製造業において、品質不良製品を減らすと生産性が向上します。品質不良品は何故発生するのでしょうか。今回は製造業の品質不良対策について解説します。

製造業における品質不良・不具合の定義

製品には常に品質が求められるため、品質不良、不具合の場合は出荷できません。品質不良、不具合の定義は以下の通りです。

品質

製造業における品質とは、企業内で設定している項目や顧客ニーズなどを満たすルールであり、一定の基準です。設定基準を満たせないものは全て品質不良となります。社内規定や試験などを単純にクリアするだけでいいのではなく、ロスを少なくし、製品の不具合をなくし、最大の成果を得ることが品質において重要となります。さらに、品質を満たすためには設計品質と製造品質を満たさなければいけません。設計品質が製品全体の品質に繋がることもありますので、製造業における品質は非常に幅広い意味合いを持ちます。

設計品質

設計品質とは、製品設計者が想定、規定した品質のことを指します。作業内容だけでなく、現存機器や加工材量、生産工程なども想定した上で商品の品質設定を行います。

製造品質

製造品質とは、商品を製造した際の品質を指します。設計品質をクリアした上で製造基準を設け、満たした場合に出荷されます。また、製造品質は設計品質、製造基準と乖離しない製品を作ることが重要となります。

品質不良

製造業における品質不良とは、品質で定めた企画やニーズなど良品を決める基準の範囲から外れたものです。具体的な例は以下の通りです。

・メッキ加工の製品のメッキが一部剥がれている
・製品の一部が破損している
・正しい位置にボルトがない
・色に違和感があるなど

品質不良は、商品の規格や設計の段階から考慮するものがあるものの、不良となった製品は利益には繋がらず、コストの増加に繋がります。品質不良を防ぐためには管理体制の強化や新製品を作成する度に研修によって知識を共有するなど対策を行いましょう。

品質不良の原因

製造業において品質不良に繋がる要因は以下の通りです。

・人材による作業ミス（ヒューマンエラー）
・基準不備（社内体制や作業手順の共有不足）
・材料不良
・計画外作業（方法）など

上記のように品質不良の原因を突き止めるには、あらゆるマイナス要因から推察する必要があります。
たとえば、工場内でヒューマンエラーが発生し、品質不良の最大の原因となっても、本当に人材だけに全ての要因があるのか追求しなければ改善することはできません。
ヒューマンエラーといわれる要因に焦点をあてると以下のようになります。

・部品の取り付け間違い→生産管理のミス
・図面の記載が複雑→設計図のミス
・図面のデータが古い→管理者のミス
・計画外作業→生産管理のミス
・手順の不備→管理者の教育不足など

この場合、社内体制や管理体制にも問題があることがわかります。
オートメーション化していない工場では、ほぼ全工程が属人的です。そのため、あらゆる原因がヒューマンエラーになってしまう可能性があります。
ヒューマンエラーのみが原因であると考えると、根本的な対策ができず、同じ間違いや問題がいつまでも改善されず、品質不良し続けるという悪循環になってしまいます。

品質不良対策

品質不良対策は、極力ミスが起きない環境をつくることです。そのために必要な項目は以下の通りです。

ルールを作る

1つ目は「ルールを作る」です。

品質不良が起きる原因は、人、設備、材料、方法です。
設備を使用して生産する場合、どうしても人が管理する必要があります。そのため、人による管理を徹底したルール作りからスタートします。
たとえば、品質管理マニュアルを作成し、手順や基準などを設定します。さらに設計や製造の品質を比較するなどの対策も行いましょう。

体制作り

2つ目は「体制作り」です。

品質不良防止において、維持管理や日常点検によって異常発見が発生する前に対策しておかなければいけません。ヒューマンエラーの中でも知識や無理解が引き起こすものもありますので、以下のような社内体制や管理体制をしっかり作っておきましょう。
・正確に伝わっているかを復唱や提示で確認
・曖昧なことが聞きにくい雰囲気をつくらないよう、近づきやすい雰囲気を作る
・伝え方に問題が生じることもあるため、図や動画などで正しい形を人材に伝えるなど

システムの導入

3つ目は「システムの導入」です。

IoTやAIを導入する場合、属人的ではない品質管理が可能となります。IoTやAIを導入した場合、以下の事を自動的に行うことが重要となります。

・製品不良分析
・製品の追跡
・可否の判断など

そのため、ヒューマンエラーも起こりにくいでしょう。その代わり、IoTやAIの仕組みを管理、理解しなければいけません。システム導入する場合は、ルールや体制づくりの内容をデータ共有し、品質管理を防ぎましょう。

品質異常とは

品質異常は、品質不良と違っていつもと違う状態をキャッチするための管理範囲から外れたものです。
何がいつもと違う状態なのか分からなければ、異常かどうかわかりません。そのため、良品範囲のように異常の範囲を決めなければいけません。

たとえば500mlのペットボトルの場合。
普段498～502mlで作られている中に509mlのペットボトルがあったとします。

明らかに509mlのペットボトルの容量がいつもと違って多い異常品です。異常の範囲をはっきりさせるため、一般的には管理線と呼ばれるものを設定します。管理線の範囲から外れたものは、不良品も含めて全て異常になります。

509mlは不良ではないので販売でき、509mlができた原因を調査して対策すれば、不良を作る前に対処することができます。

不良になると販売できないので損害が大きくなります。不良になる前に、異常をキャッチして対策することで、不良を発生させない現場を作ることができます。異常を管理することで、良い工場になっていきます。

品質異常の要因

どんなに品質異常の未然防止対策を行ったとしても、異常は必ず発生するでしょう。そのため、製造の現場では品質異常が発生する前提で管理する必要性が求められます。管理内容は、生産現場での事前と事後状況、アクションの内容を記入し、経緯が分かるよう変化点を記録し、品質異常発生を防ぎ、発生した際の要因を確認できるようにすることです。管理するポイントはだいたいの場合、以下の4Mの変化点です。

【4Mの変化点】
・Man（人）
・Machine（機械）
・Material（材料）
・Method（方法）

異常が発生する要因は以下の通りです。

不十分な設計段階検証と非想定条件追加の実行

1つ目は「不十分な設計段階検証と非想定条件追加の実行」です。

設計段階検証が不十分だったり、想定されていない条件の追加をした場合、図面の規格内で製品を作っても、その後の評価で求められる機能を満たさないことがあります。そのため、設計部門は機能が満たせる製品を検討し、図面を変更して対応しなければいけません。
具体的な異常は以下の通りです。

・耐久試験の結果が満足しない
・異音や振動が発生する
・他の部品と干渉してしまう

変化点

2つ目は「変化点」です。

製品は量産される前段階として、生産準備を行い、十分に品質が保たれる生産体制を整えたことを検証、承認されていなければなりません。生産体制を維持することができれば、品質異常は発生しないはずなのですが、残念ながら量産の中で必ず発生してしまいます。
何故なら、作る人は恒久的に同じ人ではなく、加工に使われる刃具は劣化するため交換が必要であり、材料製造ロットが変わる中で成分にばらつきが出るからです。加えて、工具や検査具も承認を受けた時点とずっと同じものを使うわけではありません。設計変更や工程変更などで、作る製品の内容が変わることもあります。こうした変化点の際に品質異常が発生しやすくなります。

また、あまりに大量生産を行う工程で、製品を1つずつ検査して異常を確かめるのは非常に工数がかかり、生産性が下がります。そのため、品質は製造ロットごとの管理が基本となります。決められた数量、時間単位で確認し、大きな変化点の際には初品検査を行い、異常発生していないか確認しましょう。

ライン内での突発トラブル

3つ目は「ライン内での突発トラブル」です。

突発的なトラブルの後は本来の工程が守られない可能性があります。たとえば、よくあるライン内での突発トラブルは以下の流れになります。

①設備が急に停止したため設備の保全が入り、修理を行った
②修理中、異常が発生した前後の製品を一時的にラインへ仮置き
③ライン再稼働後に仮置きした加工未完の製品を次工程にそのまま流出

このような異常を防止するには、トラブルの際のライン作業者の対応を明確にし、ラインの基本である「止める、呼ぶ、待つ」を守る必要があります。

仕組みで不良品流出を防ぐ

トヨタ自動車では異常が起きた際、ラインが停止する設計が基本となっています。また、製造ライン内にヒューマンエラーを物理的に阻止する仕組みや装置を設置し、不良品が自工程に流れないライン設計を行っています。不良品が後工程に流れ続ければ、その分損害が大きくなるからです。異常発生への対策と同様に、流出防止も品質保証の要といえるでしょう。

実際に不良品が発生した場合の対応

品質異常の未然防止、発生把握管理、流出防止とここまで徹底していても不良品は発生します。この場合はどのような対応をするのがいいのでしょうか。

まず品質異常が発生したロットの特定を行います。生産ロットごとの検査実績や4M変化点記録から品質異常が発生している可能性のあるロットを絞り込みます。そのうえで、対象となるロットが客先納入済みなのか、輸送途中なのか、自社工程内なのかなど、今どの段階にいるのかを確認し、品質上問題がないか、異常品がないか選別して確かめます。しかし、生産順に使用していかなければ品質異常が発生した場合、対象ロットがどこにあるのかが分からず、追跡することができません。

品質異常が起きた場合、問題の本当の原因に対して対策を打つことができていなければ暫定の対策にしかならず、異常は再び発生します。そのためには異常が発生した要因と、流出した要因のそれぞれに対処しなければいけません。「なぜなぜ分析」によって「なぜ」を5回繰り返しながら、真因を探りあて、対策しましょう。

まとめ

製造業と不良対策について解説してきました。以下、まとめになります。

・品質不良とは品質で定めた企画やニーズなど良品を決める基準の範囲から外れたもの
・あらゆるマイナス要因から品質不良の原因を推察し、管理体制の強化や新製品を作成する度に研修などで知識を共有するなど対策を行う
・不良品が発生した場合、異常発生要因と流出要因に対処し、「なぜ」を5回繰り返し分析することで、同じ失敗を繰り返さないように真因を探りあて対策を行う

品質不良は利益には繋がらずコストの増加に繋がりますので、何故そうなったのかを突き詰め、本当の要因を見つけ出し、同じ失敗を繰り返さないようにしなければなりません。管理体制の強化や新製品を作成する度に研修で知識を共有するなど、不良対策を行うことをお勧めします。