SPC（統計的工程管理）とは
SPC（Statistical Process Control）とは、製造工程で得られるデータを統計的に分析し、工程のばらつきや異常を早期に発見・改善する品質管理手法です。日本語では「統計的工程管理」や「統計的プロセス管理」などと呼ばれます。
完成品だけを検査するのではなく、製造途中のデータを継続的に監視することで、不良品の発生を未然に防ぎ、品質の安定化を図ることが目的です。SPCでは、主に「管理図」や「Cpk（工程能力指数）」などを活用して工程の状態を評価します。
従来の品質管理とSPCの違い
従来の品質管理とSPCの大きな違いは、不良品ができてから発見するのではなく、製造工程の段階で異常の兆候を捉える点です。
従来は、製造工程が完了したあとに完成品を検査し、規格を満たさない製品を取り除く方法が一般的でした。しかし、完成後に不良が判明すると、検査だけでなく、手直しや廃棄にも時間とコストがかかります。
一方、SPCでは、寸法や重量、温度など品質に関係するデータを各工程で収集し、統計的に分析します。工程のばらつきや異常の兆候を早期に把握できるため、不良品が発生する前に原因の調査や設備・製造条件の調整が可能です。
そのため、SPCを活用することで、品質の安定化に加えて、検査工数や不良品の廃棄、手直しにかかるコストの削減も期待できます。
SPCで用いる「管理図」とは
管理図とは、製造工程のデータを時系列で記録し、工程が安定した状態にあるかを確認するためのグラフです。SPCを実施する際の代表的な手法として用いられます。
製造工程で発生するばらつきには、通常の工程でも偶然に生じるものと、設備トラブルや材料・作業条件の変化など特定の原因によって生じるものがあります。管理図を用いることで、こうしたばらつきを見分け、異常の可能性を早期に把握できます。
代表的なのが、Xbar（X̄）管理図とR管理図を組み合わせた「Xbar-R（X̄-R）管理図」です。Xbar管理図では測定値の平均の変化、R管理図では測定値の範囲（最大値－最小値）の変化を確認します。
管理図には中心線と上方・下方の管理限界線が設定されます。データが管理限界線を外れたり、一定方向への偏りなど通常とは異なる傾向が見られたりした場合には、工程に異常が発生している可能性があります。
SPCで用いる「Cpk（工程能力指数）」とは
Cpk（工程能力指数）とは、製造工程が規格を満たす製品を安定して生産できる能力を数値で示した指標です。工程データのばらつきと平均値が、上限規格値・下限規格値に対してどの程度余裕をもって収まっているかを評価します。
Cpkの値が大きいほど、工程のばらつきが規格幅に対して小さく、安定して規格内の製品を製造できる余裕があることを示します。一方、Cpkが小さい場合は、工程のばらつきが大きい、または平均値が規格の上限・下限に近づいている可能性があります。
Cpkは以下の２つの式で計算し、値が小さいほうを採用します。
- Cpk＝（上限規格値－平均値）／３σ
- Cpk＝（平均値－下限規格値）／３σ
※σ：標準偏差
Cpkの基準値は製品や業界によって異なりますが、工程能力を評価する際には、数値だけでなく工程が安定した状態にあるかもあわせて確認することが重要です。
管理図とCpkの違い
管理図とCpkの違いは、管理図が「工程が安定しているか」を確認する手法であるのに対し、Cpkは「工程が製品規格を満たす能力をどの程度もっているか」を評価する指標である点です。
例えば、管理図では、時間の経過に伴って工程に異常な変化が生じていないかを監視します。一方、Cpkでは、工程から得られたデータの平均やばらつきと製品の規格値を比較し、規格内の製品を安定して生産できるかを数値で評価します。
つまり、管理図で工程の安定性を確認し、Cpkで工程能力を評価するというように、両者は役割が異なります。SPCではこれらを組み合わせることで、工程の異常を早期に発見しながら、安定した品質の維持・改善につなげます。
SPCとSQCの違い・共通点
SPCと似た概念に、SQCがあります。SQCとは「Statistical Quality Control」の略で、「統計的品質管理」と訳されます。SPCとSQCの違いや共通点について解説するので理解を深めましょう。
SQCは工程ではなく品質を管理する
SPCが「統計的工程管理」なのに対し、SQCは「統計的品質管理」です。つまり、両者は管理対象が工程か品質かという点で異なります。
SQCの目的は、製造業において材料や従業員が製品の品質に与える影響を管理・改善することです。そのために、製造工程や製品からデータを収集し、統計学的な処理を行います。
両者は統計的手法を用いる点では共通していますが、SQCが品質管理全般を対象とするのに対し、SPCは製造工程の管理に重点を置く点で異なります。
SPCやSQCではQC七つ道具が活用される
SPCとSQCはどちらも統計的手法を用いる方法であり、データ分析やデータ管理にはQC七つの道具を使うという共通点があります。主に製造現場で用いられるQC七つの道具とは以下の７つです。
- チェックシート
- 現場での作業状況をチェックする際に使うシート
- パレート図
- 不良やクレーム件数を棒グラフと累積曲線で示した図
- 管理図
- 品質の推移を示す折れ線グラフに管理限界線を加えた図
- ヒストグラム
- ばらつきの全容を把握するための図
- 特性要因図
- 結果と原因を矢印で示す図
- 散布図
- ２つの変数を軸としたグラフ上に打点し、データの傾向を把握するための図
- 層別
- データをいくつかの層に分類し、それぞれの特徴を探る考え方
データ収集や図表化をすべて手動で行うとなると、専門知識が求められるだけでなく、管理工数もかかってしまいます。工程管理システムなどのITツールを導入すれば、品質管理の向上や各工程の可視化・効率化が図れるでしょう。
いまや多くの企業が実際に製品を活用し、改善に取り組んでいます。効率化の第一歩として、製品資料を取り寄せてみてはいかがでしょうか。
SPC管理を効率化する方法
SPC管理では多くのデータを収集・分析する必要があるため、ITツールや外部サービスを活用すると効率的です。主な方法として、プロセス制御ツールやSPC管理ソフト、工程管理システムの導入が挙げられます。
プロセス制御ツール・SPC管理ソフトを活用する
プロセス制御ツールやSPC管理ソフトを活用すると、データの収集・計算・分析を自動化し、SPC管理の負担を軽減できます。
プロセス制御ツールのなかには、センサーやコントローラから製造データを自動収集し、管理図を作成・表示できるものもあります。手作業によるデータ入力や集計を減らせるため、効率的な工程監視が可能です。
また、SPC管理ソフトには、管理図の作成や工程能力指数の計算、データ分析など、SPCに必要な機能が搭載されています。大量のデータを扱う場合や、継続的に工程を監視したい場合に適しています。
工程管理システムを活用する
品質向上だけでなく、生産性や業務効率も改善したい場合は、工程管理システムの活用も選択肢の一つです。
工程管理システムは、各工程の進捗や稼働状況をリアルタイムで可視化できるため、異常が発生した際にも迅速に対応できます。さらに、工程の可視化によって無駄な作業を発見しやすくなり、業務効率化や作業の標準化にもつながります。
SPCによる統計的な品質管理と工程管理システムによる進捗・作業管理を組み合わせることで、品質と生産性の両面から製造工程の改善を図れます。
工程管理システムに興味のある方は、以下の記事もぜひ一読ください。導入メリットやおすすめ製品を紹介しています。
データ分析やコンサルティングサービスを活用する
自社だけでSPCを運用するのが難しい場合は、データ分析やコンサルティング、研修・セミナーなどを提供する外部サービスの活用も有効です。
専門家の支援を受けることで、適切なデータの収集方法や分析方法を導入しやすくなり、社内の管理負担を抑えながらSPCの運用体制を構築できます。
自社の課題に合うSPC・工程管理ツールを診断してみよう
SPC管理に必要な機能は、企業や現場の状況によって大きく異なります。「管理図を自動で作成したい」「異常検知をリアルタイムで通知したい」「現場のデータ収集を効率化したい」など、解決したい課題によって最適なツールは変わってきます。
そこで、どの製品が自社に合うのか分からない場合は、ITトレンドの無料診断を活用してみてください。ITトレンドで過去に工程管理システムを資料請求した方のお悩みや要望から作成した簡単な質問に答えるだけで、自社の目的や運用方法に合うシステムを絞り込めます。最適な製品選びの第一歩として役立つでしょう。
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まとめ
SPCは統計的工程管理という意味で、統計的手法を用いて製造工程を管理することを指します。管理図やCpkを用いて、製造工程の正常性を管理します。また、SQCは品質を管理する概念であり、SPCはその一部を担う管理手法です。どちらもQC七つの道具を用い、統計的手法でデータを処理する点は共通しています。
品質や工程管理を改善したいものの、ノウハウやリソースに課題を感じている場合は、工程管理システム導入も選択肢の一つです。業務効率化によるコスト削減なども見込めるでしょう。業務効率化やコスト削減を目指す多くの企業が、実際に製品を導入し改善に取り組んでいます。まずは資料を取り寄せて、自社に合うシステムを検討してみてはいかがでしょうか。
