試作では、

材料を選べる。

作業者を選べる。

ゆっくり貼れる。

良いものだけ使える。

問題があればやり直せる。

そのため、非常に良い状態を作ることができる。

しかし量産では、

材料ロットが変わる。

作業者が変わる。

設備状態が変わる。

生産速度も上がる。

つまり、試作より多くの変動要因が入る。

一個きれいに作れた。

十個すべて合格した。

これは重要である。

しかし量産では、

1000個。

1万個。

10万個。

を作る。

数量が増えるほど、試作時には見えなかった小さなばらつきが出てくる。

つまり、試作評価は量産分布のごく一部を見ているにすぎない。

試作では一つの材料ロットを使うことが多い。

しかし量産では、継続的に複数ロットを使う。

同じ品番でも、

厚み。

硬さ。

粘着力。

剥離力。

表面状態。

に一定のばらつきが存在する場合がある。

試作時に使ったロットが偶然扱いやすかった可能性もある。

つまり量産では、材料の平均性能だけでなく、材料公差の範囲全体で工程が成立するかを見る必要がある。

例えば、

TIM ±0.05mm。

絶縁フィルム ±0.02mm。

粘着層 ±0.02mm。

という構造がある。

一つ一つの公差は小さい。

しかし積層すると、完成部材の厚みばらつきは大きくなる。

さらに相手部品側にも寸法公差がある。

すると最終的な圧縮量が、

ある製品では大きい。

別の製品では小さい。

という状態になる。

つまり量産では、各部品の公差を足し合わせた最悪条件を見る必要がある。

例えば設計上の隙間が1.0mm。

TIM厚みも1.0mm。

図面上では完全に一致する。

しかし実際には、

隙間 0.8〜1.2mm。

TIM 0.9〜1.1mm。

というばらつきがあるかもしれない。

すると、

十分圧縮される組み合わせ。

ほとんど接触しない組み合わせ。

が発生する可能性がある。

つまり量産設計では、平均値ではなく、最大・最小の組み合わせまで考える必要がある。

量産設備は毎日動く。

金型。

ローラー。

吸着ヘッド。

ガイド。

刃物。

これらは少しずつ摩耗する。

初日の設備と、数十万個加工した後の設備は完全に同じではない。

そのため量産では、

「設備が正常なときに作れる」

だけではなく、

設備変化の中でも品質を維持できるか

が重要になる。

打ち抜き金型が摩耗すると、

バリが増える。

外形が変わる。

穴位置が変わる。

切断面が悪くなる。

こうした変化が、

絶縁。

貼付位置。

自動認識。

接触状態。

へ影響する可能性がある。

つまり金型管理も、最終的には機能品質管理になる。

新品の金型では良好。

しかし摩耗してくると徐々に品質が落ちる。

問題は、どの段階で交換するかである。

完全に不良になってから交換するのでは遅い。

そのため、

バリ。

寸法。

外観。

などの変化を監視し、予防的に交換する。

つまり、量産品質は設備保全ともつながっている。

試作では一個ずつゆっくり加工できる。

量産では速度を上げる。

すると、

材料挙動。

粘着挙動。

剥離挙動。

熱。

張力。

が変わる。

つまり量産速度そのものが、新しい工程条件になる。

粘着材は粘弾性体である。

ゆっくり貼る場合と、高速で貼る場合では、接触状態が変わることがある。

試作では良好に濡れ広がる。

量産高速貼付では空気が残る。

ということもある。

つまり、同じ材料でも速度によって性能が変わる。

試作では、

数秒押さえる。

ローラーで何度も圧着する。

ことができる。

量産ではタクトがある。

一個に数秒かけられない場合もある。

すると、試作時と同じ圧力でも、接触状態が変わる可能性がある。

つまり圧力だけでなく、圧力×時間を見る必要がある。

材料によっては、

夏。

冬。

梅雨。

で挙動が変わる。

粘着材が柔らかくなる。

フィルム寸法が変わる。

静電気が増える。

剥離力が変わる。

試作室では空調が安定していた。

量産現場では季節差が大きい。

ということもある。

つまり、環境条件も工程設計の一部である。

材料を納入直後に使う。

倉庫で数か月保管してから使う。

冷蔵保管する。

常温保管する。

これによって材料状態が変わる場合がある。

特に、

粘着材。

熱硬化材。

吸湿性材料。

では保管条件が重要になる。

量産では、材料入荷から使用までの履歴まで考える必要がある。

一度開封した材料を、

すぐ使う。

翌日使う。

一週間後に使う。

で状態が変わることがある。

吸湿。

表面汚染。

粘着力変化。

などである。

つまり、量産では「材料品番」だけでなく、材料の状態管理が必要になる。

試作では開発者自身が組み立てる。

材料特性をよく知っている。

しかし量産では、多くの作業者が関わる。

同じ手順書でも、

貼付角度。

圧着力。

剥離速度。

が微妙に違う。

そのため、作業者技能だけに依存する工程は量産でばらつきやすい。

量産では、

誰が作業しても。

どのシフトでも。

同じ品質になる。

必要がある。

そのため、

治具。

位置決め。

貼付順序。

圧着方法。

を標準化する。

つまり、熟練者の技術を工程へ移す必要がある。

試作では、

「このくらい押せばよい」

「このくらいの速さで貼る」

という感覚で対応できる。

量産では、

圧力○N。

速度○mm/s。

時間○秒。

位置±○mm。

などへ変える。

つまり、量産成立とは、感覚条件を管理条件へ変換することでもある。

自動機なら完全に同じになる。

そう思いたくなる。

しかし設備にも、

位置精度。

圧力精度。

張力変動。

温度変化。

がある。

つまり自動化はばらつきを減らす手段ではあるが、ゼロにはできない。

必要なのは、自動設備自身のばらつきを含めて工程を設計することである。

朝、設備を起動する。

モーターやローラーが冷えている。

数時間動く。

設備温度が上がる。

すると、

張力。

寸法。

粘着挙動。

が少し変わる場合がある。

つまり量産では、立ち上げ直後と安定運転時の差も確認する価値がある。

試作設備は一台。

量産では同じ設備を複数台導入する。

すると、

設備A。

設備B。

設備C。

で微妙に条件が違うことがある。

同じ設定値でも、実際の圧力や位置精度が違う。

つまり複数ライン展開では、設備間再現性も必要になる。

日本で量産成立した。

その後、海外工場へ移管する。

設備。

材料調達先。

温湿度。

作業者。

輸送条件。

が変わる。

すると同じ図面でも品質が変わる場合がある。

つまり、図面を移せば量産条件まで移るわけではない。

部材を加工した時点では良品。

しかし顧客へ届いたときに、

反る。

粘着材が変形する。

位置がずれる。

リールが崩れる。

ことがある。

高温。

高湿。

振動。

長時間保管。

が影響する場合がある。

つまり量産品質は、工場出荷時ではなく、顧客が使う瞬間まで維持されて初めて成立する。

出荷時にはピッチが合っている。

しかし輸送中にリールが高温になり、キャリアが伸びる。

あるいは巻き圧が変わる。

すると顧客設備でピッチがずれる可能性がある。

つまりリール品は、加工精度だけでなく物流環境も確認する必要がある。

例えば熱評価を室温で行った。

実際の製品は80℃環境で使う。

あるいはマイナス20℃でも使う。

試作では水平状態。

実使用では振動する。

試作では新品材料。

実使用では5年間使う。

これでは評価条件が違う。

つまり、試作で性能が出た条件と、顧客が使う条件が同じかを確認する必要がある。

試作では、良い条件を作ることができる。

材料を選ぶ。作業者を選ぶ。ゆっくり貼る。問題があればやり直す。

 

しかし量産では、それができない。

 

材料ロットが変わる。

公差が積み重なる。

金型が摩耗する。

速度が上がり、圧着時間は短くなる。

夏と冬で材料挙動が変わる。

保管期間も開封後時間も条件になる。

作業者が変わる。

自動機でさえ、起動直後と連続運転時では違う。

設備が複数台になれば設備間差が出る。

海外へ移管すれば環境ごと変わる。

そして輸送中にも部材は変化する。

 

試作にはなかった変動要因が、すべて量産には入ってくる。

 

つまり、

試作は「できるか」を確認する工程であり、

量産は「同じものを作り続けられるか」を証明する工程である。

 

後編では、その証明の方法を見ていく。

最悪値で見る。設計マージンを持つ。工程能力で管理する。

そして、実際に起きた失敗事例と、加工会社が担える領域。

 

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

 

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません