SSMによるトラブル未然防止の進め方

トラブル未然防止のための知識の構造化

トラブル予測・未然防止を効果的に行うための重要なポイントは、まずトラブルに関する知識を使って、個人・組織の力で予測可能なトラブル発生メカニズムを事前に確実に気付くことです。
設計者・技術者は、自分の経験や他人の経験から、将来に使えるトラブルの知識(教訓)を抽出し、その知識を次の開発アイテムに対してうまく適用し、その開発アイテムにトラブルが起こるのではないかと連想することで、その開発アイテムに起こりうるトラブルを予測する(気付く)ことができます。
他人の経験から学ぶことは容易なことではありません。しかし、製品の構成が複雑になり、その一方で部品や材料などに関する仕様の共通化・再利用が進む設計/製造現場では、設計者・技術者は、自己の経験だけでは未然防止はおろか再発防止すら困難な状況になっています。
したがってトラブル知識を活用して未然防止を実現するには、組織が共有するトラブル情報を活用したトラブル知識ベース支援が欠かせないものとなっています。
しかし、設計・生産技術・製造などの各部署が保有するトラブル情報(過去の不具合事例、クレーム情報、FT図、FMEA表など)を、そのトラブル情報の文書のまま活用しようとしても限界があります。トラブル情報から将来の予測に再利用できるように知識・教訓を抽出し、それを構造的に整理すること(知識の構造化)が必要です。(詳しくは、「トラブル未然防止のための知識の構造化」を参照ください。)
SSMの観点を利用して知識の構造化を進め、構造化知識ベースを構築し、各知識に設計ノウハウや関連事例などをリンクして閲覧できるようにしておくと、トラブルに関する知識・情報基盤を構築することができます。(詳しくは、「SSMとは－トラブル知識の構造化モデル－」を参照ください。)
構築されたトラブルに関する構造化知識は、下図のように、文書の形式は異なっていても、共通の知識プラットフォーム(構造化知識ベース)に登録されます。構造化知識ベースを活用すれば、設計者は、元の文書形式を意識することなく、未然防止活動における具体的なニーズ・目的に沿って設計アイテムに必要なトラブル知識を端的に収集し、トラブル予測・未然防止を進めることができます。また知識は構造化されているため、うまく構造の要素を並び替えて、設計管理帳票(FMEA表、FT図、チェックリスト表など)に柔軟に反映させることができます。

知識の構造化によるトラブル未然防止の進め方

設計プロセスで実務的にトラブルに関する知識ベースを使えるようには、まず、設計プロセスにおけるトラブル予測と未然防止の具体的なプロセスを考えておく必要があります。さらに、構造化知識ベースを活用するプロセス段階を決め、構造化知識ベースへの設計情報インプットの方法と、知識ベース活用アウトプットの設計への反映方法を明確にして、知識ベースを用いた未然防止システムを構築する必要があります。
以下では、知識ベースを用いたトラブル未然防止の進め方について紹介します。

							
								1) 
								知識の構造化による再発防止チェックリストの進め方

								2) 
								知識の構造化によるFMEAの進め方

								3) 
								知識の構造化によるFTAの進め方

知識の構造化による再発防止チェックリストの進め方

開発段階、市場、量産工程で発生したトラブルの再発防止設計を徹底するためには、まず第一に、過去に組織が経験したトラブルから、将来の設計で再利用するアイテムやその属性一般に関する知識と対策（設計標準／評価基準など）を整備する必要があります。次に、再発防止チェックリストを運用して、設計アイテムに必要な知識を提供し、設計者が確実にチェック・対処することが必要です。
この必要性に対して、過去の失敗事例を蓄積し、単純な文書検索をするだけでは、本当に自身の設計に必要な再発防止知識を抜けなく漏れなく抽出することは困難です。
これに対して、SSMによる知識の構造化は非常に有効です。構造化された因果連鎖の知識のなかで、例えば、他部署共通部品の知識の部分は各部署に容易に水平展開できます。また特定部品に限らず一般属性（一般部位・材料・工法）に起因して発生した不具合は、その属性（部位・材料・工法など）の知識として整理できるため、自部署・他部署問わず、様々な部品に当該知識を再利用して、広く再発防止活動を実現することが可能となります。したがって、社内共通技術に関する基幹用語の整理と周知を進め、再利用性のある複数の部署や事業所の事例を共通の構造化知識ベースに登録してゆけば、全社的な再発防止設計活動に大きな効果が期待できます。
以下の例で、アセンブリやユニットに着目し、詳細設計の前に予め当該ユニットに関する再発防止チェックリストを作成し、再発防止設計を促す進め方を紹介します。
まず対象のアセンブリやユニットの構成アイテムやその対象属性を把握します。（この作業を効果的に進めるには、後述する特徴抽出支援辞書を用意し、設計者と対話的に解析対象モデリングを進めると効果的です。）
次に、SSMの構造化知識ベースにおいて主に定義属性に対する検索を行い、設計アイテムやその対象属性に関係する知識を収集します。（もし、過去発生した不具合の知識だけでなく、広くリスク解析に使える一般知識（FMEA表、FT図など）も共通の構造化知識ベースに登録されている場合は、知識のデータソース属性を利用して過去の不具合知識に絞り込むなどの工夫を施します。）
設計者・技術者は、構造化知識ベースへの検索によって、過去に当該設計アイテムで起きた不具合の知識や、異なる設計アイテムの不具合であるが共通の対象属性を有しているため水平展開された知識などを、再発防止策・設計基準などと共に得ることができます。この結果を、再発防止チェックリスト帳票に落とし込み、チェックリスト管理を進めます。この運用によって、様々な部署で起きている不具合に対して、全社的な再発防止活動を実現することが可能になります。
また、この再発防止チェックリストの結果を、デザインレビューなどのインプット帳票に反映すれば、設計者が過去どれだけしっかりと再発防止設計を実施しているか可視化することができるため、効果的なデザインレビューの運営にも貢献できます。

知識の構造化によるFMEAの進め方

設計への要求事項に対して、それに適合する実現手段を設計仕様として具体化する際、要求への適合性だけでなく、その設計仕様に起因して思わぬトラブルが発生せぬよう、ライフサイクルを通したトラブル予測、設計の妥当性の評価を行い、然るべき予防措置を打っておく必要があります。
このトラブル予測から予防措置までの活動には、FMEAがよく用いられます。FMEAは、それ自体良く知られている信頼性手法ですが、使いこなすには設計対象に関する属性情報と対象技術領域のトラブル知識が必要です。したがって、属性情報やトラブル知識がないところでFMEAを実施しても本来の効果が十分に発揮されないことが少なくありません。SSMによる構造化知識ベースは、FMEAに必要な設計対象に関する属性情報やトラブル知識を持っているため、FMEAの解析の質向上に大きな威力を発揮します。
以下の例では、設計変更点に対するFMEAに対する構造化知識ベースの活用について紹介します。
設計変更点に対してFMEAを行う場合は、まず設計アイテムの設計変更点に伴うトラブルに関わる特徴が何かを把握することが必要です。例えば、軽量化のためにある部位の肉厚減少を検討した際、その設計アイテムの剛性や共振点、隣接部品との取り合いやクリアランスの変化など様々な設計特性変化点を生じさせることに気付かなければ、その後のトラブル予測も十分に行うことはできません。
SSMによる構造化知識ベースでは、特徴抽出支援辞書を整備することによって、設計者によるトラブルに関わる設計変更点と、それに関係する設計特性変化点の引き出しまで支援することができます。(同辞書では、FMEAの際に設計アイテム情報の入力を受けると、不具合に関係しそうな設計パラメータの情報を設計者に対話的に提示します。設計者は、その属性情報を見て、設計変更点やそれに伴う特性変化点に該当するものがあるどうか気付くことができます。)
このような設計変更点・変化点の気付きは、FMEA実施時に大変重要な解析ポイントです。
次に、設計変更点を利用してSSMの構造化知識ベースに検索をかけ、起こりうるリスクを抽出します。設計変更点の属性情報は、検索キーワードとして、知識構造の然るべき各フィールドに検索されてゆくため、精度よく変更点・変化点に関わるリスクを提示することができます。また各リスクに対する設計基準や評価基準が整備されていれば、それらも合せて引き出すことができる。構造化知識ベースに、過去の不具合事例だけなく、FT図や過去のFMEA表から抽出・構造化した知識を登録すれば、設計変更点に対して必要な知識要素を容易に引き出し、検討すべきリスクを広く検討することができます。
このような検索結果をFMEA表に反映すれば、FMEAでの重要な故障モード・故障要因の抜け落ちの防止やFMEAの作業工数低減に大きく役立ちます。

知識の構造化によるFTAの進め方

【課題】
重要な品質問題・安全問題の未然防止を徹底するためには、設計段階でFTAを実施し、詳細設計時に必要とされる信頼性・安全性要求を明確にし、要求に適合する仕様を確実に設計に反映させてゆく必要があります。
FTAでは、然るべき解析対象(ユニット、部品、工程など)に関するトップ事象を定義し、当該設計に関係するアイテム構成・仕様に基づき、トップ事象発生メカニズムを網羅的に展開します。FTAで抑えておくべき要因を抜けなく展開するためには、各アイテムや仕様の不具合・不安全に関する幅広い知識が必要です。このためには、組織が保有する過去のFTA結果(FT図)や製品・工程で発生した不具合情報・事故情報などに含まれる知識を収集、体系化し、取組むFTAに余すことなく活用することが必要です。
これを実現するためには、様々なトラブル情報の中に含まれている知識を、共通の知識プラットフォームに集約的に登録し、FTAの際に広く活用することが望まれます。SSMに基づく構造化知識ベースは、まさにこのようなニーズに対して効力を発揮します。
以下では、機器ユニット・アセンブリなどを中心したFTAへの構造化知識ベースの活用方法について紹介します。
FTAでは、ユニットやアセンブリなどターゲットとする対象と、その対象に関する故障や不安全に関するトップ事象を定義する必要があります。構造化知識ベースと特徴抽出支援辞書を利用すれば、対象ユニット・アセンブリを選択して、トップ事象の候補事象をリスト提示することができます。設計者はそのリストからトップ事象を選択できます。
解析対象とトップ事象をモデリングできると、その検索条件から、構造化知識ベースに検索をかけ、そのトップ事象発生メカニズムを構造的に抽出することができます。この検索結果に含まれるアセンブリレベルの知識や部品レベルの知識にはそれぞれ設計基準・評価基準などの対策知識と連携を取ることが可能です。これによって、当該トップ事象の未然防止のために、アセンブリレベル、部品レベルでどのような設計を実施すべきかを予め網羅的に把握することができます。
このようなトップ事象発生メカニズムの解析結果と各構成アイテムに関連付けられた対策の構造化知識は、必要に応じて、FT図の系統的な図形式に整理し、トップ事象の原因系展開と、各基本事象に対してアクションすべき事項として整理することができます。

トラブル未然防止システムに必要な解析支援機能

豊富なトラブル情報を登録した情報データベースでは、「設計者が適切な検索キーワードを選択できない」、「検索キーワードは適切であるのに適切な知識・情報にたどり着けない」、「データベースに検索すると無駄なデータは膨大に出力される」といった問題が生じることが少なくありません。構造化知識ベースを用いた不具合未然防止システムでは、知識ベース運用を設計プロセスに実装、定着させるために、当該部署の設計者が、自身の設計アイテムに必要な知識を漏れなく無駄なく引き出せるようにシステム的な仕掛けを装備することができます。
この仕掛けには主に２つの機能があります。

機能１－解析対象モデリング－
トラブル予測のために、設計アイテムや設計変更点がもつトラブルに関わる特徴がどのようなものかを設計者・技術者自身がきちんと把握し、解析対象をその特徴の集合体で捉える（モデリング）する機能です。（要するに己をよく知ることを支援する機能です。）
例えば、ある部品に関するトラブル予測を、構造化知識ベースを用いて実施したいときに、単純に部品名だけで検索を進めるのではなく、それが有する部位や工法、材料・・・といったトラブルに関わる技術的な特徴に着目し、その部品に起こりうる一般的なトラブル発生メカニズムを予測することが求められます。
構造化知識ベースを持っていれば、その構造要素をうまく利用して特徴抽出支援辞書を整備し、解析対象がもつトラブルの特徴を捉える（モデリング）することができます。
ここで、特徴抽出支援辞書とは、トラブル予測のニーズに応じて解析者が予測に必要な対象に関する特徴を適切に引き出すことを支援する辞書です。同辞書には、アイテムやその属性に関する辞書（定義属性辞書）や、故障モードや劣化モードなどに関する辞書（不具合モード辞書）などがあり、互いに連携を取っています。例えば、設計者・技術者がトラブル予測するために知識ベースに検索するときには、アイテム・属性辞書と制御属性辞書を使って、設計対象が有する対象属性や設計変更点ならびに変更に伴う変化点などを系統的に抽出することができます。これによって、構造化知識ベースに検索する上での解析対象のモデリングを行うことができます。
アイテム・属性辞書（定義属性辞書）の例を以下に示します。

機能２－知識モデルマッチング－
知識を無駄なく漏れなく検索するために、把握したトラブルに関わる特徴（解析対象モデル）を検索条件とし、その検索条件に適合（マッチ）する構造化知識を適切に抽出する検索機能です。
構造化知識ベースへの検索キーワードを定義できれば、構造化知識ベースの各フィールドに効果的な検索を行い、出来る限り漏れ・抜けなく、その設計対象に必要な知識を提供することができます。

解析対象モデリングと知識モデルマッチングによるトラブル未然防止設計支援システムの概要を以下に示します。
弊社で紹介している「SSMmaster」は、上記の基本的機能を備えた構造化知識活用型トラブル予測・未然防止支援ソフトウエアです。（詳しくは、ソフトの紹介ページをご参照ください。）