プロセスのセンターラインを設定する方法

お客様は購入する製品から何を期待できるかを知りたいので、一貫性のある製品品質が重要になります。一貫性を保証する一つの方法は、完成した製品をすべて検査して合格/不合格を判定します。

ただし、多くの場合、生産する製品の多様性、複雑さ、または量のせいで、製品検査を100%行うことは効率的ではありません。一貫性を保証するには、製造プロセスを常に同じ状態で稼働させるほうが良い方法です。そこで、センターライン機能設定が役に立ちます。

センターライン（運転範囲）とは

センターライン機能設定は、一部の業界では運転範囲と呼ばれており、確立されたプロセス設定を使用して一貫性のある製造プロセスを保証する哲学または方法論です。これらのプロセス設定は、外部からの影響に対応する(たとえば、ある部品の経年変化または摩耗に伴う変化を考慮する)柔軟性を得るために、通常は上限と下限による範囲で設定されます。当初の目的は一貫性のある製品品質を保証することだったかもしれませんが、設計限界または安全性限界の範囲内で機器を運転すること、適切な冷却または潤滑を保証することなど、他にもさまざまな目的が生じました。このブログではセンターラインという用語を使用しますが、この用語がよく知られているかどうかに関係なく、運転範囲などの用語で呼ばれている場合も、ここで説明する概念と情報が適用されます。

4つのステップによるセンターライン機能設定

プロセスを「センターライン設定」するには、以下に示す4つのステップを実行する必要があります。

1. 重要なプロセス要因または「変数」を特定する
2. すべての重要な変数について、最適な設定と範囲を決定する(グレードごと、または複数の製品を生産している場合は製品ごと)
3. これらの変数がプロセスと製品にどのような影響を与えるかを判断する
4. 生産中に常にセンターライン設定された設定が使用されることを保証する

継続的な改善

センターライン機能設定は終わりのないプロセスであり、最大のメリットを得るには、上記のすべてのステップに継続的に取り組む必要があります。得られるメリットには、製品品質の向上、生産量の増加、ダウンタイムの削減、品質不良製品の削減、廃棄物の削減、コストの削減、利益の増加などがあります。センターライン機能設定は、プロセスの予期しない状態の検出にも役立ち、是正措置または予防措置を講じることができます。

プロセスの一部

センターライン機能設定だけで潜在的なメリットをすべて得られるわけではないことを強調しておきます。最高の結果が得られるのは、機器が適切にメンテナンスされ、上流プロセスもセンターライン設定されている場合だけです。さらに、過去のRunのプロセスデータとトレンドに簡単にアクセスできると、プロセスの現在の状況、あるべき姿、および過去の状況を簡単に判断できるようになり、センターライン機能設定の取り組みを強化できます。

よく知っているプロセスのセンターライン機能設定

センターライン機能設定の概念について理解を深めるために、コーヒーの抽出というよく知っているプロセスをセンターライン機能設定する方法を説明します。

変数

たとえば、ポット1杯の素晴らしい味のコーヒーをいつも同じ味で抽出することが目標だとします。最初に、コーヒーの味に影響を与える主な変数のリストを作成する必要があります。以下に例を示します。

• コーヒーのブランドとタイプ
• コーヒーマシンに入れるコーヒーの量
• コーヒーマシンに入れる水の量

他にもあまり知られていない変数として、コーヒーポットの清潔さ、マシンに供給される水の温度、コーヒーマシンのモデルとブランド、コーヒーマシンの考えられる誤動作などがあります。見てわかるように、コーヒーの抽出という単純なプロセスでさえ、影響を与える可能性がある多くの変数があります。

プロセスへの影響

重要なプロセス変数のリストを作成したら、各変数が製品に与える影響を判断する必要があります。それには、複数のブランドのコーヒーを量を変えながら(加える水の量は一定で)抽出し、どの変数の設定から最もおいしいコーヒーができるのかを調べる味覚テストを行うこともできます。

許容範囲

コーヒーの抽出のような単純なプロセスでさえ、一部の変数は相互に作用することに注意してください。たとえば、ブランドAはカップ1杯あたり大さじ1杯にすると最もおいしいコーヒーができ、ブランドBはカップ1杯あたり大さじ1杯半にすると最もおいしいコーヒーができるとします。しかし、すべての変数のすべての組み合わせを試飲しなければ、このことは検出されない可能性があります。したがって、テスト手順を設定し、結果を分析するために、何らかの統計的手法を使用するのは良いアイデアです。これは、確実にプロセス設定の最適な組み合わせをセンターライン設定するのに役立ちます。また、最適なプロセス設定を決定するために必要なテストの回数を削減することもできます。

レシピの作成

カップ1杯の素晴らしい味のコーヒーを抽出するプロセス設定を特定したら、詳細な「レシピ」を作成する必要があります。このレシピは、最高の味のコーヒーを抽出するために使用したすべての手順と測定値のリストです。このレシピを毎回使用することで、一貫した味のコーヒーを抽出できます。また、レシピに従えば、自分だけでなく、他の誰でも同じ素晴らしい味のコーヒーを抽出できるはずです。

ただし、新しいブランドのコーヒーに切り替える必要がある、水源が変わるなど、重要な変数が変化した場合、センターライン機能設定プロセスを見直す必要があります。また、深煎り、レギュラー、デカフェなど、複数の「グレード」のコーヒーを抽出する場合、それぞれ異なるセンターラインを確立する必要があります。

製造プロセスのセンターライン機能設定

一貫したコーヒーを抽出するために詳細なレシピが必要であるように、製紙または石油精製などの産業プロセスでも、一貫した高品質の製品(それぞれ1枚の紙または1ガロンのガソリン)を生産するために詳細な「レシピ」が必要です。センターライン機能設定によって最適な設定と手順で生産が行われることが保証され、それによってプロセスが一貫して実行され、一貫した高品質の製品が生産されることが保証されます。複数のグレードまたは複数の製品を生産する場合、グレード固有または製品固有のセンターライン設定と範囲に簡単にアクセスできることが重要です。

たとえば、紙パルプ業界では、以下に示す製紙変数が一般的にセンターライン設定されます。

• 製紙用完成紙料に含まれるさまざまなタイプのパルプ繊維の割合
• パルプ精製量
• 化学添加物添加速度
• プレス部のプレスニップロード(pli)
• 機械の速度とドロー

生産するのが何であっても、センターライン機能設定プロセスは基本的に同じです。センターライン機能設定を施設に導入するには、以下のステップを実行します。

重要な変数の特定

製造プロセスの重要な変数は、オペレーターが決定し、施設の関係者が合意することができます。プロセスおよび製品の品質にプラスの効果を期待する場合、正しい重要な変数を選択することが極めて重要です。このような理由があるので、多くの場合、プロセスを評価し、センターライン設定する変数を特定するために、コンサルタントや業界の専門家を招き入れることになります。

変数の限界値の設定

次のステップは、選択した重要な変数の限界値を設定することです。ここでは、基本的に変数ごとに許容範囲を決定します。許容範囲外の値はすべて、許容できない製品品質になります。前述の製紙の例で言えば、主要製品グレードの紙料には長繊維が10～20%必要であると決定できます。

変数の限界値を設定することは、センターライン機能設定の重要な部分である。

変数の限界値は様々な方法で設定できます。多くの場合、一連の表計算ソフトウェアや、ファイルキャビネットに保管されている使い古されたプリントアウトで管理されます。もっと良い方法として、dataPARCのPARCviewソリューションのようなプロセス情報管理システム(PIMS)を使用する方法があります。この種のツールは、プロセスタグの目標値と動作範囲または限界値をユーザーが入力できるようにすることで、センターライン機能設定を容易にします。これらの中で最も優れた製品では、グレード、製品、またはSKUごとに異なる限界値を指定できます。前述のように、深煎りのコーヒーを抽出する場合に使用する挽いたコーヒー豆の量は、浅煎りの場合とは異なる可能性があります。

もう一つの重要な機能は、限界値の自動計算です。コンピュータ制御ソリューションでは、任意の変数の平均、標準偏差、および3シグマ限界値を効率的に計算できます。これらの計算では、複数のグレード、製品、およびSKUを考慮し、異なる動作条件には異なる限界値を計算できます。

dataPARCのPARCviewソリューションは、複数の変数の限界値を自動的に計算できる。

変数の効果の評価

重要な変数および変数の限界値を設定したら、これらの変数を監視して、新しくセンターライン設定したプロセスを評価する必要があります。このとき、正確で明確に示されたデータを入手することが非常に重要です。確かに手動でデータを記録する方法でもセンターライン設定されたプロセスを評価できますが、データを記録するときと取り出すときに非常に時間がかかり、データエラーの可能性もかなり高くなります。

正確できちんと整理されたデータは、センターライン機能設定を効果的に行うための鍵になる。

センターライン設定専用アプリケーション、データヒストリアンとデータ可視化ツールの組み合わせなど、何らかのソフトウェアを採用し、センターライン機能設定されたプロセスに関連する正確な視覚的データにアクセスできるようにソリューションを設定する方がはるかに簡単です。これらのアプリケーションを使用すると、センターラインに関連するプロセスの実行状況を示す正確な視覚的表示を構築できます。これらのソリューションを評価する際、以下の解像度でデータを表示する能力を考慮する必要があります。なぜなら、これらを組み合わせることで、センターライン機能設定の作業を評価するための最も完全なデータが提供されるからです。

• リアルタイム – プロセスのセンターラインに対するパフォーマンスをすぐに理解し、調整が必要な部分を特定します。
• 長期的な分析 – センターラインに対するパフォーマンスが最も良い製品および改善すべき領域について日ごとまたは週ごとに確認します。
• 限界値の確認 – プロセスが変化していないことを保証するために月ごとまたは四半期ごとに確認します。理論的には、プロセスが改善されると、センターラインの限界は狭くなっていくはずです。

正確できちんと整理されたデータは、センターライン機能設定を効果的に行うための鍵になる。

生産中にセンターライン設定された設定が使用されることを保証

最適なプロセスが判明したら、次はレシピを作成します。オペレーターとエンジニアに新しいプロセスについて説明し、実施した変更を簡単に理解できるようにするリソースを用意します。この段階では、センターラインに対する製品品質を評価するために、時間ごと、週ごと、日ごとに信頼できるレポートを作成することをお勧めします。多くのソフトウェアベースのソリューションには、このデータを簡単に確認し、主要な利害関係者に送信できるレポート作成モジュールが含まれています。

結論: プロセスのセンターラインを設定する方法

プロセスのセンターライン機能を設定する方法およびセンターライン機能設定を一般的な製造プロセスとより複雑な製造プロセスの両方に適用する方法について、大まかに説明しました。プロセスを改善し、より一貫した製品を提供するために、施設でセンターライン機能設定を実行する方法について、いくつかアイデアを伝えられていることを願っています。