公差設計のPDCAを回す：若手エンジニアのための機械設計入門（9）（2/3 ページ）

[土橋美博／スワニー，MONOist]

公差設計のPDCA

　公差設計と実態との間にある差異を改善し、設計精度を高めていくには、公差設計のPDCAサイクルを回していく必要があります。

PDCAサイクルとは

　まず、一般的なPDCAサイクルについて説明します。PDCAとは、改善活動や品質管理の基本となる「継続的改善」のサイクルであり、次の4つのステップで構成されています。

1．Plan（計画）

• 目標を立て、達成のための方法を計画する段階

2．Do（実行）

• 計画した方法を実際に試してみる段階

3．Check（評価／確認）

• 実行した結果をデータで確認し、計画通りかを評価する段階

4．Action（改善／標準化）

• 成功した方法を標準化し、次の活動に生かす段階

※課題が残る場合は、再び「Plan」に戻って改善を続ける。

　PDCAサイクルとは、計画→実行→評価→改善を繰り返すことで、業務や設計の品質を継続的に高めていく仕組みです。

公差設計におけるPDCAサイクル

　一般的なPDCAサイクルについて説明しましたが、公差設計におけるPDCAサイクルはどのようになるのでしょうか。以下にまとめます。

図1　公差設計のPDCA［クリックで拡大］

1．Plan（計画）

• 設計段階での目標設定
• 製品機能に必要な寸法精度を明確にする
• 許容できる不良率を推測／設定する
• 材料特性、加工方法、組み立て方法を考慮し、公差の目標値を定める
• 解析による事前評価
• 公差解析（バラつき伝播計算や統計的手法など）を用いて、設計公差が機能要件を満たすか確認する

2．Do（実行）

• 試作、試験生産、生産の実施
• 設定した公差で部品を加工／組み立てし、実寸法データを取得
• 測定と評価方法の確立
• 測定器や測定条件を整備し、バラつきを正しく把握できる仕組みを実行

3．Check（評価）

• 設計と実測値の比較
• 試作結果の寸法分布が、設計時の想定（正規分布やシミュレーション）と一致しているかを確認
• 不良率の検証
• 不良率が計画値以内に収まっているか評価する
• 分布に異常が見られる場合は、その要因を4M（人／機械／材料／方法）から特定する

4．Action（改善）

• 設計の修正
• 公差の再設定、または加工方法／治具の改善を実施
• 標準化と展開
• 効果が確認できた条件や設計ルールを標準化し、次の設計にフィードバックする
• 社内設計基準やチェックリストに反映し、再発防止と継続的改善につなげる

　このPDCAを繰り返すことで、現場に即した公差管理が可能になります。

　設計者は厳しい公差を設定しがちですが、加工部門や調達部門はコストや納期の観点から、緩い公差を望む傾向があります。ここには常に「公差のせめぎ合い」が存在します。

　つまり、公差設計のPDCAは設計部門だけでなく、調達／加工／品質管理、さらには外部加工会社との連携によって回す必要があります。設計者には、CADの前に座るだけでなく、現場に足を運ぶ姿勢も求められます。