設備信頼性向上による不良品ゼロの実現

トータル品質管理（TQM）やシックスシグマなどの品質重視の取り組みが台頭以来、組織は製品不良の排除に執念を燃やしてきました。シックスシグマプロセスは、100万機会あたり3.4個の不良部品（DPMO）というベンチマークで定義されます。

このベンチマーク達成の最も重要なレバーは「ばらつき」です。品質専門家は、プロセスと設備性能の不整合が顧客向け不良の大半を生むと同意しています。シックスシグマでは、顧客満足度を損なうあらゆる結果を不良とみなします。

本稿では、設備信頼性と製品不良のリンクに焦点を当て、信頼性不良の一般的な根本原因を特定し、それらを防止・緩和する戦略を概説し、最終的に不良を根絶する道筋を示します。

設備信頼性と製品不良

ロン・ムーア氏によれば、設備信頼性が校正済み計装、規律ある運用、品質の高い原材料と組み合わさることで、プロセス適合性が向上します。信頼性とは、サブシステムとコンポーネントが設計寿命を通じて意図した通りに機能することを保証するものです。

不良は、設計、購買、保管、設置/コミッショニング、運用、メンテナンスという6つのライフサイクル段階のそれぞれで設備に入り込む可能性があります。これらの段階で発生する故障を制御することで、企業は直接製品品質に影響を与えられます。

設備信頼性不良の一般的な根本原因

根本原因とは、設備性能不足のような繰り返し発生する事象を駆動する根底にある要因です。それらを排除することが将来の故障防止の鍵です。

これらの根本原因は、しばしば人的介入、故障症状、故障の物理的メカニズムと混同されます。真に信頼性不良を防ぐには、組織の文化とマネジメントシステムに埋め込まれた潜在的原因（ latent causes ）を標的とすべきです。

典型的な潜在的根本原因には以下が含まれます：

• 誤適用 — 設計包絡外での運用、不十分な初期設計、欠陥のある調達。

• 運用慣行 — 不適切な手順、不遵守、フォローアップの欠如。

• メンテナンス慣行 — 不備な手順、不遵守、頻度不足。

• 経年劣化 — 環境要因による摩耗加速、耐用年数の終了。

• マネジメントシステム — スキル不足、従業員参画の欠如、特定された危険への不作為。

信頼性向上による不良削減のメリットを最大限に得るには、少なくとも以下の4つのシステムを確立すべきです。

RCAプログラム

根本原因分析（RCA）は、事象の真の原因を特定する体系的な問題解決手法です。信頼性工学において、規律あるRCAプログラムは、設備性能不良の理由を突き止め、是正措置を実施するために不可欠です。

A社（大手化学メーカー）は1,150台の遠心ポンプを運用していました。1995年時点のポンプMTBFはわずか0.8年（9.6か月）でした。正式なRCAプロセスが導入されたのは1998年です。

最初に故障解析を行い、自社の設置・メンテナンス慣行をベストインクラスのベンチマークと比較しました。このギャップ分析が、体系的なRCAプロセス立ち上げのきっかけとなりました。

信頼性部門はスタッフに故障コーディングを教育し、データをCMMSに記録し、別途FRACAS（故障報告・解析・是正措置システム）データベースを維持しました。

RCAは最も頻繁な故障モードに焦点を当て、発見に基づいて是正措置を実施しました。結果は図1に示す通り、劇的な改善を示しています。

図1：1995-2002年のポンプMTBF

8年間でMTBFが500%向上。ポンプ故障減少だけで、データセット末期には年間約550万ドルの直接メンテナンスコスト削減を達成。最終5年間の他の信頼性施策も寄与しましたが、ポンプが主なドライバーでした。

すべての施策の複合効果（全体の35-40%を占めると推定）により、プラント出力が15%増加し、控えめな設備投資で全体設備効率（OEE）が94%から98.2%に向上しました。

ポンプ故障が1日3件未満、計器や容器の故障も最小限に抑えられたことで、プラントは実証済みレートで連続運転可能になり、絶え間ない再バランシングから解放されました。この安定性は、フル稼働時の年間利益1,200万ドルから、60%稼働時4,300万ドル、市場回復時には7,200万ドルへと利益を押し上げました。

オンサイト信頼性プラクティショナー

Life Cycle Engineeringは、設備信頼性とプロセス制御を現代製造の基盤とする文化変革を推進する「信頼性向上（Rx）」を提唱しています。

同社はRxを5つのレベルで定義し（図2）、持続可能性を頂点に、信頼性エンジニアリングを核心要素として位置づけています。

信頼性エンジニアがオンサイトにいるかどうかに関わらず、望ましい成果（より高い信頼性とより少ない不良）を維持するために実行すべき主要活動があります。

図2：信頼性向上モデル

オンサイト信頼性プラクティショナーは、設備とプロセスを監視し、継続的改善の機会を発掘します。リスクマネージャーとして、予防・予知保全とリスク計画を通じて最適なリスク軽減戦略をプロアクティブに決定します。

最重要設備には信頼性中心維持管理（RCM）またはその変種を推奨します。その他の設備には別の最適化戦略を用いることもできますが、それらの限界と関連リスクを理解することが前提です。

信頼性と製品品質を支えるビジネスプロセス

安定したプロセスは、あらゆる信頼性・品質イニシアチブの基盤です。プロセスが改善を維持できなければ、TPM、リーン製造、シックスシグマのどの取り組みも最大の可能性を発揮できません。

例として、50年物のアルミニウム製錬所が作業プロセスと設備プロセスを再設計したケースを挙げます。2002年、信頼性向上イニシアチブ導入前、総メンテナンスコストは3,500万ドル超、アルミニウム1トンあたり137ドル以上で、当時の世界平均より50%高かったのです。

プラントは作業プロセスを標準化し、設備履歴データベースを構築し、問題解決にリーンツールを適用。メンテナンスと運用はTPM指標であるOEEを導入して進捗を追跡しました。

2004年までに、信頼性ベースのプロセス導入後、OEE向上に直接結びつく240万ドルの改善を実現しました。

結果の監視

ジョセフ・ジュラン氏の「測定しなければ管理できない」という言葉は今日も真理です。不良が排除されているか確認するには、適切な指標を追跡する必要があります。

OEEは明確な出発点です。資産がいかにビジネス目標を達成しているかを反映し、可用性、性能率、製品品質を統合します。

設備信頼性の向上は可用性を高めるだけでなく、品質も向上させ、OEEに二重の好影響を与えます。

その他の有用な指標として、対象設備のMTBFとスクラップ率があり、信頼性改善と廃棄物削減の相関を確認できます。

信頼性専門家は、設備信頼性と財務成果（生産高、安全、品質）のリンクをよく強調します。不良とプロセス廃棄物への関連性も同様に重要です。

製造プロセスのばらつきを管理するには、以下の4つの重要なステップに集中してください：

• 堅牢で規律あるRCAと信頼性プログラムを導入し、信頼性ギャップを特定する。
• 専任の信頼性担当者を配置し、改善を維持する。
• ビジネスプロセスが信頼性目標を支援することを確認する。
• 適切な指標で進捗を測定する。

参考文献
* Moore, R. Selecting the Right Manufacturing Improvement Tools, Boston, MA & London, Elsevier Butterworth-Heinemann Books, 2007.
** Mobley, R. K. Root Cause Failure Analysis, Elsevier Butterworth-Heinemann, 1999.
著者について：
カール・マーチ氏は、メンテナンス、信頼性エンジニアリング、システムモデリング、設計に豊富な経験を持ちます。機械工学の学士号と自動車システム工学の修士号を取得。米国品質学会（ASQ）認定信頼性エンジニア（CRE）、メンテナンス・信頼性専門家協会（SMRP）認定メンテナンス&信頼性プロフェッショナル（CMRP）。RCM、TPM、根本原因分析、信頼性向上を専門とし、世界中のクライアントが製造業の卓越性を達成するのを支援。連絡先：cmarch@LCE.com。詳細は www.LCE.com または電話 843-744-7110。