今天我們從其重要性開始，簡要解說「什麼是公差」。
什麼是「公差」？
假設加工長度為100mm的金屬圓棒。
即使打算全部加工成相同形狀，由於尺寸和形狀方面會發生偏差，所以不能將所有的金屬棒剛好加工成100.00mm。
雖然設計和製造現場一直致力於縮小這樣的偏差，但即便如此仍不能將偏差控制為零。
這樣的尺寸和形狀偏差基本上以目標值為中心上下波動。
因此，根據該金屬棒的使用用途，決定相對於目標尺寸所允許的上限容許值和下限容許值。
這兩個值之差(容許範圍)就稱為「公差」。
因此，製造時必須有「公差」。大家是怎麼設置「公差」的呢？
是不是直接使用傳統的類似零件的圖紙中設置的公差，或者根據KKD(經驗、直覺和膽量)適當決定呢？
設置的公差值會給產品成本和性能、質量帶來很大影響。
為此，甚至說設計時很好地控制公差，並且提高公差設計方面的技術能力，就可以提高製造業的競爭力。
什麼是「公差設計」？
一般來說，認為「公差」的概念是，「每個零件的尺寸必然有偏差，最終在圖紙上記載的公差範圍內加工零件」。
這是從加工方面來思考公差的方針。
在製造方面，設計者必須在綜合考慮產品的規格和零件的成本等基礎上，決定該偏差的容許範圍（＝公差）。
必須從綜合觀點判斷這樣設置的公差最終能否滿足產品規格，或者該公差實際上能否加工。
實際設計中如下圖所示決定公差。
決定公差的流程
若要讓成品規格在一定範圍內，必須要求每個單元在一定範圍內，從這裡給各個零件分配公差。
這就是本來的「①設計的流程」，反映了設計者的意圖。
一方面從成品的角度來看，為了實現小型化和輕薄化等，要求公差儘量嚴格，另一方面，從零件的角度來看，反過來為了容易製作（削減成本），會希望放寬公差。這就是「②製造上的要求」。
當然，如果每個零件的公差更嚴格（縮小），成本會相應上升，若放寬（放大）公差，成品發生問題的危險就升高，還有的情況下會出現總成本增加。
將這些「設計者的意圖①」和「製造上的要求②」投影在經濟性（成本）這一個共同的軸上來觀察，就可以在平衡處決定公差。
此時，還要在統計考察的基礎上進行計算，設置公差，這個就稱為「公差設計」。
最近，由於製造向海外轉移等各種各樣的原因，「②製造上的要求」很難傳達給設計者的情況很多，所以公差設計中必須構建一個系統，確保①和②順利接球。
現在發生了什麼？設計現場的實況！
對設計者來說「公差」是基本中的基本。但是，現在，想再一次重新學習該「公差」的企業不斷增加。現在，製造現場發生了什麼？
讓年輕設計員和資深設計員齊聚一堂，開始討論「公差」問題的話，實際情況讓很多企業大吃一驚。
現狀下，年輕設計員的「公差」知識絕對不夠，但是資深設計員並不了解這一事實。
年輕設計員經常直接利用以前同種零件的公差，如果是一個全新的產品（零件），就會憑KKD（經驗、直覺和膽量）進行設計，這就是實際情況。
公差設計對於資深設計員來說是理所當然的事情，但對於年輕設計員來說是無法理解的。
其結果，儘管零件全部按照設計員的指示（設計圖紙）製作，但經常出現不能組裝、或者組裝後不能運行等情況。
也就是說，設計員不能正確實踐公差設計。
這將導致「F成本（失敗成本）增加」「下期商品開發延遲（需要照料設計員）」等惡性循環。
全球製造 －製造現場的變化－
近年來公差問題愈發顯著，其主要原因也在於製造現場的變化。
在公差設計的技術訣竅未得到傳承，不能設置合適公差的狀況下，日本之所以還能維持高質量的製作水平，關鍵在於日本製造現場的優秀應對力。
海外生產的情況下，不能像以前那樣做到現場製造的應對工作，若設計圖紙不充分，就會馬上引發問題。
另外，做好的不能使用的產品（零件），既沒有超過設計圖紙也不低於設計圖紙，就是圖紙中規定的產品（零件），全部作為成本反彈到設計方面。
海外生產現場的故障，大部分的情況都是「按照設計圖紙製作的結果」。
為了推進全球製造，實現高質量、低成本，必須重新學習基本中的基本「公差」，並重新審視圖紙質量，可以說這是日本廠商的當務之急。
公差設計 學習所得的優點
最近，公差設計再次備受關注。接下來說明該公差設計的優點。
1.具備公差計算理論和判斷標準，可以做出正確的設計。
就算是說實施了公差計算的設計者，如果調查其實際情況，就會發現大多數回答是「前輩教我的（OJT）」「自學的」，很多設計者「總是感覺不安」，實際上有不少人搞錯了。
※ 約詢問了15000名設計者，約80％的人回答沒有實施公差計算。（(株)PLANER調查）
通過系統學習公差設計理論，即可以「自信地」進行公差計算，還可以交給後輩。
實際上，公差設計中最難的地方就是「判斷」和「處理」，
基本上正確計算5種公差計算、Cp,Cpk（工序能力指數）、不良率等，用數值進行討論（判斷和處理），這一點至關重要。
2.以前不實施公差設計的公司，可以得到很大的成本優勢。（30～50％）
如果成本降低率超過20％，靠力量是無法實現的。
現場的改進和籌措努力是有限的，除非設計者進行『設計的改革』，否則不可能實現。
設計負責人或高層注意到這一點，並推進全公司的公差設計，最終讓成本至少降低了30％的事例，
至少有500個主題（PLANER業績），還有的企業公開了其中的一部分。（請參照公差設計和成果事例）
3.理論上解決設計質量問題，防患於未然。
不可能出現必須製造出來才能明白的設計。一切都是設計決定的。
如果看設計圖的話，若按照這個圖紙製造並組裝所有零件，就可以簡單計算什麼問題（故障、不具合）發生的概率程度如何（不良率）。
這就是FMEA（故障模式影響分析），將各項內容的不良發生概率導出並謀求改善的工作就是「公差設計」。
4.能夠對他人的設計做出正確的評估。（檢圖）
如果是設計負責人的話，必須立即評估並指導部下（或者外部委託設計者）設計的設計圖紙是否正確。（＝檢圖）
作為負責人，要關注重要的設計位置，進行公差計算（手動計算層面），如果有危險的地方，就把設計員叫過來確認該設計員實施的公差計算書，如果弄錯了，就要認真地指出來並指導其可以做出正確的設計。
檢圖者的工作至少應該有90%用於檢查公差設計。
作為設計負責人，若做不到這一點，檢圖就不用說了，就連指導和培養部下都做不到。
公差計算事例
接下來說明公差計算事例。例如，考慮這個裝置。
間隙 f 是非常重要的值，考慮必須實現設計標準0.5±0.3的情況。
這個間隙 f 由A～H的所有零件組成。
A～H的零件即使全部公差都很大，重點在於能否滿足設計標準，
因此，如何設置各零件的公差變得很重要。
這裡，用一個簡單的模型稍微思考一下吧。
在下圖的狀態下，必須在0.5±0.4的範圍內設計χ的間隙，當賦予條件，規定零件A的尺寸為9.5±0.3的時候，計算B、C、D的零件為同一零件時的尺寸和公差的情況下，大家會怎麼做呢？
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來源：機械工程文萃
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