信頼性への投資の合理化

失敗の実際のコストはいくらですか？残念ながら、障害が発生するまでわかりません。信頼性とは、障害を回避することです。それで、ここに私たちの難問があります：非イベントの価値はいくらですか？製造信頼性エンジニアリングの世界には、パラメトリックで決定論的な用語で世界を定義することに慣れている、非常に有能でよく訓練された人々がたくさんいます。

現在の状況で未来を予測し、変更を正当化して新しくより収益性の高い未来を作成するプロセスに慣れるためには、製造信頼性の専門家は、確率的かつノンパラメトリックな用語で世界を定義するプロセスに慣れなければなりません。

私たちは2つのことを知っています-すべての製造プロセスが失敗することと、失敗が組織にいくらかの影響を与えることです。同様に、私たちが知らないことが2つあります。それは、プロセスがいつ失敗するかと、組織への影響の深刻さです。

私の経験では、信頼性のプロは、障害の影響を定義するときに、2つの極端なもののいずれかに引き寄せられる傾向があります。一方では、保守的な信頼性エンジニアは、人件費が埋没していると仮定して、部品の回避されたコストを主張するだけです。工場の生産能力が売り切れになるとは想定できないため、ダウンタイムのコストは発生しません。また、人身傷害や環境への影響など、リスクに基づくコストを想定することはできません。一方、熱心な信頼性エンジニアは、潜在的なベアリングの故障を検出せず、修理の予定を立てていなかったと主張しています。失敗し、売り切れの生産が完全に失われ、火災が発生してプラントが爆破され、全員が死亡し、主要な環境廃棄物ゾーンが作成され、地球がその軸を中心に回転しなくなりました。冗談ですが、要点は真実がその中間にあるということです。

図1.失敗の真のコストは、事後まで決定論的に見積もることができません。計画の目的で、確率論的アプローチを利用する必要があります。

本質的に、信頼性はリスク管理に似ています。リスク管理者は、世界を確率的でノンパラメトリックな方法で見ています。これは、それが将来を予測しようとする唯一の合理的な方法だからです。リスク管理101とそのトピックに関連するいくつかの関連標準から章を借りて、製造プロセスの機能障害のコストを見積もる方法を説明するモデルを作成しました。このモデルを図1に示します。これは、リスク調整済みの障害コストモデルを作成して使用するためのステップバイステップの手順です。

図2.監視、計画、および信頼性の向上を導入した後の推定年間障害コスト

1）障害の重大度に基づくコスト見積もりを作成します： 図1に示すように、各機能障害には関連するコストがあります。これらには、部品、人件費、ダウンタイム、リスクベースのコストなどが含まれる場合があります。重要なのは、障害の重大度ベースのコストモデルを作成することです。重大度の高いイベントでは、重大なダウンタイムコストや担保コストが発生する可能性がありますが、中程度およびマイナーなイベントでは、組織への影響は少なくなります。私の例のモデルでは、重大度の高い障害はイベントごとに15,000ドル、中程度の重大度の障害は4,500ドル、重大度の低い障害は2,200ドルです。これは、影響が中程度であると判断されたすべてのイベントの費用が正確に4,500ドルになるということではありません（ノンパラメトリックな思考の上限があることを忘れないでください）。これは、その障害の重大度カテゴリ内の加重平均です。

私は3つの重大度分類を選択しました。これは、クライアントと協力する際の私の典型的なアプローチです。カテゴリはいくつでも作成できます。ただし、追加のカテゴリごとに、有用性の収穫逓減があります。また、埋没費用の論理に基づいて人件費を割り引く誘惑に抵抗することをお勧めします。真実は、労働は変動費であるということです。製造プロセスがより自動化され、信頼性が高くなれば、運用と保守に必要な人員が少なくなります。

2）確率加重係数を作成します： 私の例では、障害イベントの10％が高重大度、20％が中程度の重大度、70％が低重大度であると想定しています。各重大度カテゴリの合計障害コストに関連する可能性の見積もりを掛け、その積を合計して、障害イベントの加重平均合計コストを算出します。私の例では、重大度の高いイベントは加重平均に1,500ドル貢献し、重大度の低いイベントはそれぞれ900ドルと1,540ドル、イベントごとに合計3,940ドルを貢献します。これは、次の失敗の費用が正確に3,940ドルになることを示唆していますか？もちろん違います。繰り返しになりますが、私たちは確率的かつ非パラメトリックに考えています。

3）1年あたりのイベント数を見積もる： 金融の世界では、費用便益分析は年間の費用と便益に基づいています。したがって、このタイプの障害イベントが1年間にいくつ予想されるかを見積もる必要があります。私の例では、1年に2つのイベントが予想されます。したがって、この機能障害モードの推定平均年間障害コストは、7,880ドルです。実行する緩和アクションは、重大度の分布に影響を与えるか、1年あたりの障害イベントの数を減らします（平均故障間隔[MTBF]または平均故障間隔[MTTF]を増やします）。

4）尤度分布の変更： 概して、計画ツールは尤度分布を変更する傾向があります。たとえば、保護監視、検査、および予測監視は、問題が深刻または壊滅的なレベルにエスカレートする機会が与えられる前に、初期段階で問題を検出するのに役立ちます。同様に、効果的な計画、スケジューリング、および作業管理プロセスにより、検出された問題が確実に処理されます。これらの測定値は基本故障率には影響しませんが、尤度分布に影響を与える傾向があり、イベントの重大度が高くなる可能性が低くなり、重大度の低いイベントになる可能性が高くなります。

この例では、障害の検出と管理の能力を向上させると、重大度の高いイベントの可能性が10％から2％に減少し、重大度の高いイベントの可能性が20％から5に減少すると推定しています。一方、重大度の低いイベントの可能性は70％から93％に増加します。重大度の可能性を再配布すると、イベントあたりの推定加重平均コストが$ 3,940から$ 2,796に減少します（図2）。

5）故障率の変更： 一方、積極的な対策は製造工程の信頼性に影響を与え、故障率を低下させます。潤滑、汚染管理、バランスおよび位置合わせを改善するための予防的な状態制御および監視、ならびに文書化された標準操作手順（SOP）および標準保守手順（SMP）に基づく正確な操作および保守アクションにより、障害の発生率が低下します。この例では、1年に2回の障害から1回の障害に減らすことができると見積もっています。信頼性向上イニシアチブと組み合わせて問題の検出と管理の能力を向上させることでイベントあたりのコストを削減すると仮定すると、年間の障害コストは$ 7,880から$ 2,796に削減されると見込んでいます（図1および2）。

したがって、この例では、障害を検出および管理する能力を向上させることで、指定された機能障害モードに対して年間1,144ドルの純利益が得られます。信頼性向上イニシアチブと組み合わせると、純利益は5,084ドルになります。変更を行うために必要な信頼性への投資が組織に適切な収益率をもたらす限り、イニシアチブは成功するはずです。

このコラムでは、機能障害モードのコストを定量化するのに役立つリスク管理モデルを採用しました。今後の号では、不確実性の下での意思決定の分野に飛び込み、利用可能な経験的データがほとんどない場合に推定を行うためのモデルについて議論し、それをまとめて費用便益分析を実行する方法を示し、提案されたものを提示します承認率を劇的に向上させる形での信頼性向上プロジェクト。