つるぞうの 品質工学 QEと&#12289;EQ的生活

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講師鶴田明三株式会社ジェダイト代表取締役技術士
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2026/07/13

【新規連載】再現性が得られやすい制御因子の設定方法⑦

本記事からは、（２）分野別「要注意の交互作用」と因子・水準の決め方　についていくつか分野別の制御因子についての気を付けるべき組合せを見ていこう。

2.1 樹脂成形（射出・押出）

ポイントは、樹脂成形では多くの制御因子が、最終的には次のような共通の状態量を同時に動かしてしまうことである。

溶融粘度
せん断発熱
充填圧力
固化タイミング
結晶化状態
分子配向・繊維配向
収縮・反り
ガス・分解・焼け
ゲート通過時の流動パターン

つまり、設定因子としては「温度」「速度」「圧力」「時間」「金型温度」「乾燥条件」と別々に見えても、実際には樹脂の流れ方・固まり方・配向の仕方を同時に変えている。
そのため、交互作用が非常に出やすい分野である。

交互作用が出やすい組み合わせ

樹脂温度 × 射出速度（せん断発熱・粘度低下・配向が同時に動く）
金型温度 × 保圧（結晶化/収縮と充填状態が絡む）
乾燥条件（含水率）× シリンダ温度（加水分解・ガス発生）
充填率（ショート）× ゲート形状（流動パターンが切り替わる）
繊維含有率 × 充填速度（配向が変わり反りが激変）

望ましい因子/水準の切り方

「粘度（流動性）」を狙うなら：温度と速度を別々に振るより、溶融粘度指標（MFR相当）やせん断速度レンジで整理
金型温度は結晶化境界を跨がない2水準（例：結晶化が急変する温度域を避ける）
含水率は“乾燥あり/なし”より、現場で管理可能な範囲（例：0.02%と0.08%など）

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2026/07/08

【新規連載】再現性が得られやすい制御因子の設定方法⑥

1.5 制御因子の「強すぎる」水準が絡む場合

効果をはっきり見たいから、水準差を大きく取ろう。良くなる方向に大きく振ってみよう。
上げれば性能が良くなるはずだから、高水準はかなり強めにしよう。

この考え方自体は、実験の感度を上げるという意味では一理ある。
しかし、水準を強くしすぎると、制御因子が本来の設計領域を超えて、飽和・制限・破綻・副作用の領域に入ってしまう。たとえば次のようなケースである。

分野強すぎる水準の例起こり得る問題

締結締付トルクを高くしすぎる   ねじ破断、座面陥没、軸力ばらつき増大
電気電流を上げすぎる               発熱、電流制限、磁気飽和、絶縁劣化
成形射出圧力・速度を上げすぎる   バリ、焼け、残留応力、設備上限到達
加熱温度を上げすぎる               熱劣化、副反応、変色、軟化、寸法変化
接着塗布量を増やしすぎる       はみ出し、硬化不良、収縮、内部応力
制御ゲインを上げすぎる           発振、オーバーシュート、アクチュエータ飽和
センサー入力を大きくしすぎる   出力飽和、分解能低下、応答遅れ

これは、1.1の「レジーム切替」とかなり近い。ただし、少し焦点が違う。

パターン          主な問題
レジーム切替   メカニズム領域をまたいでしまう
強すぎる水準   設計限界、設備上限、飽和、破綻領域に入ってしまう

前者は、層流から乱流、弾性から塑性、乾燥から湿潤のように、支配メカニズムの切替が中心である。

後者は、それに加えて、

制御上限に当たる
出力が飽和する
安全余裕がなくなる　等

という、設計空間の端を踏む問題が中心である。
一言でいえば、前者は「別の現象になってしまう」問題であり、後者は「そこまで強くすると使えない」問題である。

対策の基本方針は、制御因子の水準は、効果が見える範囲で、かつ現実の設計余裕内に置く。
ここで大事なのは、単に「安全側に狭くする」ことではない。水準差が小さすぎると、因子効果が見えなくなる。
したがって、望ましい水準は次のような範囲である。

水準設定評価

狭すぎる効果が見えない
適正効果が見えるが、破綻領域には入らない
広すぎる飽和・制約・異常モードに入る

つまり、目的は「大きく振る」ことではなく、機能改善の勾配が見える範囲に置くことである。

強すぎる水準を避けるには、絶対値だけでなく、設計限界に対する余裕率で水準を見るとよい。

たとえば締付トルクなら、

低水準：標準の80%
中水準：標準
高水準：標準の120%

という置き方だけでは不十分である。その120%が、ねじ破断トルクや座面陥没トルクに対してどれくらい余裕があるかを技術的に見ておく必要がある。

他の例として以下を挙げておく。

因子    余裕率として見るもの
電流    定格電流、発熱限界、電源容量
圧力    耐圧、シール限界、安全弁作動圧
温度    Tg、融点、劣化開始温度、接着剤耐熱
荷重    降伏応力、座屈荷重、疲労限度
速度    発熱限界、制御追従限界、潤滑限界

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2026/07/07

【新規連載】再現性が得られやすい制御因子の設定方法⑤

1.4 水準が「混ざったもの」になっている場合

本来は別々に扱うべき複数の属性が同時に変わってしまう状態を指す。

典型例は次のようなものである。

因子名 水準1 水準2 実際に同時に変わっているもの

材料 A材 B材硬度、弾性率、表面粗さ、熱伝導率、摩擦係数、添加剤
表面処理処理A 処理B 硬度、膜厚、粗さ、密着性、摩擦係数
接着剤接着剤A 接着剤B 粘度、硬化速度、弾性率、収縮率、耐湿性
加工条件条件A 条件B 温度、時間、圧力、冷却速度、作業方法
サプライヤ仕入先A 仕入先B 材料成分、ロット管理、加工精度、表面状態
形状旧形状新形状肉厚、R、リブ、重量、流動距離、応力集中

このような因子は、見かけ上は1つの制御因子である。
しかし実際には、複数の物理属性を束ねたパッケージ因子になっている。
そのため、「A材がよい」「B処理がよい」「新形状がよい」と結論づけても、何が効いたのか分からない。

水準が混ざっていると、最初の実験で得られた利得が、確認実験で再現しにくくなる。

理由は、実験で効いた属性が、確認実験で同じように再現されるとは限らないからである。

実務では、まず次のように見るべきである。

その水準は、本当に1つの制御因子の水準なのか。
それとも、複数の因子をまとめた“条件セット”になっていないか。
パラメータ設計で重要なのは、単に「効果が大きく見える条件」を見つけることではない。
重要なのは、場が変わっても再現する制御因子効果を見つけることである。
水準が混ざっていると、効果の正体が曖昧になるため、最適条件が再現しにくい。

基本方針は、水準はできるだけ単一属性の変化になるように設計する。言い換えると、1つの因子を変えたときに、何が変わったのかを説明できる水準にする。

もちろん、実務では材料を完全に単一物性に分けることは難しい。
しかし、少なくとも「何が同時に変わっているか」を明示しておくことが重要である。

すべてを分解できない場合は、少なくとも見たい属性以外を固定（管理）するなどの対応をとることもある。

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2026/07/06

【新規連載】再現性が得られやすい制御因子の設定方法④

1.3 幾何×材料、負荷×速度、温度×化学が典型強交互作用

複数の因子が単に足し算で効くのではなく、互いに相手の効き方そのものを変えてしまう場合である。代表例は次の3つである。

組合せ 典型例 問題の本質

幾何 × 材料肉厚×樹脂種       形状によって材料特性の現れ方が変わる
負荷 × 速度面圧×摺動速度   エネルギー投入・発熱・摩耗モードが変わる
温度 × 化学温度×濃度          反応速度・劣化速度・拡散挙動が変わる

このタイプの本質は、機能を成立させる別々の役割を分担している点にある。

たとえば摩耗であれば、

• 幾何：接触面積、面圧分布、油膜形成性を決める
• 材料：硬度、弾性率、凝着しやすさ、耐摩耗性を決める
• 負荷：接触応力、発熱量を決める
• 速度：摩擦熱、油膜状態、摩耗モードを決める

つまり、摩耗量は「材料が良ければ少ない」「速度が低ければ少ない」という単純な足し算ではない。同じ材料でも、面圧が低い条件では優秀だが、面圧が高い条件では急に摩耗することがある同じ速度でも、潤滑が成立している場合と境界潤滑に落ちている場合では意味が違う。

このように、一方の因子が他方の因子の効く土俵を変えてしまうため、強い交互作用になりやすい。

このタイプでは、水準幅を大きくしすぎるとすぐにレジームが変わる。これは、1.1節にも関係する。

幾何、材料、負荷、速度、温度、化学条件などは、それぞれ機能上の役割が違うことに中止して、因子や水準を決定する必要がある。たとえば、

• 材料は耐環境性を持たせる因子
• 幾何は荷重分布を整える因子
• 表面処理は界面状態を作る因子
• 温度は反応エネルギーを与える因子

であるにもかかわらず、全部を同列の制御因子にしてしまうと、最適条件が「特定の状況にだけ合う組合せ」になりやすい。まずこの整理と検討が重要である。

幾何（形状）と材料の場合、いずれかを固定できる場合は、もう一方を因子にして実験するのが実務的である。しかし、両方を同時に検討したい場合は、無理に一つの直交表でまとめない。ここでは代表的な3つの指針を示す。

１）分割実験

• 材料A用の最適化実験
• 材料B用の最適化実験

を分ける。このほうが実験回数は増えるが、確認実験で利得が崩れるリスクは下がる。

2）強交互作用組合せを外側条件・層別条件にする

材料差や負荷差を、制御因子ではなくノイズ条件または層別条件（標示因子）として置くこともある。たとえば、材料種を外側に置き、その変動に対して安定な制御条件（例えば形状）を探す。

3）水準ずらしが有効な場合

負荷×速度、温度×化学のような量的因子では、水準を単純な等差で置くよりも、スケール感で置いたほうがよい場合が多い。

たとえば速度なら、

• 10, 20, 30 mm/s　よりも、
• 標準の0.5倍、標準、標準の2倍

のほうが、機能上の意味が分かりやすい場合がある。

負荷も同様で、

• 許容面圧の30%、50%、70%

のように、設計限界に対する比率で置くほうがよい

以上は説明のための例であり、どのような水準やずらし方を取ればよいのかは、個々の固有技術に関わることはいうまでもない。

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2026/07/04

【新規連載】再現性が得られやすい制御因子の設定方法③

1.2. 同じ物理量を二重にいじっている場合

表面上は別々の制御因子に見えても、実際には同じ物理量、同じ状態量、同じエネルギー投入量を二重に動かしていることがある。たとえば次のようなケースである。

表面上の因子　実際に重なっている物理量

モータ電流とトルク          電磁力・出力トルク
加熱温度と加熱時間     総熱入力・到達温度・反応進行度
塗布量と膜厚　            付着量・被覆厚さ
圧力と流量                    流体エネルギー・圧力損失
レーザー出力と走査速度   単位長さ当たりの入熱量
締付トルクと軸力            締結力
射出速度と充填時間    樹脂の流動速度・せん断発熱・充填状態

直交表の列としては独立していても、物理的には独立していない。この状態で実験を行うと、制御因子の効果が安定せず、確認実験で利得が再現しにくくなる。

たとえば、電力と時間を別々の因子にしたとする。

この場合、「電力の効果」と「時間の効果」を分けて見ているつもりでも、実際にはエネルギー総量全体の違いを見ている。

高電力の効果は、短時間条件と長時間条件で意味が違う。

短時間の効果も、低電流条件と高電流条件で意味が違う。

交互作用が出たから複雑なモデルを作る、というより、因子の取り方が悪く、物理的に冗長だった可能性を点検するほうが先である。

対応策はあいくつかるが、ここでは代表的な対策を１つ紹介する。

冗長な因子を合成指標にまとめることである。

例：

元の因子　合成指標

電力、時間総投入エネルギー

回転数、送り、切込み単位時間当たり除去量

電流、電圧電力

圧力、流量流体動力

合成指標にまとめると、因子数を減らせるだけでなく、確認実験で再現すべき状態量が明確になる。ただし、合成指標化には条件がある。

合成指標が同じなら、機能上ほぼ同じ意味を持つこと。

たとえば抵抗溶接では、同じ総投入エネルギーでも、電力が高く時間が短い条件と、電力が低く時間が長い条件では、熱拡散やピーク温度が異なり、溶接の結果が異なる場合がある。

その場合は、総投入エネルギー密度だけにまとめると危険である。

したがって、合成指標にまとめる場合でも、

• 総量が効くのか

• ピーク値が効くのか

• 時間履歴が効くのか

• 分布が効くのか

などを確認しておく必要がある。

それでリスクがある場合は、良く知られている水準ずらし（レベル・スライディング）を検討することになる。

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2026/07/03

【新規連載】再現性が得られやすい制御因子の設定方法②

1.1. レジーム切替が絡む場合

レジーム切替とは、制御因子の水準を変えたときに、単に出力の大きさが変わるだけでなく、支配している物理・化学メカニズムそのものが変わる現象である。

たとえば、次のようなものが該当する。

分野 レジーム切替の例

流体層流 ↔ 乱流、キャビテーション発生

材料弾性変形 ↔ 塑性変形、ガラス転移、結晶化

熱乾燥 ↔ 湿潤、沸騰開始、熱暴走

電気絶縁破壊、磁気飽和、電流制限

燃焼ノック発生、失火

センサー線形応答 ↔ 飽和、検出限界以下

重要なのは、これらは通常の「少し効き方が変わる」というレベルではなく、同じ因子でも水準によって効く意味が変わってしまうという点である。

したがって因子間の交互作用をモデル化する以前に、

そもそも水準が同一メカニズム領域に置かれていないのではないか、に注意をはらう。

つまり、レジーム切替は「交互作用を解析すべき対象」というより、パラメータ設計の前提を崩す危険信号である。

基本方針は次の一文に尽きる。

制御因子の水準は、原則として同一レジーム内に置く。

同一レジームかどうかのモニタのため、可能なら次のような状態量（中間特性）も見る。

設定因子 あわせて見るべき状態量

温度実温度、Tg、融点、結晶化温度、反応開始温度

速度レイノルズ数、せん断速度、発熱、摩擦状態

荷重面圧、応力、降伏応力、接触状態

電流発熱、電圧降下、電流制限、磁気飽和

圧力流量、圧損、キャビテーション余裕、シール状態

品質工学では機能や出力の安定化を重視するが、因子水準を決める段階では、こうした固有技術の状態把握がかなり重要になる。

その意味では、その①ででてきたCS-T法による、中間特性の把握は重要なツールとなる。

そのほか、レジームを跨ぐ場合の実験ではどうするか？などのさまざま実務的な運用に関しては、内容が多岐にわたるので、本稿ではここまでとする。

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2026/07/02

【新規連載】再現性が得られやすい制御因子の設定方法①

品質工学におけるパラメータ設計では、再現性（「場」が変わっても効果が再現する性質）を確保するために、確認実験における利得の再現性を評価します。
（実験計画法のように、交互作用の影響をモデル化するのではないことに注意）

利得が再現しない場合、もとの設計自体あるいはパラメータ設計の計画や実施になんらかの問題があったとして、実験計画を再考し、再現性が確保されるまでPDCAを回すことが推奨されます。

株式会社ジェダイトでは、パラメータ設計講座（品質工学2日間コースの2日目）では、これらの対応として、①機能定義の見直し、②計測精度やノイズ因子設定の見直し（すなわち品質工学の作法としての対応）を中心に講義してまいりました。
※中級以上のコースでは、リコー細川氏提案の「CS-T法」をアレンジした、本当の制御因子の見つけ方も紹介しています。

再現性の確保については、上記以外にも個別的な側面、すなわち制御因子の取り方や、水準の決め方についても大きな原因を一部を占めることが考えられます。これに対する対応は、これまで固有技術の問題として、テーマ相談会などの個別の場で、コンサルティング・ノウハウとして対応策を提案、実施してきた背景があります。

本連載では、そのような固有技術的な側面にスポットをあてて、制御因子における再現性確保の対応を紙幅の許す範囲で体系的に示していきたいと思います。大枠としては以下の2項があります。

(1)一般的観点：交互作用が出やすい“危険な型”と避け方
(2)固有技術の観点：分野別「要注意の交互作用」と因子・水準の決め方

まず、(1)一般的な観点から話を進めてきます。この観点では、以下の5つの項目を順次扱っていきます。

【一般的対応に関する5つのパターン】
A. レジーム切替（しきい値・相転移・飽和）が絡む
B. 同じ物理量を二重にいじっている（冗長な因子）
C. 幾何×材料、負荷×速度、温度×化学が典型強相互作用
D. 水準が「混ざったもの」（同時に複数属性が変わる）
E. 制御因子の「強すぎる」水準（飽和・上限制約）

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2026/06/18

設計品質リーダー育成コース受講生の声を5つのエッセンスでまとめ！

設計品質リーダー育成コースにご参加いただいた塾生からのさまざまな声を、5つのエッセンスで分類し、内容を要約してみました。多くの気づきが得られていることがわかりますね。

1. 適材適所とチームビルディング
「このコースを通じて、まず相手を理解することが、適材適所を意識した指示を出すために重要だと気づきました。各メンバーの得意分野をしっかり把握することで、チーム全体のパフォーマンスが向上するのを目の当たりにし、驚きました。学んだ手法をチームに定着させることで全体のレベルアップが図れるという経験は、感動的でした。リーダーとして、若手技術者を育成し、周囲を巻き込む力がいかに重要かを痛感しました。常に現状に満足せず、期待を超える姿勢で臨むことが求められると実感しています。協力者の同意を得ながら短時間で効率的に業務を遂行することも、チーム全体の力を引き出す鍵だと感じました。すべては、講師の熱心な指導と励ましのおかげです。」

2. 経営的視点と利益意識の向上
「自分には経営的な視点が欠けていたことに初めて気づきました。活動がどのように利益に直結するかを意識することが大事だと理解する中で、ビジネスの本質を垣間見たような驚きがありました。不良損失を未然に防ぐことで会社の利益に貢献できるという視点や、コスト意識の向上がどれほど重要かを再認識しました。具体的な効果試算を行い、改善活動の有用性を実感した時、今までの自分の視野の狭さに驚かされました。効果金額の規模感を事前に把握することで、限られたリソースで最大の利益を生み出す方法を見つけられることに感動しました。講師の実践的なアドバイスとサポートのおかげでこの気づきを得られました。」

3. 開発プロセスと手法の重要性
「開発プロセス構築の重要性を再認識しました。現状分析、ギャップ、課題設定、施策内容、スケジュール設定の各段階がどれほど重要かを学んだ時、まるで霧が晴れるような感覚でした。設計の見える化とその共有がプロジェクトの成功に不可欠であることも再確認し、シンプルな手法でも適切に活用すれば非常に効果的であることを実感しました。統計手法の理解を深める必要性に気づいた時、その奥深さに驚きました。さらに、開発設計にとどまらず、QFDなどの手法を営業や事業企画部門と共有して活用することで、全体の効率が飛躍的に向上することに感動しました。これらの学びは、すべて講師の緻密な指導と豊富な経験から得られたものです。」

4. 問題解決と改善活動の推進
「問題点の根本原因を解析する手法を学び、これを業務に活用することの重要性を強く感じました。クレーム対応を顧客満足向上のチャンスと捉え、お客様を第一に考える対応がどれほど大切かを実感しました。問題と課題をしっかり整理することで、解決手段の視野が広がるということを学んだ時、その効果に驚きました。適切な手法で課題を検証し、結果を共有することで効果的な解決が可能になることに感動しました。残件についてもPDCAサイクルを回し、継続的な改善活動を推進する姿勢がいかに重要かを痛感しています。これらの教えは、講師の具体的な指導と励ましのおかげで身につけることができました。」

5. 視野の拡大と他部門との連携
「様々な部署の業務を知ることで視野が広がり、自分の業務改善に繋がることを実感しました。他部署を巻き込んでテーマを推進することが、全社的な改善活動に繋がるという事実に驚きました。異なる視点からの意見や他事業部での活動情報を得ることで、新たな気づきが生まれることに感動しました。他部門と連携して全社的な活動に広げることで、継続的な成長を目指すことができると確信しました。理想との差や他社との差を認識し、現状分析を通じて改善点を明確化することの重要性を改めて理解しました。これらの貴重な経験は、講師の熱意ある指導と豊富な知識のおかげです。本当にありがとうございました。」

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