装置の条件出しは直交表を使えば効率的【データの平均値で影響度を比べる】

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装置の条件出しは、地道に一つ一つの条件を実験して測定データを記録し、そして測定データを分析して条件の絞り込みをする作業です。

この作業は、労力が半端ないので「できればやりたくない」と思っている方は多いと思います。

ということで今回は、最小限の実験で条件出しをおこなう方法を紹介しようと思います。

 

装置の条件出しは直交表を使えば効率的

装置の条件出しの方法

たとえば、加工装置、加熱装置、研磨装置など、製品（ワーク）に何かしらの影響を与える装置があったとき、その装置には温度・圧力・時間などの設定条件があり、これらの条件の組み合わせによって、製品に与える影響が変化します。

その条件は、「要因（設定項目）と水準（設定値）の組合せの数」だけあるため、どの条件が最適なのか？を「条件出し」と呼ばれる作業で導き出さなければなりません。

 

製品に与える影響はいろいろ

 

このような要因によって、何十通り・何百通りの条件が考えられますが、そのすべてを試すことは、途方もない労力と時間を要するので現実的ではありません。

そこで、装置の条件出しを時短する方法をご紹介しようと思います。

 

装置の条件出しをする方法

 

この方法の中で、重要なポイントは、「直交表」です。

 

 

直交表でデータ取りする条件組合せを決定する

直交表とは、統計学にもとづいた「偏りなくバランスの取れた実験パターン」の一覧表のことで、装置の条件の組合せが多数あった場合に、できるだけ少ない実験回数で、要因ごとの影響を独立して評価できるようになります。

別の言い方をすると、全ての条件で実験する必要はなく、直交表で指定された条件の実験だけをすれば、どの条件がどの程度結果に影響を与えているのか？を評価できる、ということです。

注意点としては、本来は全数の条件を実験したほうがいいので、直交表を使う場合は実験の労力が増加する、例えば16通り以上の場合から使うのがいいと思います。

＊「直交」とは「お互いが独立して影響し合わない関係＝独立している」という意味があります。

 

 

このように各条件で実験したら、その結果を「データ取り」し、各要因の水準別のデータの平均を計算し、要因の影響度を調べます。

 

 

測定データの平均から影響度を調べる

測定データが揃ったら、どの実験（条件）が最適なのか？を調べていきます。

 

要因の影響度を調べる

＊この方法は詳細な分析はできませんが、私のように「難しい計算はできない」「そもそも分析する知識がない」といった方におすすめです。

 

例えばこんな方法

 

これにより、各要因（設定項目）の水準（設定値）を「いくつ」にしたら「結果」がどうなるのか？が見えてきます。

 

 

この分析方法は、難しい計算方法が必要ないので、手軽に条件の絞り込みが可能なのですが、その反面、この方法から見えてくることが「本当にただしいのか？」「矛盾が生じていないか」「そもそも、まったく見えてこない」といったことになることがあります。

その場合は、SN比と分散分析法を使うと、詳細な「ばらつきの度合い」と「影響の度合い」を計算によって分析ができます。＊SN比の計算式は目的に応じて数種類あり、例えば≪SN比＝10log₁₀（μ²÷σ²）≫があります。

興味がある方は「品質工学」を勉強してみてください。

 

 

ポイントまとめ

それでは、装置の条件出しについて重要なポイントをまとめておきます。

 

ポイント

 

以上3つのポイントです。

 

＊品質工学の勉強に最適な本はこちら

 

関連記事：【精度測定/精度調整】

以上です。