事務所の机でノートパソコンの画面を見ながら、ノギスを片手に持ったまま「工程能力を出してと言われたけれど」と考え込んでいる町工場の品質担当者
品質管理・不良対策約16分

工程能力（Cp・Cpk）の出し方。30個測ってばらつきを数字にする手順

客先からのメールに、こう書いてあった日。

「量産前に、工程能力を提出してください」

図面は読めるし、加工もできる。検査もやっている。 でも、工程能力と言われた瞬間だけ、手が止まる。

なんとなく「統計の話だ」というのはわかる。ネットで調べると、σ（シグマ）だの正規分布だの、学校で見たような記号が出てくる。読んでいるうちに、だんだん自分の現場の話に見えなくなってくる。

でも、正直なところ、工程能力の計算そのものは、そんなに難しくありません。難しく見えるのは、説明が統計の言葉で書かれているからです。

やることを現場の言葉に直すと、こうです。

「同じ設定で作った30個を測って、寸法が図面の許容範囲のどのへんに、どれくらい散らばって収まっているかを、数字1つで表す」

それだけです。この記事では、その1つの数字の出し方を、Excelの操作まで含めて順番に見ていきます。

結論：やることは4つです。①連続して作った30個を、途中で調整せずに測る ②Excelで平均と標準偏差を出す（関数2つ）③Cp と Cpk を式に入れて計算する ④ヒストグラム（山の形のグラフ）を描いて、山の形を見る。①〜③は30分もかかりません。そして、いちばん大事なのは④です。

何が起きているか──「不良ゼロ」でも安心できない理由

先に、工程能力という言葉が何のためにあるのかを整理させてください。ここがわかると、あとの計算がぐっと楽になります。

たとえば、φ20±0.05（19.95〜20.05mm）の穴を100個あけたとします。全部測って、全部OKでした。不良ゼロです。

このとき、次の2つの現場は、どちらも「不良ゼロ」です。

数字の上ではどちらも合格です。でも、来月も同じ結果になりそうなのは、どう見てもA社のほうですよね。B社は、材料のロットが変わったり、刃物が少し摩耗したりしただけで、あっさり規格から外れます。

工程能力は、この「余裕の量」を数字にしたものです。

客先が工程能力を求めてくるのは、意地悪ではありません。「今回のロットが良かった」ではなく、「この工程なら、来月も再来月も大丈夫そうだ」を知りたいからです。逆に言えば、この数字を自分で出せるようになると、社内でも「この加工は綱渡りです」と根拠をもって言えるようになります。

ちなみに、公差そのものの読み方が不安なときは 図面の公差を現場で読み違えないための見方 と用語ページの 公差とは が土台になります。

手順1：連続して作った30個を、調整せずに測る

計算より先に、データの取り方です。ここを間違えると、あとの数字が全部意味を持たなくなります。

集めるときのルールは3つだけです。

連続して作ったものを測る

朝の10個、昼の10個、夕方の10個、ではありません。同じ設定・同じ材料ロットで、続けて作ったものを測ります。途中で刃物を替えたり、オフセットを直したりしたら、そこで一度区切ってください。

途中で直さない

これがいちばん引っかかるところです。測っていて「あ、少し大きくなってきたな」と気づくと、つい機械の設定を直したくなります。気持ちはよくわかります。

でも、直してしまうと、その工程が本来どれだけ散らばるのかがわからなくなります。工程能力を出すための30個だけは、手を入れずに通してください。もちろん、規格から外れそうなら止めて構いません。そのときは「この工程は30個も続けて流せない」という、それ自体が大事な情報です。

選別した後のものを測らない

全数検査をして、はねたものを除いた残りを測ると、当たり前ですが「全部規格内」になります。この数字で工程能力を出しても、工程の実力ではなく、検査の実力を測っていることになります。測るのは、選別する前のものです。

抜き取りと全数の考え方は 工程内検査の抜き取りと全数検査の使い分け に整理しています。

個数の目安：最低30個です。50〜100個あれば、山の形がはっきり見えて判断しやすくなります。ただ、いきなり100個は大変なので、まず30個で1回やってみるのがおすすめです。1回通せば、次からは流れがわかります。

もうひとつ。測定器そのものがばらついていると、工程のばらつきと区別がつきません。同じ1個を3回測って、値がそろうかだけ先に確かめておくと安心です。ノギスやマイクロメータの点検は 測定器（ノギス・マイクロメータ）の校正と日常点検 にまとめました。

手順2：Excelで平均と標準偏差を出す

30個の測定値が集まったら、Excelを開きます。使う関数は2つだけです。

A列に、測定値を縦に入力します（A2からA31まで、30個）。そして、空いているセルに次を入れます。

出したいもの入れる式意味
平均=AVERAGE(A2:A31)30個の真ん中の値
標準偏差=STDEV.S(A2:A31)ばらつきの大きさ

標準偏差（σ・シグマ）というのは、「値が平均からどれくらい散らばっているか」を表す数字です。全部の値が平均の近くにかたまっていれば小さく、バラバラなら大きくなります。それだけ押さえておけば、この記事では十分です。

STDEV.S の最後の S は「標本（Sample）」の意味です。手元の30個は、これから作る全部の製品のうちの一部を取り出したものなので、こちらを使います。よく似た STDEV.P もありますが、現場の工程能力では STDEV.S を使うのが一般的です。

ここでは、次の結果が出たとして話を進めます。

手順3：CpとCpkを計算する

数字が2つ出たら、あとは式に入れるだけです。似た記号が2つ出てきますが、見ているものが違います。

Cp（シーピー）＝ ばらつきの大きさだけを見る

Cp ＝（上限 − 下限）÷（6 × 標準偏差）

さっきの数字を入れます。

Cpは、規格の幅に対して、ばらつきの幅がどれくらい小さいかだけを見ています。山が規格の真ん中にあるか端に寄っているかは、いっさい見ていません。

Cpk（シーピーケー）＝ 中心のズレも入れて見る

上側 ＝（上限 − 平均）÷（3 × 標準偏差）
下側 ＝（平均 − 下限）÷（3 × 標準偏差）
Cpk ＝ 上側と下側の、小さいほう

同じ数字で計算します。

Excelで一気に出すなら、こう書けます（B1に平均、B2に標準偏差、B3に上限、B4に下限が入っている場合）。

Cp  =(B3-B4)/(6*B2)
Cpk =MIN((B3-B1)/(3*B2),(B1-B4)/(3*B2))

この2つの差が、いちばん大事な情報

Cpは1.39なのに、Cpkは1.11でした。この差が、狙いのズレそのものです。

ばらつきの幅（Cp）は十分なのに、山が上限側に寄っているせいで、Cpkが下がっている。つまりこの工程は、腕が足りないのではなく、狙いが少しずれているだけなんです。

ここが、この記事でいちばんお伝えしたいところです。

仮に、ばらつきはそのままで、平均だけを20.000（規格の真ん中）に寄せたらどうなるか。

Cpkが1.11から1.39まで上がりました。 しかも、やったことは工具のオフセットを0.010mm動かしただけです。設備を買い替えたわけでも、腕を上げたわけでもありません。

ばらつき（Cp）を小さくするのは、機械の精度や刃物や治具の話になるので、時間もお金もかかります。でも、中心を規格の真ん中に寄せるのは、たいてい今日できます。Cpkが低いと言われたら、まずCpと見比べて、「ばらつきの問題か、中心の問題か」を分けてください。中心の問題なら、明日直せます。

数字をどう読むか

出た数字の目安です。ただし、これは一般的によく使われる目安であって、絶対の基準ではありません。

Cpkの値一般的な受け取られ方
1.33以上余裕がある。多くの客先が求める水準
1.00〜1.33規格内には入っているが、余裕は少なめ
1.00未満条件が少しずれると規格から外れやすい

大事な注意が2つあります。

ひとつは、要求される水準は客先によって違うことです。1.33のところもあれば、重要保安部品などで1.67を求められることもあります。自社で勝手に決めず、図面の指示・品質協定書・客先の担当者に確認してください。「業界標準は1.33なので」と自己判断で進めると、あとで作り直しになります。

もうひとつは、数字が低くても、それは現場の努力不足ではないということです。そもそも公差が厳しすぎる図面もあります。その設備では原理的に届かない精度もあります。数字が低いとわかったら、それは「この条件では無理があります」と客先に相談できる材料になります。責められるための数字ではなく、話をするための数字です。

手順4：山の形を見る（ここがいちばん効く）

度数分布（ヒストグラム）の山が中央よりやや右に寄っていて、上限側の余裕が下限側より少ないことがわかる説明図
同じばらつきでも、山が寄っているだけでCpkは下がる。数字を見る前に、まず山の位置を見る

数字が出たら、最後にグラフを描きます。ここを飛ばす人が多いのですが、現場の改善につながるヒントは、数字よりも形のほうに出ます。

ヒストグラムというのは、測定値をいくつかの区間に分けて、「この範囲に何個あったか」を棒の高さで表したグラフです。だいたい山のような形になります。

Excelなら、測定値の列を選んで［挿入］→［グラフ］から「ヒストグラム」を選ぶだけです（Excel 2016以降に標準で入っています）。区間の数は、30個なら5〜6個、100個なら10個くらいが見やすい目安です。

描けたら、形を見ます。よくあるのは次の4つです。

ひとつの山が、なだらかにできている

これが基本の形です。工程としては落ち着いています。あとは山の位置（平均）を規格の真ん中に寄せられないかを考えます。

山がふたつある（ふた山）

これが見えたら、条件の違うものが混ざっています。ほぼ間違いなく、原因は次のどれかです。

このときは、混ざったまま計算した工程能力に意味はありません。データを条件ごとに分けて、それぞれで描き直してください。分けた瞬間に、きれいな山が2つ出てくることがよくあります。「いつもと違う」を見つける考え方は 4M変化点管理で「いつもと違う」を見逃さない が近い話です。

片側がスパッと切れている（絶壁）

規格の線のところで棒が垂直に落ちている形です。これは、選別した後のデータである可能性が高いです。手順1に戻って、選別前のもので取り直します。

片側の裾が長く伸びている

時間とともに寸法がずれていく要因があるサインです。工具の摩耗、機械の暖機不足、加工が進むにつれた発熱などが定番です。夏場の温度・湿度による影響は 夏場の熱・湿気で加工がぶれるときの現場対策 にまとめています。

原因を絞り込む進め方は 不良の原因を絞り込む「なぜなぜ分析」の進め方 が使えます。

気をつけたいこと

3つだけ、押さえておくと安心です。

1. 工程が暴れているときは、工程能力の数字だけ見ても意味が薄い

工程能力は「この工程は、いつもこの調子で作れる」という前提の上に立っています。日によって、あるいはロットによって寸法が大きく動く工程だと、たまたま良かった30個で高い数字が出てしまいます。まずは、測定値を測った順番に並べた折れ線を描いて、時間とともに大きく動いていないかを見ておくと確かです。

2. 片側だけの規格のときは、片側だけで計算する

「Ra 3.2以下」「1.5mm以上」のように上限か下限しかない場合、Cpは計算できません（幅がないため）。Cpkだけを、規格がある側だけで出します。上限しかないなら（上限 − 平均）÷（3 × 標準偏差）です。

3. 数字は「いつ・どの条件で取ったか」とセットで残す

工程能力の数字だけが独り歩きすると、あとで「これ、どの機械のときの値だっけ」となります。日付・機械・材料ロット・作業者・測定器を、数字と同じ紙に書いておいてください。検査記録の残し方は 検査表の作り方の基本、工程のどこで何を測るかを決める話は QC工程表を作って検査ポイントを決める手順 が土台になります。

明日やること

明日できる大きさまで小さくすると、こうなります。

  1. 図面を見て、その寸法の上限と下限を紙に書き出す
  2. 連続して作った30個を、途中で調整せずに確保する
  3. 同じ1個を3回測って、測定器の値がそろうかを先に確かめる
  4. 30個を測って、ExcelのA列に縦に入力する
  5. =AVERAGE(A2:A31) と =STDEV.S(A2:A31) を入れる
  6. CpとCpkを式に入れて計算する
  7. ヒストグラムを描いて、山の形と位置を見る
  8. CpとCpkに差があれば、中心を寄せられないかを検討する

8番まで行ければ十分です。というより、7番の山の形が見えた時点で、たいてい次にやることは決まっています。ふた山なら分ける。絶壁なら取り直す。右に寄っているなら中心を寄せる。数字の1.11という値そのものより、そちらのほうが現場では役に立ちます。

チェックリスト

自分の現場で確認するときは、上から順に見てみてください。

13個そろっている現場は、そう多くありません。 上から5つに丸がつけば、今日の分としては十分です。

よければ、こちらも

明るい作業場で、測り終えた部品のそばに置いた手描きのグラフ用紙を若手とベテランが一緒にのぞき込み、穏やかに笑い合っている情景

工程能力という言葉は、はじめて出てきたときはどうしても身構えます。統計の記号が並ぶと、自分の現場とは別世界の話に見えてしまう。

でも、やっていることは、毎日ノギスで測っている値を、30個ぶん並べただけです。新しい技術でも、特別な資格でもありません。すでに現場でやっていることに、電卓を1回通しただけです。

そして、数字が思ったより低く出たとしても、落ち込まなくて大丈夫です。むしろ、それがわかったこと自体が前進です。中心を寄せれば届くのか、そもそも公差が厳しすぎるのか。今まで感覚で「この加工はきわどい」と感じていたことに、はじめて根拠がつきます。

きわどさを感覚で持っていた人が、それを数字で言えるようになる。 それは、客先と対等に話をするための、静かで強い武器になります。

まずは30個。測ってExcelに並べるところから始めてみてください。