ロバスト設計手法と最適化設計への応用および設計変更におけるトラブル未然防止

はじめに：製造業の未来は「ロバスト設計」にあり

現代の製造業は、グローバル競争の激化や顧客ニーズの多様化、品質保証への要求が高まる一方で、依然として昭和的なアナログ文化が根強く残っています。

こうした時代背景のなか、安定した品質と高いコストパフォーマンス、生産効率を実現するために注目されるのが「ロバスト設計」です。

本記事では、調達・購買から製造、品質管理現場までを経験した筆者の視点で、ロバスト設計手法の基本、最適化設計への応用、さらに設計変更におけるトラブルを未然に防ぐための実践的なポイントを解説します。

バイヤーを目指す方、製造業現場の皆さま、またはサプライヤーの方にも役立つ、現場感覚とラテラルシンキングを融合した内容をお届けします。

ロバスト設計とは何か？

製造変動と市場変動に強い設計思想

ロバスト設計とは、一言でいえば「ばらつき」や「変動」に強い製品・プロセス設計を行う手法です。

ここでいう変動とは、生産現場の工程能力の違い、原材料のばらつき、使用環境の違い、さらにはユーザーの使用条件の違いなど、あらゆる「偶発的なゆれ」です。

設計の段階からこれらを織り込むことで、市場クレーム・品質問題の発生リスク低減やコスト削減につなげることができます。

なぜ今ロバスト設計が注目されるのか？

昭和の時代、日本の製造業は技術者の勘・コツ・経験がものづくりをけん引してきました。

しかし、グローバル化・省人化・自動化が進み、人依存の現場では立ち行かなくなっています。

変動（ばらつき）を見越して設計段階から「強さ」を織り込むロバスト設計は、これからの製造業に不可欠な開発手法といえるのです。

ロバスト設計手法の基本フロー

パラメータ設計：田口メソッドの活用

ロバスト設計といえば田口玄一氏が開発した「パラメータ設計（Taguchi Method）」が有名です。

要点は以下の３つです。

1. ＜目的機能の明確化＞
　「何を実現したいか」を定量的・具体的に設定します。
2. ＜制御因子とノイズ因子の特定＞
　「調整できる要素（＝制御因子）」と「調整できない、もしくは外部起因でばらつく要素（＝ノイズ因子）」を抽出します。
3. ＜実験計画の設定と評価指標＞
　直交表を用いて最小限の実験パターンで、ノイズ因子を発生させた場合の影響をつかみ、品質ばらつきの感度を最小化する条件を探ります。

ばらつきに強い設計の効果

ロバスト設計の効果は、端的には「工程、素材、人、扱い方によるバラつきが発生しても、最終製品の品質が一定に保たれる」点にあります。

この設計思想が現場で徹底されることで、検査や手直しコストの大幅な削減、市場クレーム防止、工程能力指数（Cp、Cpk）の向上といった実利が得られます。

最適化設計への応用と実践現場でのポイント

狙うべきは多目的最適化とトレードオフバランス

近年の設計現場では「強度」と「コスト」「重量」「環境負荷」など、複数の性能指標をバランスさせる「多目的最適化」が常識になってきました。

ロバスト設計の手法をそのまま最適化設計へ発展活用するためには、次の観点がカギになります。

• 目的関数（品質特性）を複数設定する発想
• トレードオフ関係の可視化と妥協点（パレート最適）探索
• シックスシグマやAIシミュレーション技術の現場投入

昭和的「とりあえず作ってから直す」からの脱却

現場では「設計・製造分離」「図面通り出来ていればいいだろう」という古い風潮が残っています。

その結果、現物試作や量産立上げ時に延々と手直しを繰り返し、サプライヤーや工場現場に負担を強いてしまう悪循環が起こりがちです。

ロバスト設計手法を最適化設計に応用するためには、「設計・生産・品質・調達・バイヤー」の全員が初期段階から意見を出し合い、多面的な最適解を追求するカルチャーが必須です。

設計変更におけるトラブル未然防止の要諦

設計変更が引き起こすトラブルのパターン

実際の現場では、試作段階・量産段階・市販後、さまざまなタイミングで設計変更が発生します。

主なトラブル例としては、

• スペック調整による部品互換性の喪失
• 材料・仕入先切替に伴う品質問題
• 現場作業者・検査員への周知不徹底
• 新旧部品・製品の混在による市場クレーム

などが挙げられます。

「変更点管理」と「影響範囲把握」の徹底

設計変更時のトラブルを未然防止する上で、筆者が最重視しているのは、「変更点管理」と「変更による影響範囲」の見える化です。

・「ECR（Engineering Change Request）」「ECN（Engineering Change Notice）」による公式な変更審査
・FMEA（故障モード影響解析）やFTA（故障の木解析）などの品質工学によるリスク評価
・設計用BOMと製造BOMを紐づけた状態での追跡管理
・社内外（サプライヤー・バイヤー含む）全員へのアナウンスとトレーニング手配

これらの地道なルーチンは「昭和的どんぶり勘定」からの最初の一歩であり、市場クレームや大規模リコールの芽を根本から摘む最善策となります。

アナログ業界でも可能なロバスト設計の浸透策

「勘・コツ」から「仕組み化」への転換

デジタル化・自動化が叫ばれる中、未だにアナログ文化が色濃く残る工場は多いです。

筆者の経験では、

「オレの目利きで何とかしてきた」「社内の技能伝承が最優先」
といった暗黙知・属人性に頼る部分が、設計変更や新製品立上げのリスクを高めています。

ここにロバスト設計をベースにした仕組み化を導入することで、品質・納期・コストともに安定化が図れます。

サプライヤー・バイヤーが知るべき現場の苦労と連携ポイント

製造業において、購買バイヤー・サプライヤー管理担当者は、設計・製造現場が「どこで何に苦労しているか」を少しでも把握していると、調達・価格交渉のレベルが格段に上がります。

例えば、

・「なぜ工程能力（Cpk）が安定しないのか？」
・「仕入先変更時、なぜ追加検査や初期流動が必要なのか？」
・「設計仕様変更の情報はどの経路でどう現場へ伝わるか？」

といった現場目線でコミュニケーションし、調達先ともノイズ管理やリスク対策を共有することで、真の意味での最適化・競争力強化が実現できます。

まとめ：強いモノづくりを実現するために今できること

ロバスト設計手法の本質は、「変動要素にあらかじめ強い製品・プロセス設計」であり、最適化設計や設計変更におけるトラブル未然防止にも直結しています。

昭和時代のアナログ文化や属人性に囚われず、現場目線での仕組み化と多部門連携による品質文化づくりが強いモノづくりの根幹です。

今後、皆さんの現場で日々直面する「ばらつき」や「設計変更」「工程管理」の悩みに、ロバスト設計の思想や実践ノウハウをぜひ役立ててください。

現場経験者として、ものづくりの最前線で苦労するあなたの努力に、設計手法の力をプラスして、次の時代の新たな地平線を共に切り開いていきましょう。