QC検定 実践編

【QC検定】片側規格の工程能力指数|Cpu・Cplの計算方法と使い分け

😣 こんな悩みはありませんか?
  • 「上限規格しかない」ときにCpkを使っていいのかわからない
  • CpuとCplの公式がごちゃごちゃになる
  • 片側規格と両側規格で何が違うのか整理できていない
✅ この記事でわかること
  • 片側規格の工程能力指数(Cpu・Cpl)の計算方法
  • 「上限だけ」「下限だけ」の規格が使われる具体例
  • Cp・Cpk・Cpu・Cplの使い分けフローチャート

結論:片側規格にはCpuまたはCplを使う

いきなり結論からお伝えします。規格が片側しかない場合は、CpkではなくCpuまたはCplを使います

規格の種類 使う指数 意味
上限規格のみ(USL) Cpu 「これ以上はダメ」を超えない能力
下限規格のみ(LSL) Cpl 「これ以上必要」を下回らない能力
両側規格(USL&LSL) Cp・Cpk 上下両方の範囲に収まる能力

Cpuの「u」はUpper(上)、Cplの「l」はLower(下)の頭文字です。これを覚えておけば、どちらを使うか迷いません。

「片側規格」ってどんなとき?身近な例で理解する

「上限と下限、両方あるのが普通じゃないの?」と思うかもしれません。でも実は、片側規格は日常のあちこちにあります

🔺 上限規格のみ(Cpuを使う例)

これ以上はダメ!」という制限だけがある場合です。下限は気にしなくて良い、または「小さいほど良い」特性に使います。

具体例 規格の内容 なぜ上限だけ?
食品の細菌数 100個/g以下 少ないほど良い(0でもOK)
排気ガスのCO₂ ○○ppm以下 少ないほど環境に良い
製品の重量(上限) 500g以下 軽いほどコスト削減
不純物の含有量 0.1%以下 純度が高いほど良い

🔻 下限規格のみ(Cplを使う例)

最低これ以上必要!」という制限だけがある場合です。上限は気にしなくて良い、または「大きいほど良い」特性に使います。

具体例 規格の内容 なぜ下限だけ?
ロープの引張強度 100kg以上 強いほど安全
薬の有効成分量 95mg以上 効果を発揮するために必要
バッテリー容量 3000mAh以上 大きいほど長持ち
めっきの厚さ 10μm以上 厚いほど耐久性が上がる
💡 覚え方のコツ
小さいほど良い」→ 上限規格 → Cpu
大きいほど良い」→ 下限規格 → Cpl
この関係を押さえておくと、実務でも迷いません。

Cpu・Cplの計算公式

CpuとCplの計算式は、Cpkの公式を「片側だけ」にしたものです。とてもシンプルなので、安心してください。

📐 Cpu(上限規格のみ)の公式

📐 Cpuの公式
Cpu =
USL − μ

USL:上限規格値 / μ:平均値 / σ:標準偏差

「上限規格から平均までの距離」を「3σ」で割るという意味です。この値が大きいほど、上限規格に対して余裕があります。

📐 Cpl(下限規格のみ)の公式

📐 Cplの公式
Cpl =
μ − LSL

LSL:下限規格値 / μ:平均値 / σ:標準偏差

「平均から下限規格までの距離」を「3σ」で割るという意味です。この値が大きいほど、下限規格に対して余裕があります。

🔄 Cpkとの関係を整理する

実は、Cpkは「CpuとCplのうち、小さい方」なのです。この関係を理解すると、公式がスッキリ整理できます。

📐 Cpkの定義(復習)

Cpk = min(Cpu, Cpl)

両側規格の場合、上限側と下限側の両方を計算し、「より厳しい方(小さい方)」を採用します。片側規格の場合は、該当する側だけを計算すればOKです。

指数 計算式 使う場面
Cpu (USL − μ) / 3σ 上限規格のみ
Cpl (μ − LSL) / 3σ 下限規格のみ
Cpk min(Cpu, Cpl) 両側規格

【計算例】Cpuを実際に求めてみよう

具体的な数値を使って、Cpuを計算してみましょう。手を動かすと理解が深まります。

📝 例題:食品の細菌数

📋 問題

ある食品の細菌数について、上限規格は100個/g以下と定められています。
工程のデータを分析したところ、以下の結果が得られました。

  • 上限規格値(USL):100個/g
  • 平均値(μ):70個/g
  • 標準偏差(σ):10個/g

このとき、工程能力指数Cpuを求めなさい。

✍️ 解答の手順

Step 1:公式を確認する

上限規格のみなので、Cpuの公式を使います。

Cpu =
USL − μ

Step 2:数値を代入する

Cpu =
100 − 70
3 × 10
=
30
30
= 1.00

Step 3:結果を解釈する

📊 答え:Cpu = 1.00

Cpu = 1.00 は、「ギリギリ規格を満たしている」状態です。
上限規格100に対して、平均70、3σ=30なので、平均+3σ=100でちょうど上限に達します。
不良率は約0.135%(1000個に1〜2個)程度発生する可能性があり、改善の余地があります。

📝 練習問題:Cplを計算してみよう

📋 練習問題

ある部品の引張強度について、下限規格は500N以上と定められています。

  • 下限規格値(LSL):500N
  • 平均値(μ):560N
  • 標準偏差(σ):15N

Cplを計算してみてください。

▶ 答えを見る
Cpl =
560 − 500
3 × 15
=
60
45
= 1.33

Cpl = 1.33 は、一般的に「十分な工程能力がある」と判断される水準です。

使い分けフローチャート:どの指数を使う?

最後に、Cp・Cpk・Cpu・Cplの使い分けをフローチャートで整理しましょう。これを覚えておけば、迷うことはありません。

Q1. 規格は上限と下限の両方ありますか?

 ├─ YESCp または Cpk を使う
 │   └─ Q2. 平均のズレも評価したい?
 │     ├─ YES → Cpk(ズレを考慮)
 │     └─ NO → Cp(バラつきのみ評価)

 └─ NO(片側規格)
    └─ Q3. 上限だけ?下限だけ?
      ├─ 上限だけ → Cpu
      └─ 下限だけ → Cpl

⚠️ よくある間違い
片側規格なのにCpkを計算してしまうケースがあります。Cpkは「CpuとCplの小さい方」なので、片側しかない場合はそもそも比較ができません。片側規格には必ずCpuまたはCplを使いましょう。

まとめ:片側規格にはCpu・Cplを使おう

📌 この記事のまとめ
  • 上限規格のみの場合 → Cpu =(USL − μ)/ 3σ
  • 下限規格のみの場合 → Cpl =(μ − LSL)/ 3σ
  • Cpkは「CpuとCplの小さい方」であり、両側規格で使う
  • 「小さいほど良い」特性 → 上限規格 → Cpu
  • 「大きいほど良い」特性 → 下限規格 → Cpl

片側規格は、意外と実務で多く登場します。細菌数、強度、純度など、「一方向にだけ制限がある」特性を正しく評価できるようになりましょう。

Cpu・Cplの計算自体は難しくありません。「規格から平均までの距離を3σで割る」という基本を押さえれば、すぐに使いこなせるようになります。

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