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品質管理の仕事とは。工場における実例と品質管理に使う機器もご紹介します。

ガス分析品質水分測定酸素濃度

 

品質管理の仕事とは?工場における実例と品質管理に使う機器もご紹介


近年、人員不足などの影響から製造業では品質低下が不安視されています。品質管理(Quality Control)は企業の社会的信頼に係わる重要な部分です。今一度、品質管理について見直し、自社製品およびサービスの品質向上と、ユーザーの安全の確保に努めることが大切です。
今回は、品質管理の仕事内容や品質管理手順などを簡単にご紹介します。工場における品質管理の実例や品質管理に使用する設備についてもお話しするので、ぜひご一読ください。

 

品質管理とは

品質管理とは、製品を製造したりサービスを構築したりする際、一定の品質を備えているか、不適合品(不良品)が混ざっていないかを検査・検証し、品質を保証するための活動です。
たとえば、自社製品に不適合品が含まれていた場合、なぜ不良が発生したのか、どの工程で発生したのかを確かめなくては問題再発を防ぐことができません。生産現場(製造工場)で発見されて解決および再発防止対策ができるようなトラブルであれば未然に重大事故を防ぐことが出来ますが、市場に出荷されてユーザーに健康被害や重大事故などが発生してしまうと、社会的信頼を失うだけでは済みません。
 
製品の不備を分析したり、作業工程の見直しなど製造プロセスの管理・改善を行う品質管理は、企業と従業員、ユーザーを重大事故から守るために大切な仕事なのです。
 
品質管理と似ているものに品質保証(Quality Assurance)があります。品質管理は「これから作る製品・サービス」を、品質保証は「完成した製品・サービス」を対象とした活動です。
品質保証は、購買・設計・製造・出荷・販売・カスタマーサービスなど、全体の品質が求められます。

 

品質管理の仕事とは?


品質管理は、3つの工程で行われます。

 

品質管理の仕事とは?

工程管理は、製造工程を管理する作業です。正しい手順で業務が進められるように作業手順を標準化したり、品質維持のために設備管理をしたり、製造に携わる人材の育成を行ったりと、作業工程に関わること全てを行います。
 
作業手順の標準化は、合格基準をクリアする均一した品質の製品を作るために必要不可欠です。作業手順書などを作成し、それを用いて作業手順を周知および人材教育を行います。手順書により作業が統一化され、ノウハウが共有されるため、個人差による製品品質にばらつきがなくなる他、何らかの異常があった場合もすぐに対処できるようになります。
 
また、設備の維持管理も工程管理において重要です。日常点検を行うことで設備異常をいち早く発見でき、摩耗・劣化した部品を速やかに修理・交換することで常に安定した品質の製品を生産できます。
この他、システム導入によって異常を見える化すれば、作業ミスや工程飛びなどのリスクを減らすことも可能です。

 

品質検証

品質検証は、製品の質や製造工程に問題がないことを検証する作業です。
品質検証を行う検査には、以下のものがあります。

受け入れ検査:製品の原材料や部品をチェックする検査
工程内検査:各生産工程で不良品がないかを確認する検査
最終検査:完成した製品の合否を判定する検査
出荷検査:倉庫にストックした製品の出荷時に行う検査

これらの検査を実施することで、不適合品の発生リスクを軽減し、信頼と安心を得ることができます。
 
また、製造工程でピックアップ検査(スポット検査)を取り入れ、統計処理を行い不適合不良品の発生確率を数値化し、製品が品質を保証基準をクリアしているか、製造ラインがそのできるほどの能力を維持しているかを確認・監視することで、不適合品の流出防止と品質改善につながります。
この他、品質マネジメントシステムの運用・管理が適切に行われているかを確認・監視するのも品質検証の仕事です。
 

 

品質改善

品質改善は、不適合(不良品)の再発防止や未然防止のために改善を行う作業です。
現状を把握し、原因を分析した上で対策を練り、問題を一つずつ解決します。また、開発や生産準備段階における潜在的トラブルの洗い出しを行い、未然防止策も講じます。
 
品質改善作業は、事実が何よりも重要です。そのため、それを裏付けるためのデータを収集・分析・評価のためにQC7つ道具(※1)といった統計的手法を用いることが一般的です。
 
※1:品質管理に必要となるデータの収集や整理、分析に活用される統計的手法。パレート図、特性要因図、グラフ、ヒストグラム、散布図、管理図、チェックシートの7つを指す。

 

品質管理を行う方法

こちらでは、品質検査を行う方法についてご紹介します。

 

PDCAサイクルを回す

PDCA(Plan Do Check Action)サイクルの円滑化は、品質管理における効果的な改善施策です。
 
■Plan(計画)
現状を把握し、問題点を明確にした上で業務目標とアクションプランを構築します。このとき、品質管理部門だけでなく、製造現場や関係各所の意見を反映させた上で改善策などを立案することが大切です。
 
■Do(実行)
Planで立案した目標やアクションプランをもとに、計画を実行(試行)します。実行した計画が有効か、もっと別のアプローチはないかを確認する段階でもあるため、進捗度や結果を記録したり、数値を得るための行動(測定 *例えば、時間、水分、酸素、温度、圧力など)を行ったりします。
 
■Check(評価)
設定した目標やアクションプランの成果について確認します。計画どおりに進んだときは成功要因について分析し、計画どおりに進まなかったときは何が失敗だったのか(失敗要因)について検証します。成功・失敗の具体的根拠を提示するためにも、検証結果は数値化することが望ましいです。
 
■Action(改善)
前段階で行った分析結果をもとに再び原因究明を行い、目標・アクションプランの修正などを行います。引き続き検証を続けるのか、いくつかの工程を修正するのか、計画を延期または中止して別の策を一から考えるのかなど、複数の視点から計画の見直しを行います。

 

PDCAサイクルを回す

製品の検査を行い、ユーザーが納得する品質基準を満たしているかを確認することで、不適合品が出荷されるリスクを減らすことができます。
また、製造工程における検査項目を細かく指定し、それぞれの工程に適した検査管理の機能を設置すれば、不適合品だと判断される前に製品を回収/修理できるでしょう。
 
検査の仕方には「破壊検査」と「非破壊検査」があり、前者は検査サンプルを破壊しないと調べられない強度や摩耗性の検査、後者は検査サンプルを破壊しなくても調べられる寸法測定や性能検査などの検査を指します。
また、検査サンプルの抽出方法にも「全数検査」と「抜き取り検査(ピックアップ検査)」の2つの方法があり、工程が安定しているかどうか、工程能力指数による検証ができているかなどによって選択が変わります。
 
製品によって検査の仕方は異なりますし、どの特性を数値化して品質を証明するのかによっても選ぶべき検査は異なります。製品にあった検査管理を行うことが、正しい数値を導き、品質管理向上につながります。

 

工場における品質管理の実例


こちらでは、さまざまな工場の品質管理についてご紹介します。

 

自動車工場

自動車工場では、完了した車体(完成車体)の外装検査、内装検査、各種検査を人の手で行います。
 
外装検査では車体の傷や汚れ、ドアの開け閉め、塗装の状態、バリ残りなどを確認し、内装検査では車内の傷や汚れ、組み込みのズレ(段差やアライメント)、シートやハンドルの機能不全、部品の欠落、水漏れなどの有無を確認します。
各種検査では自動車の走行に問題がないか、ウィンカーやヘッドライトが正常に機能するか、オイルや冷却水の漏れがないかなどを確認します。全ての検査をクリアした車体だけが市場に出荷され、仮に一項目でもクリアできなかった車体は担当工程に戻されて修理・再検査が行われます。
 
なお、検査に従事できるのは研修を受けた専門検査員だけであり、メーカーによっては技能を評価する認定制度を設けているところも少なくありません。
 
また、自動車工場における水分管理も、「品質維持」・「事故防止」の観点から重要な項目として認識されています。
例えば車体塗装の観点では、一般的に湿度が80%を超えてしまうと綺麗に塗装を行うことが難しくなるため、ムラなく車体に塗装ができるよう湿度(露点)管理を行っています。
 
自動車分野では、燃焼検査や環境配慮の点から排ガス測定も行われています。不完全燃焼を発生した場合は排ガスから人体および環境に有害な物質(例えば、カーボン煤、一酸化炭素、窒素酸化物)などが検出され、完全燃焼に近い場合は二酸化炭素の割合が増加します。これは空燃比(混合気体中の酸素と燃料の比)の変化を測定することで得ることができ、酸素濃度計や露点計、ガス分析計などが使用されています。
 
 
     
画像左:煙道式酸素濃度計 XZR500
画像中央:鏡面冷却式露点計 Optidewシリーズ
画像右:鏡面冷却式露点計 S8000 Remote
 

 

食品工場

食品工業場では、食中毒の危険や食品の変質を未然に防ぐため、徹底した温度と相対湿度管理が行われています。食品ごとに最適な温度および湿度で保管するのはもちろん、生産ラインのある工場内も低温低湿度の一定環境に保たれています。とくに生ものを扱う工場では、一定品質を守るために保管場所や生産ライン以外も徹底して環境が管理され、食品の腐敗などが起きないように徹底した厳しいルールが敷かれています。
 
食品の変敗(腐敗)はカビやバクテリア、微生物によるものですが、微生物の繁殖・増殖には温度と湿度(水分)が大きく関係しています。食品に含まれる水分は「結合水(※1)」と「自由水(※2)」に分けられ、自由水の割合が多いと微生物は増殖しやすくなってしまうのです。
自由水の割合を示す指標を「水分活性」といい、水分活性が分かれば食品の変敗にどの微生物が関係しているかが予測することができます。水分活性を正確に把握し、温湿度管理を徹底すれば、食品の品質管理の質はより高まるでしょう。
 
※2:栄養素として結合しており、微生物は利用できない水。
※3:塩分や糖分などが結合しておらず、微生物が生存するために自由に利用できる水。
 
 
     
画像左:水分活性測定 Water Activity – AW-Therm
画像中央:卓上型水分活性測定器 HygroLab
画像右:温湿度変換器 ハイグロフレックス (HygroFlex) シリーズ
 

 

半導体工場

半導体製造において、水分は大敵です。少しの水分の混入でも半導体が壊れる原因になるため、半導体工場では工程別に水分管理を徹底しています。
以下は、工程別の温度と水分条件の一般的な目安値です。

半導体製造の工程 温度条件 湿度条件
フォトリソグラフィ 22~24℃±0.2℃以下 45~50%±2~5%
ドライエッチング 22~24℃±2℃以下 45~50%±5%以下
スパッタリング 22~24℃±2℃以下 45~50%±5%以下

半導体工場では、水分管理を細かく行うため露点計を使用しており、多くの場合はクリーンルームという部屋で水分(露点)管理を行っています。
 
品質管理は、製造業において避けられない課題です。製品の品質維持・向上はもちろん、製品評価や分析制度の安定化のためにも、露点計による水分管理は必要不可欠と言えるでしょう。
さらに半導体製造では酸素濃度もモニタリングされており、半導体製造で使用される特殊ガス(高純度窒素ガスなど)では品質を計るために更に極低水分(露点温度レベル)管理が求められています。
 
 
     
画像左:超微量水分トランスミッター(高純度ガス用)Pura Transmitter
画像中央:酸素濃度計Microx
画像右:オンライン微量窒素 / 酸素分析計LD8000
 

 

製薬工場

製薬会社の品質管理は、市場(薬局や病院など)に出荷される前に医薬品や化粧品が品質基準を満たしているか検査・管理を厳しく実施します。そのためにはGMP(Good Manufacturing Practice)基準をクリアした工場で生産されていること、HACCP(Hazard Analysis Critical Control Point)システムによる管理が求められます。業務で使用する測定器も、GMPおよびHACCPに見合った仕様ものが選定されます。
 
GMP基準は、「医薬品に共通する基準」や「医薬品毎に定められた品質基準」を維持するために多方面からの化学的な検査/分析が求められます。原材料、中間材料、中間製造品、完成品の分析から一定期間保管した完成品の変化まで、品質管理基準に基づき各種品質検査を行い、データを持って製品品質を保証します。
HACCPは、製品への危険物質(微生物、菌類など)の混入に対して製造過程を監視(整理・分析・管理)して混入リスクを減らす手法です。従来の検査(スポット検査、抜き取り検査)との違いは、検査対象から漏れてしまう製品がないことです。HACCPでは、原材料の受入れ検査から最終製品、保管状態まで全過程において、危険物質の混入や事故の要因がないかなどを監視し、事故を防止するために継続的な管理と記録を行います。仮に製品出荷後に事故が発生した場合でも、どの過程で発生したのかを迅速に調べることができます。
 
製薬工場では食品工場と同様に、製造時の水分管理が行われています。製造ラインの低湿度環境維持や微生物・菌類などの確認(水分活性測定)、保管倉庫の環境モニタリングなど様々な場所で水分測定が実施されています。
 
 

画像左:卓上型水分活性測定器 HygroLab
画像中央:アドバンスト・ポータブル露点計MDM300
画像右:酸素分析計 YellowBox
 

 

品質管理のために使われる機器


品質管理のために使用される機器はさまざまですが、こちらでは代表的な機器を3種類ご紹介します。

 

クリーンルーム

クリーンルーム(防塵室)とは、温度・湿度を快適な状態に保ち、空気清浄度を制御した部屋です。目には見えないわずかな塵(ちり)でも製品の性能に影響するかもしれないため、外からのゴミが侵入しないように管理・制御しています。空気中に浮遊する微粒子や微生物を一定のレベル以下に保ち、必要に応じて温度や湿度、空気圧などの環境条件を管理します。
 
クリーンルームが使用される現場はさまざまですが、代表的なものだと半導体、精密機器、医療機器、樹脂製品、液晶などの表示パネル、食品の製造工場が挙げられます。
 
 
     
画像左:2線式露点トランスミッターEasidew Transmitter
画像中央:高精密鏡面冷却式露点計 低露点域対応S8000 RS
画像右:温湿度センサプローブ 標準型温湿度センサプローブ HC2A-S
 

 

グローブボックス

グローブボックスとは、外気を遮断した状態で作業が出来るように設計された装置です。一般的に全面がガラス張りになっており、容器の外からグローブごしに内部の操作・作業を行います。従いまして容器内では、放射性物質や有害物質も取り扱うことが可能となります。作業の合間には、容器内の空間を不活性ガス(化学反応を起こさない安定した気体)で置換して、酸素や水分といった大気中に存在するやっかいな物質が容器内に入らないよう段取りをすることが一般的です。グローブボックスの品質管理では、酸素濃度計や露点計が用いられます。
 
 
     
画像左:超微量水分トランスミッター(高純度ガス用)Pura Transmitter
画像中央:純度測定用 ポータブル酸素濃度計GPR1200
画像右:オンライン露点計Easidew Online
 

 

工業用ドライヤー

工業用ドライヤーとは、水分管理(露点管理)に必須の機器であり、おもに空圧シリンダーや圧縮空気で駆動する装置などで使用されます。
空気には水分が含まれていますが、仮に水分管理をしないで空気を圧縮してしまうと、空気に含まれていた水分(水蒸気)は液体となってしまいます。その圧縮空気を駆動装置に送り込むと、機器はいずれ動作不良をおこします。
水分による機器の動作不良を防ぐために、工業用ドライヤーでは不要な水分を除去する必要があり、また水分が結露しているかを監視する必要があります。水分を配管内または装置内に残留したままにすると、やがて腐食を引き起こします。未然に腐食を起因とする事故を防ぐために、残留水分の監視を行うために露点計が導入されています。
工業用ドライヤー内で「置換」が確実に行われているかどうかを判断するためには、酸素濃度計を利用します。酸素濃度値を得ることは、生産されたガスが品質基準を満たしているかどうかの判断する目安にもなります。
 
 
     
画像左:小型オンラインガスクロマトグラフMULTIDETEK2
画像中央:水晶発振式プロセス水分計QMA401
画像右:産業用ガス分析計XGA301
 

 

品質管理とは継続的取引につながる信頼の証

品質管理は、製品やサービスが一定の品質を兼ね備えていると証明するために欠かせない仕事です。不適合品が少なければ少ないほど、お客さまからの信頼性は高まり、継続的取引を行うことができます。また、自社においても「良いものを作っている」という自負は大切です。こうした自負が「より良い製品をお客さまへ届けたい」という前向きな姿勢を生み、新たな品質管理の手法を生み出す力になるでしょう。
品質管理への意識を高めるためにも、今一度自社の品質管理を見直し、さらなる改善を図ってみてはいかがでしょうか。

 

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アプリケーションノートはございません。
ミッシェル社紹介ページ https://www.michell-japan.co.jp/about-us/michell-instruments/
テクノロジー紹介 https://www.michell-japan.co.jp/support/technology/
露点測定のよくある質問 https://www.michell-japan.co.jp/support/faq/

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