◇ 工業製品の設計開発－ハイスペックとハイクオリティは違う－

いかなる工業製品も サプライチェーンをさかのぼってゆけば、 最後は地球上の資源にたどり着く。 どこかの鉱山で掘られた石か、農業あるいは狩猟採取によって殺した生き物か、そんな 天然資源 から工業原料は出発する。

化学工業 で生産される工業製品は、計数できる物体ではなく、 計量できる 物質と言っていいだろう。

測定 が活用される場面 ^{11 )}

デジタル伝送には、直流信号（ベースバンド信号）と変調信号がある。また直列伝送（シリアル伝送）と並列伝送（パラレル伝送）がある。また伝送路は減衰特性を有する。 光ファイバの減衰特性（伝送損失）は、0.2～0.3dB/km程度である。

^{12 )}

製品の適合、不適合に関する性能を、品質特性と言います。 品質特性を 数量として表現した データ を品質特性値と言います ^{13 )} 。

品質特性は、情報として、データに記録され、設計者、製造者、顧客で共有されます。 たとえば品質表示法は、顧客への品質特性の表示のルールです。 もし、ルールが守られないと、お互いに損失を被る恐れがあります。

© 2009 K.Tachibana ^* , C1 Lab.

伊達政宗が設計した「黒漆五枚胴具足」は、「鉄砲玉を通さない」という 機能がありました。

「鉄砲玉を通す」という品質特性（スペック）に対して、「鉄砲玉を通さない」というスペックは、ハイスペックと言えます。 また、通す、通さないは、量ではないので、名義尺度のデータということになります。

黒漆五枚胴具足は、量産されました。「鉄砲玉を通さない」と銘打って 製造されたたくさんの黒漆五枚胴具足の中に、「鉄砲玉を通す」モノが混ざっていたら、命にかかわります。 これは不適合品（不良品）です。 このような不良品が混じる黒漆五枚胴具足は、品質が悪いことになります。

伊達政宗は、すべての黒漆五枚胴具足を、至近距離から火縄銃で打ち、孔が空かないことを確かめました。 全数検査です。 その証拠が、胴部の鉄板の銃弾の痕跡です。

伊達政宗は、このようにして、黒漆五枚胴具足の品質を保ちました。 スペックを守った黒漆五枚胴具足は、ハイクォリティと言えます。

中心線、外形線、かくれ線 の順に正確な線の太さで描く。寸法線、寸法補助線、引き出し線、参照線を描く。 寸法、寸法補助記号などを記入する。 輪郭線、中心マーク、部品欄、表題欄を描く。 ^{15 )} 。

創作された設計図は、 図形の 著作物です * 。 工業上利用することができる工業製品の意匠は、意匠権として 知的財産権に含まれます。著作権は、著作物の成立で発生しますが、 意匠権は、特許権と同じく、特許庁に申請しなければ発生しません。

測定対象量の例

• エアコンの取扱説明書に見る品質表示（仕様） エアコンの取扱説明書

  冷房能力、消費電力、……、寸法、質量

• マジックリン マジックリン　成分情報

  容量、寸法、成分濃度……

• カップヌードル

製品特性は、情報として、 データとして記録され、 設計者、製造者、顧客で共有されます。

食品表示法 では、内容量又は固形量及び内容総量の表示が義務付けられていいます。 内容重量はグラム又はキログラム単位で、内容体積はミリリットル又はリットル単位で、内容数量は個数等の単位で、単位を明記しなければなりません。 計量については、計量法に従ってください。 また、加工食品の栄養成分の量および熱量の表示が義務付けられています。 一定の値又は下限値及び上限値を示されなればいけません。 表示された一定の値を基準として、許容差の範囲に入っていなければいけませんが、 栄養成分表示の近接した場所に、「推定値」又は「この表示値は、目安です。」のいずれかの文言を含む表示をした場合、 合理的な 推定により得られた値を表示値として使うことができます。

熱量は、成分の熱量から推定します。 *

計量は測定を包含します。 計量と計測はほぼ同義です。 ^{16 )}

物質や物体の 特徴を比較する情報を 量と言います。 量には、物理量や工業量があります。 長さなどの 物理量は、数値と単位の積です。単位が定義されれば数値データにできます。 単位が定義できない表面粗さなどの工業量も、測定方法が定義されれば数値データにできます。

測定値は、測定者が責任を持ちます。 機器が表示した 指示値ではありません。

測定は 誤差を伴います。

数値は データとして記録されます。

量とは何だろうか。 「長さ」、「 温度」、「化学成分の 濃度」は、すべて量である。

……中略……

「量」という用語は、具体性のレベルが異なるいくつかの概念を表すことがある。例えば （１）長さ（２）円の直径（３）ある金属シリンダの直径は、すべて長さの次元を持つ量であるが、具体性のレベルが異なる。 実際の測定の対象となるのは、（３）のように具体化され特定の値を持つ量である。

「 数値× 単位 」で表現できる量は、一般に 物理量といわれる。すべての量をこのように表現できると都合が良いのだが、有用な量の中には必ずしも、それが可能でない量もある。例えば、 金属材料の「硬さ」や 固体表面の「表面粗さ」は、そのような例である。このような量に対しては、それを測定する方法を十分に厳密に定義することによって、数値を使って表現できるようにしている。このように、測定方法の規約によって定義される量を工業量という。

計量管理の基礎と応用 .より ^{17 )}

物理量 の 記号 は， ラテン文字 または ギリシャ文字 の 1文字を用い，イタリック体（斜体）で印刷する。その内容を さらに明確にしたいときには，上つき添字または下つき添字（あるいは両方）に固有の意味をもたせて用い，さらに 場合に応じて，記号の直後に説明をカッコに入れて加える。 単位 の記号はローマン体（立体）で印刷する。物理量の 記号にも 単位 の記号にも，終わりにはピリオドをつけない ^{18 ) 19 )} 。 *

化学で使われる量・単位・記号 ^{20 )}

ＩＵＰＡＣで定められた ルール です。

物理量は、長さ ^{21 )} 、 電流 ^{22 )} などの 基本単位で組み立てられます ^{23 )} 。

ISQの7つの基本量に対応して、SIには7つの基本単位が定められています ^{24 ) 25 ) 26 )} 。

標準物質や実量器で校正されます。

化学で使われる量・ 単位・記号 ^{27 ) 28 )}

1960年、 国際度量衡総会で国際単位系（略称ＳＩ）が制定されました ^{29 ) 30 ) 31 ) 32 )} 。 水

物理量 の 記号 は， ラテン文字 または ギリシャ文字 の 1文字を用い，イタリック体（斜体）で印刷する。その内容を さらに明確にしたいときには，上つき添字または下つき添字（あるいは両方）に固有の意味をもたせて用い，さらに 場合に応じて，記号の直後に説明をカッコに入れて加える。 単位 の記号はローマン体（立体）で印刷する。物理量の 記号にも 単位 の記号にも，終わりにはピリオドをつけない ^{33 ) 34 )} 。 *

また，質量百分率（質量パーセント），体積百分率，物質量百分率のような用語は用いる べきではない（後述の計量法は例外） ^{35 )} 。

溶媒蒸気圧は、ラウールの法則に従い、 ガスの溶解量はヘンリーの法則に従う。 このよう溶液の溶媒または、溶質の化学ポテンシャル μ( ミュー ) は、濃度表示法に対応して、各々次式で表される ただし、x,m,Cは、注目成分のモル分率、重量モル分率、容量モル分率を各々示す。 ^{36 )}

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{37 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

センサー は、 エネルギーを情報に変換します。 ^{41 )}

具体的には、光や温度といった物理量を電気信号に変換します。 ^{42 )}

例えば、サーミスタの電気抵抗は温度によって変化するので、サーミスタにわずかな電流を流して、 その両端の電圧を ボルテージフォロアで出力すれば、 温度に比例した電圧が得られます。これを ＡＤ変換で 数値 にできます。

センサー センサーで 測定した 量 は、 ＡＤ変換で 数値 データとしてコンピュータで 演算、記憶、記録できます。

プロセスオートメーションでは、センサーで計測し、 コントローラで 制御し、アクチュエータで操作します。

◇ 参考文献