品質管理2026/3/3113分で読めます

FTA（故障の木解析）の書き方｜トップダウンで原因を構造化する方法

FTA故障の木解析フォルトツリー解析なぜなぜ分析ANDゲートORゲート品質管理信頼性設計未然防止根本原因分析

品質不良や設備トラブルが重なったとき、「複数の原因がどう絡み合って問題を引き起こしたのか」を論理的に整理したいと感じることがあります。なぜなぜ分析が1本の線で根本原因を掘り下げるのに対し、FTA（フォルトツリー解析／故障の木解析）は「発生してほしくない最悪の事象」をツリーの頂点に置き、AND・ORゲートを使いながら原因の論理構造を枝状に可視化します。原因の複合関係や組み合わせを一枚の図に落とし込めるため、複雑なシステム障害や安全事故の分析に特に強みを発揮します。本記事では、FTAの基本概念から作成手順、なぜなぜ分析との使い分け、そして実務での活用シーンまでを体系的に解説します。

1. FTAとは――定義とフォルトツリーの基本構造

FTAの定義

FTA（Fault Tree Analysis：故障の木解析）は、1961年にベル研究所がミニットマン弾道ミサイルの打ち上げ制御システムの安全性評価のために開発した手法です。「望ましくない事象（トップ事象）」を起点として、その発生原因を論理ゲートを使いながらツリー状に展開し、システムがどのような経路で失敗するかを視覚的に表現します。

現在では航空宇宙・原子力・自動車・医療機器・化学プロセスなど、安全性と信頼性が求められるあらゆる産業で活用されています。日本の製造業でも、ISO 9001に基づく是正処置や設計FMEAと組み合わせる形で、品質管理部門での採用が広がっています。

フォルトツリーを構成する要素

FTAのツリー図（フォルトツリー）は、以下の要素で構成されます。

頂上事象（Top Event） 分析したい「最も望ましくない事象」をツリーの頂点に置きます。「製品の重大不良が流出した」「設備が予期せず停止した」「工程内で重傷事故が発生した」のように、具体的かつ測定可能な状態で定義します。

中間事象（Intermediate Event） 頂上事象の直接原因と、基本事象の間に位置する論理的な段階です。「部品Aが破損した」「警告信号が発報されなかった」など、それ自体がさらに下位の原因を持つ事象を指します。

基本事象（Basic Event） これ以上分解する必要がない、ツリーの末端に位置する最小単位の原因です。「センサーの電池が切れた」「作業者がチェックリストを記入しなかった」など、具体的な故障や人的行動として特定されます。確率データが入手できる事象が理想的です。

ANDゲートとORゲートの役割

FTAの最大の特徴は、因果関係の「論理構造」を明示できる点です。このために使われるのがANDゲートとORゲートです。

ORゲート（論理和） 入力事象のうちいずれか1つ以上が発生すれば、出力事象（上位の事象）が発生することを示します。日常の品質問題の多くは、複数の要因のうちどれかが発動することで問題が起きる構造であり、ORゲートで表されます。

例：「検査漏れが発生する」← 「検査員が確認手順を省略した」OR「検査装置が誤作動した」OR「照明不良で目視確認できなかった」

ANDゲート（論理積） 入力事象のすべてが同時に発生したときのみ、出力事象が発生することを示します。安全設計では多重防護の考え方がANDゲートに対応します。複数の安全装置がすべて機能しなくなったときにのみ事故が起きる構造です。

例：「重大事故が発生する」← 「一次防護装置が故障した」AND「二次アラームが作動しなかった」AND「作業者が異常に気づかなかった」

この2種類のゲートを組み合わせることで、「どの原因が単独で問題を引き起こせるか（OR）」と「複数条件が重なって初めて問題になるか（AND）」を論理的に区別でき、優先して対策すべき箇所を明確にできます。

2. FTA作成の手順――頂上事象からツリーを展開する

FTAの作成は、トップダウンで段階的に進めます。以下の4ステップが基本的な進め方です。

ステップ1：頂上事象の設定

最初に、分析対象となる「望ましくない事象」を1つ選んで頂上事象として定義します。このステップが最も重要で、頂上事象の定義が曖昧だとツリー全体がぼやけてしまいます。

良い頂上事象の条件は次の3点です。

具体性: 「品質が悪い」ではなく「完成品の寸法不良率が月間0.5%を超えた」のように状態を明確に定義する
測定可能性: 発生したかどうかを客観的に判断できる
スコープの明確さ: どのシステム・工程・製品を対象とするかを絞り込む

製造現場であれば「出荷後クレームの発生」「ライン停止（計画外）」「重大なヒヤリハット事象の発生」などが典型的な頂上事象の候補です。

ステップ2：直接原因の特定と論理ゲートの選択

頂上事象の直接的な原因を洗い出し、AND・ORどちらのゲートで接続するかを決定します。

「この事象が発生するためには、どういう条件が必要か？」を問いながら下に展開します。

「どれか1つが起きれば発生する」→ ORゲート
「複数が同時に成立しないと発生しない」→ ANDゲート

このステップでは、設計仕様書・過去の不良記録・設備保全履歴・ヒヤリハット報告書などの資料を参照しながら、チームで議論することが重要です。設計・製造・保全・品質の担当者が集まることで、見落としが減ります。

ステップ3：中間事象のさらなる展開

直接原因として書き出した事象に対して、同じ要領でさらにその原因を展開します。「この中間事象はなぜ発生するのか？」を問いながら、段階的にツリーを下に広げていきます。

展開を止めるのは、以下のどちらかの条件を満たしたときです。

基本事象に到達した: これ以上分解する意味がない、具体的な故障・ヒューマンエラー・環境要因などの末端事象になった
対策可能な事象に到達した: 担当部門が直接対処できる原因まで落とし込めた

深く掘りすぎると図が複雑になりすぎるため、実用的な深さ（一般的に3〜5階層）で止めることも選択肢のひとつです。

ステップ4：基本事象の特定と確率データの入力（任意）

ツリーの末端となる基本事象が特定できたら、その事象の発生確率（故障率・エラー率）を入力することで、定量的なFTAが可能になります。

各基本事象の発生確率からゲートのロジックに沿って計算することで、頂上事象の発生確率を算出できます。

ORゲートの発生確率の近似：P(A or B) ≈ P(A) + P(B)（P(A), P(B)が小さい場合）
ANDゲートの発生確率：P(A and B) = P(A) × P(B)（独立事象の場合）

製造現場での活用においては、必ずしも全ての基本事象に確率データが揃っているわけではありません。まずは定性的なFTAとして因果関係の構造を可視化し、重大なリスク経路が特定できたら、優先的に確率データを収集して定量分析に発展させるという段階的なアプローチが現実的です。

なぜなぜ分析をAIで体験してみよう

ここまでの解説を踏まえて、AIによるなぜなぜ分析を体験してみましょう。事象を入力するだけで、AIが自動的に原因を深掘りします。

なぜなぜ分析 AI体験ツール

事象を入力するだけで、AIが原因を自動分析

業界別のサンプル事象を選ぶか、自由に入力してください。

または

3. FTAとなぜなぜ分析の比較――論理構造 vs 直線的深掘り

FTAとなぜなぜ分析はどちらも根本原因を探る手法ですが、構造と目的が根本的に異なります。使い分けを理解することで、どちらを選ぶべきか、あるいは組み合わせるべきかを判断できます。

比較表

比較項目	FTA（故障の木解析）	なぜなぜ分析
分析の方向	トップダウン（結果→原因）	トップダウン（問題→原因）
構造	ツリー状（複数の因果経路）	一直線（単一の因果チェーン）
論理表現	AND・ORゲートで論理関係を明示	因果の連鎖を文章で記述
複合原因の表現	得意（複数原因の組み合わせを可視化）	苦手（1本の流れで記述）
向いている問題	複雑なシステム障害・安全事故・設計の信頼性評価	繰り返す現場トラブル・比較的単純な不良
定量分析	発生確率の算出が可能	原則として定性的
作成コスト	高い（チームと専門知識が必要）	低い（現場担当者だけで実施可能）
適した場面	設計段階・重大事故調査・安全審査	日常の改善活動・是正処置

なぜなぜ分析の「落とし穴」とFTAが補う部分

なぜなぜ分析は1本のチェーンで原因を追うため、「複数の原因が組み合わさって発生する問題」を扱うのが苦手です。たとえば「A という条件のときにBという要因が重なった場合のみ問題が起きる」という構造は、なぜなぜ分析では表現しにくく、対策が片方の原因除去に偏るリスクがあります。

FTAはANDゲートでこの「複合条件」を明示できるため、すべての原因経路（カットセット）を網羅的に洗い出せます。多重防護が効いているシステムで「なぜすべての防護が同時に機能しなかったのか」を分析する場面では、FTAが本質的な答えを出せます。

組み合わせ活用のすすめ

実務では、両者を組み合わせることが最も効果的です。

FTAで原因の全体構造を可視化する: どの経路でトップ事象に至りうるかを網羅的に洗い出し、最も危険な経路（最小カットセット）を特定する
特定した基本事象になぜなぜ分析を適用する: 末端の基本事象について「なぜその状態になったのか」をなぜなぜ分析で深掘りし、管理的な根本原因にたどり着く

「大きなリスクを構造で把握してから、特定の原因を深く掘る」という二段階のアプローチが、再発防止対策の質を高めます。

4. FTAの活用場面――信頼性設計・事故調査・安全性評価

FTAが最も効果を発揮する3つの主要な活用シーンを解説します。

信頼性設計（設計段階での未然防止）

製品や設備の設計段階でFTAを実施することで、設計に潜む弱点を事前に特定し、改善できます。特に「どの部品の故障が最も頂上事象に直結するか」を定量的に示せるため、設計改善の優先順位を合理的に決定できます。

ANDゲートが多い経路（複数の同時故障が必要）は比較的安全ですが、単一の基本事象が直接トップ事象につながる経路（シングルポイント・オブ・フェイラー）が発見された場合、その部品に冗長性を持たせる設計変更が必要です。

事故調査・インシデント分析

重大事故や製品クレームが発生した後の原因調査でも、FTAは有効です。「どのような事象の組み合わせで今回の事故が起きたか」を論理的に再構成し、ひとつの原因だけでなく、すべての寄与要因を網羅的に整理できます。

特に複数の部門や作業者が関与した複雑なインシデントでは、なぜなぜ分析だけでは見落としが生じやすいため、FTAで全経路を俯瞰することが重要です。

安全性評価（規制対応・認証取得）

原子力・医療機器・航空・化学プラントなどの規制産業では、FTAによる定量的安全解析が法規制や業界標準で義務付けられているケースがあります。IEC 61508（機能安全）やISO 26262（自動車機能安全）などの規格でも、FTAによるシステム安全性の定量的評価が要求されます。

製造業においても、FMEA（故障モード影響解析）と組み合わせることで、設計審査での説得力が増します。FMEAでリスクを広く網羅し、高リスクと判定された故障モードにFTAを適用して詳細な論理構造を明らかにするという使い方が効果的です。

FTAのAND/ORゲート設定と確率計算をAIがサポートします

WhyTrace Plus は、FTA機能を標準搭載したAI根本原因分析プラットフォームです。AND/ORゲートを選択してノードを追加するだけで、フォルトツリーをブラウザ上でインタラクティブに構築できます。基本事象に発生確率を入力すると、頂上事象の発生確率が自動計算されます。AIが分析をサポートし、各基本事象のなぜなぜ分析への展開も一画面で完結します。作成したFTAはチームとリアルタイムで共有でき、過去の分析ナレッジとして蓄積・検索することも可能です。

WhyTrace PlusのFTA機能を無料で試してみる →

5. ツールを使ったFTA作図――デジタルでの描画と共有

手書き・Excelでの作図の限界

FTAの初期検討段階では、ホワイトボードや付箋を使った手書き作業も有効です。ただし、複雑なツリーを手書きで管理し続けると、修正のたびに全体を書き直す手間が生じます。また、Excelで図形を並べる方法は柔軟性に欠け、ゲートの種類や接続関係が視覚的にわかりにくくなりがちです。

デジタルFTAツールの活用メリット

専用のデジタルツールを使うと、以下のメリットが得られます。

修正のしやすさ: ノードの追加・削除・移動をドラッグ操作で行えるため、分析途中でツリー構造を柔軟に変更できます。

発生確率の自動計算: 基本事象に確率を入力すると、AND/ORゲートのロジックに従って上位事象の確率が自動的に計算されます。手計算によるミスを防ぎ、感度分析（どの基本事象の確率改善がトップ事象に最も影響するか）が容易になります。

チーム共有と履歴管理: 作成したFTAをクラウドで共有し、複数人がリアルタイムで確認・コメントできます。バージョン履歴が残るため、設計変更のたびにFTAを更新しても過去の分析が失われません。

他の分析手法との連携: FTAで特定した基本事象をなぜなぜ分析に展開したり、FMEAの高リスク故障モードとリンクさせたりできるツールでは、複数の品質管理手法を一元的に運用できます。

WhyTrace PlusのFTA機能

WhyTrace Plusは、ブラウザベースのFTAエディタを標準機能として提供しています。AND/ORゲートはアイコン選択で設定でき、ノードをドラッグしてツリーを構築する直感的な操作感が特長です。基本事象に発生確率を入力するだけで頂上事象の確率が自動算出され、どの経路が最も危険かが一目でわかります。作成したFTAはURLで共有できるため、設計レビューや安全審査の場でも活用できます。

まとめ

FTAは、複雑なシステム障害や重大事故のリスクをトップダウンで論理構造として可視化する、強力な品質管理手法です。

本記事の要点を整理します。

FTAとは: 頂上事象（望ましくない事象）をトップに置き、AND/ORゲートで原因の論理関係を示しながら基本事象まで展開するトップダウン型の分析手法。
作成の手順: 頂上事象の定義 → 直接原因の特定とゲート選択 → 中間事象の展開 → 基本事象の特定（→ 発生確率の入力・定量分析）の4ステップ。
なぜなぜ分析との違い: なぜなぜ分析が1本の因果チェーンで深掘りするのに対し、FTAはAND/ORゲートで複合原因の論理構造を可視化できる。両者は補完関係にあり、組み合わせることで根本原因対策の質が高まる。
活用場面: 信頼性設計（未然防止）・事故調査（インシデント分析）・安全性評価（規制対応）の3つが代表的な場面。
デジタル活用: ブラウザベースのFTAツールを使うと、修正の容易さ・確率の自動計算・チーム共有が実現でき、分析ナレッジの蓄積につながる。

FTAで構築した論理ツリーをなぜなぜ分析と組み合わせながら管理し、組織のナレッジとして積み上げていきたい場合は、WhyTrace Plusをご活用ください。FTA・5Why分析・対策管理を一元化し、品質管理部門全体で分析の質を底上げする基盤を整えることができます。

WhyTrace Plusを無料で試してみる →

参考資料