パラメータ設計 (その2)

2016-09-28

　前回のその1に続いて解説します。

3．コストがかからない方法とは

ばらつきの対処方法としては、次の4点などが行われます。

　　① 公差や、機械設備の管理を厳しくする。

　　② ばらつきの少ない部品を購入する。

　　③ 加工や検査の工程を追加する。

　　④ ばらつきを補正する機構を追加する。

　しかし、これらはコストがかかり現実的ではありません。では、コストがかからない方法はあるのでしょうか。様々なばらつきに対して影響を受けにくい設計を、コストを掛けずに行おうとする場合には、「品質工学」の力を借りることになります。

（1）品質工学とは

　品質工学は、「ばらつき」に強い設計をするための手法です。別名「ロバスト設計」とも呼ばれるように、様々なばらつき原因に対してロバストな(頑健な、影響されにくい）技術/製品を最短期間で能率よく開発・設計する手法です。

　品質工学は実験計画法の大家である田口玄一博士によってよって創始されましたが、実験計画法にはない、ロバストネス(robustness)という概念を持ち込み、それを実現する道筋を示し、実験計画法とは異なる独立した分野に発展しました。　

（2）パラメータ設計とは

　ロバストネスを実現するための設計の最適化手法は品質工学の中で「パラメータ設計」と呼ばれます。設計パラメータ（制御因子）を最適化することによって、ばらつきの原因（誤差因子）に対して強い、影響を受けにくい設計を実現する手法です。

　いろいろな設計パラメータに対して誤差因子によって揺さぶりをかけて、最も安定な設計条件を見つける、というのが基本的な考え方です。また、設計パラメータのいろいろな組合せ条件を「直交表」で発生させて実験することにより、実験能率の向上を図っています。

（3）2段階設計とは

　二段階設計は、パラメータ設計の実質的な部分で、品質工学の真骨頂とも言える部分です。実験計画法を駆使して、パラメータ（条件）を決めます。その点は、実験計画法そのものなのですが、パラメータの決め方が、二段階からできているので、二段階設計と呼ばれます。二段階設計の一段階目が、ロバスト設計という考え方から来ている部分です。

　ばらつきを小さくしてから、目的の物性値に動かすという手順です。平均値と標準偏差という言葉を使うなら、標準偏差を小さくできる条件をまず見つけ、それから、平均値が目的の値になるように調整するとも言えます。この順序が逆だと、品質のばらつきに振り回されることになると提言しています。