◇ 生産管理と生産現場－目標どおりのものを作るための検査－

山形大学  理工学研究科（工学系）  化学・バイオ工学科  🔋 C1 📛 立花和宏

このWeb資料は、テキストの持参を前提とする対面授業の参考にすることができます。 但し、Web資料の閲覧だけでは、授業の復習として不十分です。 資料は現状有姿のまま提供されます。不備な箇所も多々ありますが、ご了承ください。 また予告なく訂正・追加されることもありますので、ご了承ください。

歴史 的には、大量生産がはじまったころは、製造された製品のばらつきがおおきく、検査によって製品を選別するという 「製品の管理」が一般的であった。（検査重点主義）

技術が進み、製造条件を決め安定した工程で製造ができるようになると・・・ 「製品の管理」から「工程の管理」へと移行し、（工程管理重点主義）

安定して機能を発揮できるような製品を設計することや、安定した製造を実現できる工程を設計すること（新製品開発重点主義）

^{1 ) 2 ) 3 )}

工場で、 製品 が定められた規格を満たしているかどうかを調べることを検査（inspection）といいます。 ^{4 )}

方法１	方法２
官能 検査	目視 打診（聴覚） 寸法（モノサシやノギス）
測定器
管理と 記録	チェックシート

検査・点検は、 現物 で、 現実 と 仕様のずれが許容範囲かどうかを 測定 ・ 確認し、 チェックシート に 記録 し、管理します。 設備のような大きな製品は、巡視で 現場 に足を運びます。

標本の測定量が、 母集団の測定量の代表値と 一致するとは限りません。

5 )

点検は、 5S活動の 清掃 で行います。

		原料
		↓
工程管理	→	工程
		↓
		製品 （ロット）	←	品質の推定、 合否判定
		↓		↑
		サンプリング
		↓
		サンプル
		↓
		測定
		↓
		尺度に基づく データ
		↓
		解析、分析

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1. 統計的品質管理（SQC, statistical quality contorol）

   石炭合理化計画後、高度成長期（石油化学、電気製品）を支えます。

2. 全社的品質管理（TQC, total quality contorol）

オイルショック後、電子部品や半導体産業を支えます。

👨‍🏫 日本のエネルギー革命（昭和３０年代）－石炭合理化計画－

検査方法	検査対象	原因	使用する感覚・道具
官能検査	色・にごり		視覚
	におい		嗅覚
化学的検査	ｐＨ

河川水・下水・雨水・水道水・浄化水・地下水などが対象になる ^{6 )} 。

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👨‍🏫 白い恋人パーク＠北海道札幌市

⑤ 技術者倫理 ⑨ 無機工業化学 ④ 品質管理

クラフツマンシップ　老舗の誇り－川島織物

京都に、川島織物という、天保１４（１８４３年）創業の老舗企業がある。・・・（中略）・・・ 自ら苦渋の決断をした夫人は、ある日、従業員がいなくなった深夜、独り工房に入り、作品の経糸を断ち切ってしまった。 ・・・（後略）

^{7 )}

実際に見学にいったら 見学が予約制なのは、展示物の照明による劣化をぎりぎりまで抑えるという 品質にこだわる創業以来の雰囲気を肌で感じることができました。

織物文化館

	電圧	内容
危険	5.00	安全弁解放
	4.25	保護回路作動電圧
注意	4.20	使用上限電圧
適性	4.15	カットオフ上限電圧
	3.30	カットオフ下限電圧
注意	3.00	使用下限電圧
危険	2.40	保護回路作動電圧

🖱 電池の内部抵抗と充放電曲線

充電や放電での電池管理(BMS)では、 カットオフ電圧の検知が大切です。 カットオフ電圧が0.01V違うと、副反応のリスクが急激に増大します。 特に ＡＤＣの精度が低いと危険です。 電池の内部抵抗は、 正極、負極、電解質の 過電圧によります。

^{8 )}

サイクル	基本ステップ	実施事項	例
Ｐ：plan	1⃣ テーマの設定	問題点をつかむ テーマを決める	ダイエットする！
	2⃣ 現状の把握と目標の設定	事実（ データ）を集め攻撃対象（ 特性値 ）を決める 目標値と実施期限を決める	今どうなってるの？ 今の体重は？ 背景の調査、 目的、 シラバス
	3⃣ 活動計画の作成	実施事項を決める 日程・役割分担を決める	これからどうするの？ 誰が、いつ、何をするの？ ウォーキング１５分 研究計画書、 年間授業計画
	4⃣ 要因の解析	攻撃対象 （特性値）の現状を調べる 要因を突き止め、対策項目を決める
Ｄ：do	5⃣ 対策の検討と実施	対策案を検討、具体化する 対策実施の方法を決め、実施する
Ｃ：check	6⃣ 効果の確認	対策結果を確認する 目標値と比較し成果をつかむ	検査 ： 目標の体重になったか？
Ａ：action	7⃣ 歯止め	標準化 9 ) 管理の定着化	食べている量が多かったか？ 計画の見直し、マンネリ化防止
	8⃣ 残された問題点へのフィードバック	標準化 次の計画へ反映する

マネジメントの基本、ＰＤＣＡ ^{10 ) 11 ) 12 )} 。 リスクマネジメントにも使われます ^{13 )} 。

分類	部門	説明
間接部門	研究・開発	新商品の 研究開発 14 ) 。
	知財・法務	特許 戦略を立てる。 係争になりそうな案件はイヤ！
	人事	人件費がかかりそうな案件はイヤ！
	総務	給与計算、勤怠管理、評価など。働き方改革に逆行する案件はイヤ！
直接部門	営業	受注、クレーム対応。利幅の取れないのはイヤ！
	技術	メンテナンスに手間のかかる設備の導入はイヤ！
	生産技術	工程の設計。作業標準の作成。 十分な試作データのない新製品はイヤ！
	生産管理	生産量の管理、納期の管理、資材と製品の在庫管理。 仕掛品が多いのはイヤ！
	購買	コスト（固定費、変動費） 15 ) 、安定供給元の確保、納期の確認。 入手しづらい資材を使うのはイヤ！
	製造	無理、無駄、ムラをなくす。タクトタイムを短く。シフト管理。 手間が増えて複雑なのはイヤ！
	品質管理	検査基準の作成。 許容誤差の指定がなく、良否の判断ができないのはイヤ！

👨‍🏫 職種

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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。

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検査の結果を記した伝票です。 検査した人、検査した日付、検査の結果（合格・不合格）などを記入して、対象やロットに添付し、受け取る人に伝えます。

表   6 .   誤差の種類

数値	区分	細分	説明
測定値	系統誤差	反復測定において、一定のままであるか、または予測可能な変化をする測定誤差の成分。
		機械的誤差	ノギス、天秤、メスシリンダーなど測定器の精度や 精確さ（ 確度） による誤差
		個人的誤差	測定者のくせによる誤差
		理論的誤差	理論の省略などによる誤差
	偶然誤差 random error		反復測定において、予測が不可能な変化をする測定誤差の成分。 誤差論（確率・統計）の対象
計算値	計算誤差		ＡＤ変換 、 ＤＡ変換、丸め誤差や計算精度による誤差、 数値 データの格納方式による誤差。
設計値	公差 tolerance	製品の仕様図や設計図で、基準値から許容される値。 方向が指定されてより具体的なものは許容値と呼ばれる。

誤差（error）は、測定値から真値を引いた値です。特に、測定誤差と言うこともあります。 ^{17 )}

誤差が検査や測定にかかるのに対して、 公差は設計にかかります。 不適合を出さない設計をするには、研究開発段階から、公差の設計が大切です。

化学で使われる量・単位・記号 ^{18 )} 誤差とノイズ ^{19 )}

測定標準の種類	意味	例
国際測定標準		（旧）キログラム原器
国家測定標準 （ 計量標準）	国家が承認した測定標準	計量法で規定された産業技術総合研究所保有のジョセフソン効果電圧測定装置
固有測定標準
標準物質		標準物質
認証標準物質		25℃でのpH値が6.865で、拡張 不確かさ（包含計数k=2）が0.02と記載され、認証書が添付された中性リン酸標準液

測定標準は、 測定における参照基準で、 量の値とその 不確かさが明確になっているものを言います ^{20 )} 。

種類	対象	例
電圧	電圧計	ウエストン電池 （ 標準電池 21 ) ）
電圧	電圧計	基準電圧
質量	天秤	分銅

https://www.jqa.jp/service_list/measure/service/emc/sokuteiki.html ^{22 )}

基本量	SI基本単位
	名称	記号	定義
📏 長さ	メートル	m	真空中の光の速さc を単位 m s-1で表したときに、 その数値を299 792 458と定めることによって定義される。 ここで、秒は セシウム 周波数∆νCsによって定義される
💪⚖ 質量	キログラム	kg	プランク定数 hを単位J s（kg m2 s−1 に等しい）で表したときに、その数値を6.626 070 15 × 10−34 と定めることによって定義される。ここで、メートルおよび秒は光の速さc および セシウム周波数∆νCs に関連して定義される。
⏱ 時間	秒	s	秒は、 セシウム 133 の原子の基底状態の二つの超微細構造準位の間の遷移に対応する放射の周期の9 192 631 770 倍の継続時間である
⚡ 電流	アンペア	A	電気素量 e を単位 C（A s に等しい）で表したときに、 その数値を 1.602 176 634×10-19と定めることによって定義される。ここで、秒は ∆νCs によって定義される。
🔥 🌡 温度	ケルビン	K	ボルツマン定数 kを単位J K-1(kg m2 s-2 K-1に等しい）で表わしたときに、その数値を1.380 649×10-23と定めることによって定義される
🌟 光度	カンデラ	cd	周波数540 × 1012 Hzの単色放射の視感効果度Kcdを683 lm W -1と定めることにより定義される。
🧪 物質量	モル	mol	モル（記号は mol）は、物質量のSI単位であり、1モルには、厳密に6.022 140 76 × 1023 の要素粒子が含まれる。 この数は、アボガドロ定数 NA を単位 mol–1 で表したときの数値であり、アボガドロ数と呼ばれる。系の物質量（記号は n）は、特定された要素粒子の数の尺度である。要素粒子は、 原子、 分子、イオン、電子、その他の粒子、あるいは、粒子の集合体のいずれであってもよい。

物理量は、長さ ^{23 )} 、 電流 ^{24 )} などの 基本単位で組み立てられます ^{25 )} 。

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 ^{26 ) 27 ) 28 )} 。

標準物質や実量器で校正されます。

👨‍🏫 宇宙・物質・法則－単位－

エネルギー	分析法
💪 力学 （ p V）	ＭＳ、ＩＣＰ-ＭＳ、粘弾性測定
⚡ 電気（ n F E , e Φ）	ＣＶ （電気化学分析） 、ＥＩＳ、ポーラログラフィ、 ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＥＤＳ（ＥＤＸ）
🌟 光（ h ν）	ＦＴ-ＩＲ、ＡＡＳ、ＵＶ-ＶＩＳ、ＩＣＰ-ＡＥＳ（ＩＣＰ-ＯＥＳ） ＸＰＳ（ＥＳＣＡ）、 ＮＭＲ、ＥＳＲ，ＸＲＤ、Ｘ線ＣＴ、蛍光Ｘ線 オージェ分光、ラマン分光
🔥熱	ＴＧ/ＤＴＡ、ＤＳＣ
🧪化学	滴定、重量分析、ＬＣ、ＧＣ、ＧＣ－ＭＳ

機器分析： 情報＝ エネルギー＋ 物質

化学分析： 情報＝ 物質＋ 物質

山形大学実験機器共同利用 山形県工業技術センター 宮城県産業技術センター 福島県ハイテクプラザ 👨‍🏫 機器分析と化学分析

用語	定義	備考
誤差 （ error ）
偶然誤差 （ random error ）	反復測定において、予測が不可能な変化をする測定誤差の成分
系統誤差 （ systematic error ）	反復測定において、一定のままであるかまたは予測可能な変化をする測定誤差の成分
ばらつき （ dispersion ）	測定値がそろっていあいこと。また、ふぞろいの程度。	偶然誤差とほぼ同義。
かたより （ bias ）	測定値の期待値と真値の差	系統誤差とほぼ同義。
不確かさ （ uncertainty ）	測定値に付随する、合理的に測定対象量にむすびづけられる値の広がりを特徴づけるパラメータ	知識の曖昧さも含む
反復 （ replicate ）	同一の測定対象量に対する測定を複数回行うこと	測定条件が同一かどうかによらない。 実験計画法では、ブロック単位での実験を指す。
繰り返し （ replicate ）	同一の測定対象量に対する測定手順、オペレータ、操作条件、場所が同一の、短期間での測定の反復	操作条件は、因子。繰り返し数は、標本数に相当する。
再現性 （ reproducibility ）	測定の再現条件下での測定の精密さ
精密さ （ precision ）		精度。 ばらつきの小ささを表す。
精確さ （ accuracy ）		確度
測定値	規定された測定手順に実施によって得られる 量の 値	測定を反復するときは、個々の値、もしくは 代表値（平均値や中央値など）のいずれも測定値と呼ぶ。
指示値	測定器が提示する 量の 値

^{33 ) 34 )}

種類	項目
代表値	平均値
	中央値（メディアン）	データを小さい順（または大きい順）に並べたときに、ちょうど真ん中にくる値。
	最頻値（モード）	最大の度数を持つ値。
ばらつき	標準偏差
	範囲（レンジ）	最小値と最大値の差

粉体の 粒径などは代表値で表現します。 代表値の中でも平均値は、期待値として使われます。

母集団からサンプリングした標本の代表値（たとえば標本平均）と、もともとの母集団の代表値（たとえば母平均）が一致するとはかぎりません。統計学で標本の代表値から、母集団の代表値を推定できます。 たとえば、標本平均から母平均を推定したり、標本標準偏差から母標準偏差を推定したりします。

異物	混じってはいけないものが混ざっている。 まつ毛。髪の毛。ごみ。
ピンホール、カケ	穴が開いてはいけないところに穴があいている。あるべきところがない。
キズ
割れ
規格外れ	規格寸法から外れている

出荷する製品が、適合品か不適合品（不良品）かどうかを、必ずしも数値で表現できるとは限らない。 数値以外の表現として、水準（層）に名前をつけて、層別に分類し、パレート図などで表現し、不適合品をなくすことを目指します。

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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。

*

種類	分野	調理との対比	学校との対比
受入検査		素材の厳選	入学試験（ アドミッションポリシー）
工程間検査		調理中の味見	( カリキュラム・ポリシー）
完成品検査		盛りつけなど外見	卒業研究発表会、公聴会
出荷検査			( ディプロマ・ポリシー）

^{35 )}

ＰＤＣＡ のチェック（Ｃ）

項目	全数検査	抜き取り検査
破壊	品質項目が非破壊	破壊以外に評価できない品質項目
ルール	全数検査が要求事項	無検査項目の管理
工程	不適合品が頻発	不適合品が少ないため、 量、時間、費用の節約

アプリ＆ 言語	プログラム例
SQL *	NEWID()を使って、乱数を生成し、ソートして上位をとる。 select top(1) * from contents order by NEWID()
Python *	randomモジュールのsampleメソッドを使う。
offce365 /Excel *	セルにRAND()を使って、乱数を生成し、ソートして上位をとる。 基本的にはSQLと同じ考え方。 Excel のような 表計算アプリの中で、無作為抽出をするのは現実的ではなく、 予めデータベースで抽出すると良い。

母集団から標本を抜き取るときに、公平でないと母集団の平均値やばたつきを正しく推測できません ^{37 )} 。 試料採取（サンプリング）で、もっとも簡便なのは、 一様乱数 を使った単純ランダムサンプリングです。

人数、個体数のような母集団が数えられる離散集合でも、混塊混合物、液体、気体面状態のような（バルクマテリアル）数えられない離散集合でも、 単純ランダムサンプリングが簡便です。

単純ランダムサンプリングでは、母集団に番号（ＩＤ）をつけ、一様乱数で標本を決めます。 乱数の発生は、予測不可能でなくてはならず、高度な数学的技術が要求されます。 クレジットカードの番号のようなセキュリティに関わるところでは、乱数の発生技術そのものがセキュリティの対象です。

抜き取り検査の用語

①計数値抜き取り検査
②計量値抜き取り検査
③AQL
④CRQ
⑤LQ

方法	説明	例
観察	天体のように規模が大きすぎる場合や、 人体のように倫理上の問題がある場合などは、積極的なアプローチを避け、あるがままを客観的にみて データとする。	目視、 顕微鏡、 望遠鏡
定性観察	同じかどうかを判断する（同定）。 注目する 尺度で序列をつけ、データとする。	比色分析、帯電序列、層別
定量観察	物理量と単位となる 基準を 数値で表現する（計測、測定）。 数値 データとする。	ノギスで 長さを測定する。 天秤で質量を測定する。
巡検	現地に趣きあるがままを観察する。 地学、生物の分野で、対象を実験室に持ち込めないときに使う手法。	火山に赴き地層や地質を観察する。 山や野を歩き毒草の分布を調査する。
実験	主に実験室内で条件を設定して、現象を観察し、仮説を検証する。 物理、化学の分野で、対象を実験室内に構築して検証する手法。
対照実験	コントロール（ブランク、比較対象）を設定して、現象を観察し、効果の有無を判定 （ 有意差検定） する。

◇ 参考文献

🏫 品質管理

q71