率的だ。WhyTrace Plusではブラウザ上でFT図を作成・管理でき、AIが原因事象の展開を支援する機能も備えている。
Q. 定量的FTAを実施するために必要なデータは何ですか？
各基本事象の発生確率データが必要となる。これには、自社の設備故障履歴・品質記録から算出した実績値、または業界標準の故障率データベース（MIL-HDBK-217等）を参考にした推定値を用いる。実績データが少ない段階では、定性的なFTAでも原因経路の優先順位付けは十分に行える。
Q. FTAは新製品の設計段階でも使えますか？
使える。過去の類似製品の故障実績や、設計レビューで想定されるリスクをもとにトップ事象を設定することで、設計段階での予防的分析が可能となる。設計段階でのFTA実施は、量産後の手戻りコストを大幅に削減する効果がある。
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。
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参考資料
