もうバラつきに悩まない！ロバスト設計超入門 ─ 品質とコストを同時に上げるタグチメソッド

はじめに

QC 検定 1 級の勉強を始めると「ロバストパラメータ設計」という言葉に必ず出会います。ところが「ばらつきに強い設計」という抽象的な説明だけではイメージがわかず、多くの受験者が得点源にできずに終わります。本記事では、まったくの初学者でもロバスト設計の全体像をつかめるように、用語→考え方→手順→簡単な例題の順に解説します。読み終えるころには「ロバスト設計って要するにこういうことだよね」と人に説明できるようになります。

1. まずは「ばらつき」の悩みを思い出してください

• 冬はプリンが固め、夏はゆるゆる

• 同じレシピなのにクッキーがたまに焦げる

• スマホのバッテリーが人によって持ちが違う

これらは全部「温度」「湿度」「使い方」といった自分では変えられない環境の揺らぎ（＝ノイズ）のせいで起きる現象です。

製品を作る側に立つと、不良品でなくても「今日はわずかに厚みが薄い」「今日は目標より抵抗値が高い」という小さなズレが大量に出ます。これが隠れコストとなり、クレームの原因や歩留まり低下につながります。

2. ロバスト設計は“外敵に強い設定”を探す方法

2.1 ふたつの役者：制御因子とノイズ因子

ロバスト設計は「外の揺らぎ（ノイズ）に振り回されないダイヤル位置」を探す作業です。

2.2 ここがミソ：ズレ＝お金が飛ぶ

タグチという研究者は、目標から外れた量

$y-m$

y−m が大きいほど社会に損失が出る、として

$$\text{損失}=k(y-m{)}^2$$

という式を示しました。平方（2 乗）になるので、少しのズレでも損がぐっと増えます。だから「規格内ならいいや」ではなく、ばらつきを根こそぎ小さくしたいわけです。ロバスト設計はその強力な武器になります。

3. 静特性と動特性、たったこれだけで区別

• 静特性：いい点は「この高さがベスト！」と決まっている品質。

  • 例：抵抗値を 100 Ω にしたい

• 動特性：入力の大きさに合わせて出力が動く品質。

  • 例：ハンドルを 2 倍切ったら車が 2 倍曲がるようにしたい

静特性では「ズレが小さいほど良い」、動特性では「入力―出力の直線が崩れないほど良い」が評価基準になります。

4. ロバスト設計の手順をざっくり道案内

1. 品質特性を決める
   「抵抗値」「回転速度」など、何を良くしたいかをはっきりさせる。

2. ノイズ因子を洗い出す
   温度、湿度、電圧変動…「外敵リスト」を作る。

3. 制御因子を選ぶ
   原料比率、圧力、時間…自分でいじれるダイヤル。

4. 直交配列で実験計画を立てる
   制御用（内側）・ノイズ用（外側）の表を組み合わせ、最少回数で網羅。

5. 実験して S/N 比を計算
   平均アップ＆ばらつきダウンを同時に評価。

6. 主効果図を読み、最適水準を決める
   グラフで一番背の高いバーを選ぶイメージ。

7. 損失額を計算し「本当に得したか」を確認

これで“外敵に強い設定”が手に入ります。

5. ミニ体験：プリンを失敗しない温度設定

• 制御因子：蒸し温度 A（低／高）

• ノイズ因子：季節 B（冬／夏）

4 回蒸してみるとこうなりました（固さを数値化）。

読み取り

• 高温のほうが 平均は低く、ばらつきも小さい

• S/N 比も大きい（計算すると高温で 3.0 dB ほど優位）

→ 結論：蒸し温度は「高」に決定！
冬でも夏でも失敗しにくいプリンになります。

6. 試験で狙われる“ここだけは外せない”

• 制御／ノイズ／信号の分類：単語穴埋めで 1〜2 点

• S/N 比 3 式：Smaller / Larger / Nominal を瞬時に選ぶ

• 直交配列 (L4,L8,L16)：因子・水準数からどれを使うか

• 主効果図：一番高いバー＝最適、とコメントできる

この４つさえ押さえれば、ロバスト設計は毎回 8〜10 点の得点源になります。

まとめ

1. ロバスト設計＝外敵（ノイズ）に強いダイヤル設定探し

2. 静特性は「目標に近づけ、ばらつきを減らす」
   動特性は「入力と出力の直線を崩さない」

3. S/N 比と直交配列を使えば、少ない実験で最適条件が見つかる

次の記事「制御因子とノイズ因子を見分ける 3 ステップ」に進めば、あなたの現場や試験問題で“誰が外敵で誰が味方か”がすぐに判断できるようになります。お楽しみに！

次の記事：