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» 2012年08月02日 17時00分 UPDATE

実践! IE:現場視点の品質管理(13):「安定した工程」を作るには? ゼロから学ぶ「管理図」の使い方 (2/2)

[福田 祐二/MIC綜合事務所所長,@IT MONOist]
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覚えておきたい管理図の種類

 管理図は、一般的に、用いる統計量(データ)のタイプや用途などによって分類されます。例えば、統計量のタイプによる分類では、長さや重さなどの連続した値(データ)を扱う場合の計量値(連続型)の管理図と、不良品の個数などのように、飛び飛びの値(データ)を扱う場合の計数値(離散型)の管理図に分けられます。

 用途別では、工程解析や現状把握などの目的で使用される解析用管理図と、異常値の検出のために作成される管理用管理図があります。

 計量値の管理図といっても、群間での変動を比較する場合と群内の変動を比較する場合では、当然ながら取り扱う統計量が異なってきます。また、同じ群間を比較する場合でも平均で見るか、メディアン(中央値)で見るのかで異なります。

 計量値(連続型)の管理図には、X-R管理図、x管理図、R管理図などがあります。また、計数値(離散型)には、P管理図、Pn管理図、U管理図、C管理図などがあります。

 管理図には、データをプロットするもの、いろいろな統計的手法で限界を求めるものなど、多種類があります。それぞれの特徴をよく踏まえて活用すれば、ほとんど全ての管理をうまく行うことができます。

 計数値と計量値では、統計的な性質もおのずと異なります。また、計数値でも、不良率や不良個数の分布と欠点数の分布も異なりますので、用いる管理図も当然ですが変わってきます。それぞれの管理図の特徴を簡単に以下に説明しておきましょう。

(1)X-R管理図

 X-R管理図は、平均値Xと範囲(R)のデータを併せた管理図です。平均値(X)は、群(同一組)内での平均値を表し、範囲(R)は、各群内での範囲を表します。従って、X管理図(X Chart)は、群ごとの平均値を打点し、群間(日別)の変化(変動)を見ていきます。そして、R管理図(R Chart)は、バラツキの変化を見るもので、群ごとに範囲(R)を打点し、群内(日内)のバラツキの変化(変動)を見ていきます。この2つの管理図を一対にして、「X-R管理図」といいます。

 管理する品質特性が、寸法(長さなど)、トルク、重量、時間、抗張力(引っ張り強さ)、硬度、純度、電流値や電気抵抗などのように量(計量値)によって品質、または、工程を管理する場合に用います。使用例としては、機械加工部品の寸法管理などがあります。

(2)x管理図

 x管理図は、個々の測定値の管理図において、データは計量値でも決められた工程から1個の測定値しか得られない場合や、決められた工程の内部が均一で多くの測定値をとっても意味の少ない場合などに、1個のデータをそのまま打点して管理するときに用います。x管理図は大きな変化を検出するのに向いています。使用例としては、電解の電流効率、水素ガスの露点、化学分析の結果などがあります。

(3)P管理図/不良率管理図(Fraction Defective Chart)

 P管理図は、不良品の割合――すなわち不良率(P)を用いる管理図です。品物の良/不良だけで判定し、不良個数(Pn)を検査個数(n)で割った不良率(P)によって工程を管理する場合に用います。この場合、サンプル数は一定である必要があります。使用例としては、組立不良などがあります。

(4)Pn管理図/不良個数管理図(Defective Unit Chart)

 Pn管理図は、P管理図と同様に、良/不良に分けた場合に用いますが、不良率を計算しないで試料中の不良個数によって管理する場合に用います。使用例としては、溶接強度不良率などがあります。

(5)C管理図/欠点数管理図(Defect Chart)

 不良個数の代わりに、各ロットに含まれる欠点(要求に合わない個々の欠陥)数(C)を打点して管理する場合の管理図です。ただし、欠点を見いだす範囲が一定(一定の長さ、面積、量)である場合だけに使用が可能です。使用例としては、同じ機種のプリント基板上の修正箇所の数などがあります。

(6)U管理図

 U管理図はC管理図の変形です。大きさがnである試料の単位当りの欠点数の平均値を打点します。従って、試料の中の各単位は、C管理図の場合の条件を備えていなければなりませんが、欠点を見いだせる範囲が一定の単位に換算されるので、全ての試料は、同じ大きさでなくても構いません。使用例としては、1万端子当りの配線不良などがあります。

安定した工程とは何か

 生産した製品や部品には、必ず品質のバラツキが発生します。このバラツキの幅が、あらかじめ決められた規格値の範囲内にあれば「管理状態にある」「安定状態である」といえます。

5Mの安定

 製品や部品を生産する過程で品質に影響を及ぼすものは、「5つの要素」から構成されています。これら5つの要素の品質のばらつき具合が総合されて製品全体の品質が決定付けられます。これら5つの要素を「生産の5M」といいます。それぞれの要素は、人(Men)、方法(Method)、機械(Machine)、材料(Material)、計測(Measurement)です。5つのMが安定していれば、製造する製品や部品のバラツキは、いつもほとんど同じバラツキ方を示します。実際には、5Mの状態が常に同じであるということはありませんので、製造工程の状態がどのようになっているかを調べてみる必要があります。

 もし、工程に何らかの異常があれば、バラツキの形が管理状態にあった場合とは異なっているはずです。この場合、ヒストグラム(参考記事)を書いてみると、規格の範囲からはみ出して不良品が発生しています。

 このように、工程に異常が発生しているときは、簡単で客観的な方法で異常の発生を知らせてくれる何らかの仕組みがあれば助かります。このツールが「管理図」なのです。

管理限界

 管理限界は、正常状態で起こり得るバラツキの範囲を示したものです。従って、打点した全てのデータが管理限界内に収まっていれば、「製造工程は安定した状態にある」ということが分かります(図3、4参照)。

 逆に、管理限界外に飛び出したデータがあれば、「製造工程に異常が発生している」ことを示していることになります。

 このように、管理図は、品質を生み出している製造工程に異常が発生したかどうか、あるいは、その兆候を監視する役割を持っている優れたツールといえます。

図3 工程が管理状態にある状況 図3 工程が管理状態にある状況
図4 工程が管理状態にない状況 図4 工程が管理状態にない状況

◇ ◇ ◇

 製品の規格限界(許容値)は、顧客の品質要求水準として決められています。これを管理図と結び付けて説明すると、製品の規格限界(上限と下限)が管理限界(UCLとLCL)内にある場合は、工程能力(Process Capability)が十分にあるといえます。

「工程能力を高める」

 一般に、生産数量に対しては生産能力、品質については工程能力と表現します。工程能力とは、質的能力を示すものです。工程能力を高めることは、品質管理の目標でもあります。管理された工程でも、工程能力が不足している場合は改善を行う必要があります。

 作成するときに使うデータの性質によってさまざまな管理図があることは、本稿で述べた通りです。

 次回からは、広く活用されていて、理解していなければならない代表的な管理図でもある「X-R管理図」「P管理図」「C管理図」の作成手順について説明していきます。


筆者紹介

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MIC綜合事務所 所長
福田 祐二(ふくた ゆうじ)


日立製作所にて、高効率生産ラインの構築やJIT生産システム構築、新製品立ち上げに従事。退職後、MIC綜合事務所を設立。部品加工、装置組み立て、金属材料メーカーなどの経営管理、生産革新、人材育成、JIT生産システムなどのコンサルティング、および日本IE協会、神奈川県産業技術交流協会、県内外の企業において管理者研修講師、技術者研修講師などで活躍中。日本生産管理学会員。



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