品質工学における機能性評価手法の調査研究

［要近本

武次＊

古山良子＊＊

旨］

品質工学は、あらゆる分野の技術開発を効率的に進める手法として注目され、普及が進んできている。
品質工学の根幹を成す技術の機能性の評価方法については種々の考え方があり、実際の適用は容易ではなく、また、公表された事例は必ずしも多くない。そこで、技術各分野において適用された研究事例等の機能性評価方法や実験因子等について調査し、品質工学に慣れていない技術者が、技術開発やクレーム解決のために品質工学の主にパラメータ設計を適用する上での参考になるデータベースを作成した。

１

緒言

写真１ データベースの入力項目技術開発や品質問題解決の効率化を図り、製品

項目名 データ型

値 条

件の高品質と高生産性を同時に実現可能とする方法

表

題文 字 列として品質工学（タグチメソッド）が発展し、最著者文 字 列近では、我が国でも企業や公的研究機関への普及

出典 文 字 列｛１：品質工学，２：標準化と品質管理，３：・・・｝

が進んできている。競争力ある産業を再構築する

Vol

整数には、開発業務の効率化及び開発期間の短縮、い号

整数

わゆる「もぐら叩き」的解決からの脱却等が不可IP

整数

欠であるが、これらの緊急課題の解決に大きな手FP

整数段を与えてくれたのが品質工学であり、特にその年整数１）パラメータ設計の考え方である 。

キ−ワ−ド 文 字 列

品質工学の開発法では、生産現場や市場でのばらつきを設計時に予測・考慮し、製品機能の安定性、経済性を追求することを考えている。より具コメント 文 字 列
技術分野 文 字 列｛１：機械，２：電気，３：化学，４：・・・｝
No数値

体的には、機能性を技術の本質と捉えて、目的の機能を達成する技術的手段としての基本機能の機品質工学の根幹を成す技術の機能性の評価方法

能性を評価して開発研究を進めることを主張してについては種々の考え方があり、実際の適用は容いる。基本機能の入力と出力の関係を評価するこ易ではなく、また、公表された事例は必ずしも多とによりシステムが発生させている副作用（各種くない。そこで、技術各分野において適用されたの不良）を一斉に解決するという考え方になる２）。 研究事例の機能性評価方法や実験因子等について調査研究を行い、品質工学に慣れていない技術者＊

応用技術課 主任研究員

が、技術開発やクレーム解決のために品質工学の＊＊ 応用技術課 主任

主にパラメータ設計を適用する上での参考になる
−８６−

は、
「マハラノビス・タグチシステム(MTS)法」「損データベースを作成した。

失関数」「オンライン品質工学」「許容差設計」「規２

調査方法

格値の決定」「JIS 規格」「信頼性試験」「寿命試

適用事例のほとんどは、「品質工学」誌、「品質験」などの用語を表記した。パラメータ設計以外

工学研究発表大会」論文集及び「標準化と品質管の分野での進歩が著しいことから、これらの分野理」誌から収集した。その他に、各種学術誌、企も入力するように努めた。また、品質工学以外の業の技術報告書、セミナーテキスト、単行本及び手法も同時に採用されている場合には、その手法オンライン文献検索等を利用して収集した。

名も入力した。例えば、QFD やシステム選択に有効とされる TRIZ３）等である。

３データベースの概要

コメントの欄で用語の解説を行った場合には、データベースのソフトウェアとして桐（ 管理

この欄に「用語解説」と入力した。

工学研究所）を使用した。
１つの資料につき、表１に示す項目名を入力し３．３

コメントた。１資料のデータが図１のようなカード型画面

品質工学（パラメータ設計）の実験の特徴は、として表示される。

直交表の使い方、 実験計画法に組み入れた機

能性評価のためのデータの取り方、等であり４）、図１ データの構成画面

これらを考慮してして、コメント欄には、以下のように品質工学の特性等を入力した。

３．３．１

評 価 法

次のように分類した。
動特性の場合には、
動特性−ゼロ点比例式
動特性−基準点比例式
動特性−１次式

各項目の内容は、以下のとおりである。のいずれかを入力した。

３．１

 静特性の場合には、表題等

表題、筆頭著者及びその所属、出典を入力した。

静特性−望目特性

Vol、号、IP 及び FP は、それぞれ出典文献の静特性−望大特性

巻、号、初頁及び終頁である。

静特性−望小特性
静特性−ゼロ望目特性

３．２

キーワードのように入力した。

対象とする要素技術や製品に関連するキーワードを主に入力した。

また、機能窓法を採用していれば、その旨入力した。

パラメータ設計以外の品質工学の分野について−８７−静特性の SN 比よりも、動特性の SN 比により機能性を評価する方が、技術の「先行性」「汎用３．３．２

機能性」「再現性」を確保することができるとされて基本機能は、要求される目的に応じて検討するいる。しかし、生産現場でのクレーム対策には、必要がある。動特性として考えられる機能を富士静特性の適用が多いため、静特性による事例もセゼロックス グループによる分類５）に従い入力しミナーテキスト等から収集し全データの約２割のたが、事例など一部を追加・改編している。その件数となった。

分類は表２のとおりである。
各機能の概念は、文献５）に記述されているが、このような分類について検討・報告されたのは、
表２ 品質工学における機能の分類５）

機能分類

定義

事例

入力−出力例

エネルギー変換

目的機能を達成させるた 機械加工（切削、研磨、等）電力−加工量
めに、効率的にエネルギ時間−加工量ーを変換する機能。
はんだ付け
電圧−電流
圧力センサー
印加圧力−電圧ブレーキ
踏力−制動力

線形変換

ある変量を線形性のある 加速度センサ別の変量に変換する機能。
計測器
操舵システム転写

型・原形・指示値など基 切削加工
入力寸法−製品寸法となる寸法を正確に実現 複写する機能。
成形（射出成形、焼結、等）型寸法−成形品寸法（入力と出力は同じ単位）鋳物
ロボット
角変位設定値−角変位量
スクリーン印刷
スクリーン寸法−クリームはんだ寸法
フォトリソ線幅形成
マスクパターン寸法−レジストパターン寸法

保形

複合構造体を高強度かつ 筐体構造設計均質に形成する機能。外 耐震設計
荷重に対する変形、永久 フレームの設計
変形等で評価したもの。

荷重−変位量均質化

同一材料部材を均質に形 成形品、材料配合成する機能。体積−質量など均質性を直接的に評 鋳物価したもの。
接合（ろう付け、等）荷重−変位量空中重量−水中重量
荷重−変位量反応制御

化学反応・加工などにお 化学反応、酵素反応
いて、主反応・副反応、 造粒加工速度を制御する機能。
粉砕
生物

時間−物質量

設定した時間どおりに動 ワイパー作する機能。
電車の運行
電子兵器

設定時刻−到達時刻

１２３４５６

確動
７その他
官能評価
８
ソフトウェア等

加速度−電圧
物質濃度−吸光度
操舵角−旋回半径

圧力−含有率
時間−成長率経過時間−確率
着心地、切れ味デバッグ−８８−ごく最近のことである。機能性の考え方は、変遷・用される設計因子であり、詳細には記載していな進歩しており、各技術者がエネルギーの入出力をい。

考え検討すべきものである。例えば、転写性についてはかなり多くの事例があるが、田口博士は、転写性をいくつかのサブシステムに展開すれば多くの場合変換機能になる、と述べ６）、これまで転

３．３．７

直 交 表

実験に使用された直交表を L１８、L１２のように記載した。

写性で評価されてきた課題が、「エネルギー変換その他、重要と思われる情報、非常に斬新なア

７，８）
９）
機能」
や「均質化機能」
で評価される事例がイデア、例えば、紙のモデルで機器設計の最適化ここ１〜２年の間に出てくるようになった。基本を行った等の特記事項は入力した。

機能を考えることは重要であるが、不明の場合は、既知の目的機能を動特性で評価することもありうる。また、ベンチマークテストでは目的機能で評価すればよいとされている６）。

３．３．３

３．４分野１０）「品質工学研究発表大会」
による分類に従っ情報処理、材料、植物・食品、生産技術、
測定技術、官能評価、 計測管理、 教育、て、 機械、 電気（回 路、部 品、等）、 化 学、

計測特性

信号因子に対する出力である計測特性を入力した。品質規格値ではなく、機能を表現する計測特医学・薬学、 その他、とした。
例えば、めっきは「電気、化学」と入力した。

性が考案されている事例が多くあった。

３．５
３．３．４

信号因子

データベースの活用等

カード型画面の１例を図２に示す。

品質工学では客先での使用条件を考慮すること資料を検索したい場合、所定の項目欄ごとにキが第一義的に重要としており、それに相当する信ーワードとなる用語を入力して、必要な資料を選号因子及び誤差因子については、具体的に記入し択し、順次絞り込めるようになっている。

た。また、多信号かどうかも記入した。

入力した件数は、５５４件で日本での事例がほとんどであるが、米国、台湾、インド、韓国、イギ

３．３．５

誤差因子

リス、カナダ等で行われた事例も含まれる。その多くの誤差因子があるとき、誤差因子の調合、直交表への割付け、多元配置などの区別を記入し

内５１
１件は研究事例で、残りは総説や用語解説、JIS規格などである。

た。標示因子がある場合には、この欄に記載した。

分野別では、機械、電気、材料系の事例が多い

外側直交表の構造によっては、SN 比の計算方が、野菜栽培に至るまで非常に多くの製造分野に法は初心者には理解しにくいこともあることから、 広がっている。また、MTS 法を活用した予測やSN 比の具体的な計算法が参考になると思われる。 診断等の研究事例が急速に増加しており、本調査
でも５６件の事例があった。最近では、MTS 法は３．３．６

品質工学の中心１１）であると述べられている。

制御因子

制御因子は、個々の技術者のアイデアにより採−８９−

このデータベースは、当センターで開催している京都品質工学研究会において、課題の実験計画（参考文献）検討のための参考資料の選択等に使用している。

１）上 野 憲 造：「技 術 再 構 築」
、日 本 規 格 協 会事務局として使用し、使いやすいものにしてから、（１９９３）

研究会の事業所会員の方々への活用も図っていき

２）渡辺貞夫：品質工学、４（６）、５８−６０（１９９６）

たい。

３）越水重臣：品質工学、７（４）、５８−６
１（１９９９）４）田口玄一：「タグチメソッドわが発想法」、

図２ データの表示例

p．
１
２、経済界（１９９９）
５）大西章夫、宇田川浩二、若林公宏：品質工学、
７（１）、２２−２５（１９９９）６）田口玄一：「品質工学概論」、p．
５、日本規格協会（１９９５）
７）高橋和仁、高坂木真治、星谷清春、矢野耕也、
西内典明、矢野 宏：品質工学、８（１）、２
４−３０（２０００）

４結言８）市川和愛、嘉指伸一、藤士盛嗣、住田典夫：品質工学、８（１）、３８−４４（２０００）

ここ数年、品質工学を適用した報告は加速度的に増加してきており、適用技術分野も、広範囲に

９）平野利親、水野健一、関口孝壽、松永孝義：広がってきている。動特性の評価による成功事例

品質工学、８（１）、３１−３７（２０００）が多く報告されるようになり、品質工学は汎用性

１０）品質工学、７（５）、i（１９９９）のある技術開発工学として発展し、ますます活用

１１）田口玄一：「品質工学シンポジウム ９９」テされていくと思われた。

キスト、p．
４−５、中部品質管理協会（１９９９）−９０−