試作と量産の違いとは？製品の確認から安定して作る工程まで

試作と量産の違いは、作る数だけではありません。初期の機能試作では、形や機能が目的を満たすかを確かめます。量産に近い工程を試す「量産試作」では、生産準備を検証します。量産は、決めた品質の品を必要な数量と時間で繰り返し作る段階です。一つの試作品がうまくできても、同じ作り方で続けて作れるとは限りません。

では、量産へ進む前に何を確かめるのでしょうか。鳥取県の金属加工会社による自動車部品の研究を例に、製品の確認と、金型・設備・検査を含む工程の確認を分けて見ていきます。

機能試作は、製品の形・機能と設計上の疑問を確かめる

米国国立標準技術研究所（NIST）の製品設計モデルでは、試作は構想を検証し、製造へ進む判断に役立てる活動です。成果には物理的な模型だけでなく、試験結果、製品設計、部品表なども含まれます。「実物を一つ作った」だけで終えるのではなく、何が分かり、設計をどう変えるかにつなぐ段階です。

たとえば写真の3Dプリントした手は、部品の形や組み合わせを実物で確かめる試作品です。ただし、この写真だけでは、同じ品質の品を連続して作れるか、使う材料や設備を量産時にも採用するかまでは分かりません。NISTの製品開発案内も、試作に加えて材料の選択や耐久試験を挙げています。確かめたい問いによって、試作品の作り方と試験の内容は変わります。

比べる点	機能試作	量産
主な問い	形・機能・設計が目的を満たすか	決めた品質を必要な数量と時間で繰り返せるか
確認するもの	試作品の寸法、動き、性能、試験結果	材料の供給、金型・設備の持続性、工程のばらつき、検査と納期
結果の使い道	設計や試験条件を直す	生産条件を定め、稼働中の品質を管理する

この表は製品開発を読むための整理です。試作の段階で量産を見据えた金型を使うこともあれば、量産を始めた後も改善のために試作を続けることもあります。工程を厳密な二つの箱に分ける表ではありません。

同じ製品でも作り方が変わる例があります。京セラはセラミックパッケージの穴加工について、試作では一穴ずつ試作用金型やレーザーで加工し、量産では量産用金型でまとめて打ち抜くと説明しています。試作側は仕様を変えやすく、量産側は一度に多く加工できますが、量産用金型には初期費用がかかります。必要な個数や仕様によって方法を選ぶので、あらゆる製品が同じ加工法を通るわけではありません。

田中製作所の事例では、製品だけでなく金型と自動ラインを試した

中小企業庁のGo-Techナビに載る株式会社田中製作所（鳥取県）の研究は、試作品ができた後に残る課題を示します。対象は、自動車の障害物検知に使うクリアランスソナーのアルミニウム合金製ケースです。同社などは、従来の切削に代わるインパクト成形を開発しました。金属を金型で押して形を作る方法で、複雑なケースを効率よく生産することを目指した事業です。

まず、材料と形の関係を調べました。Go-Techナビによると、5000系アルミニウム合金を使い、加工条件や底面の厚さが成形品の硬さに与える影響、ケースの組織と超音波特性の関係を調査し、要求仕様に合う条件を決めています。これは「狙った機能を持つ部品を作れるか」という製品側の問いです。

そのうえで、連続して作るための金型と設備を検証しました。金型については10万ショットの試作試験で致命的な破損がなかったと報告しています。さらに、一回の加工で複数個を作る金型、潤滑剤の供給、部品の搬送を組み合わせた自動ラインを構築しました。「ショット」は金型を使った加工回数で、10万ショットがそのまま10万個の製品を意味するわけではありません。

Go-Techナビは、自動機を使った10万ショットの量産試作で、形状・表面粗さ・硬度が目標を満たし、不良率は0.03%だったと記しています。この値は事業で実施した試作試験の報告であり、長期間の商用生産でも同じ不良率が続くと示した数字ではありません。同ページの事業化状況も「実用化に成功し事業化に向けて取り組み中」です。量産を見据えた試験の成功と、継続的な販売・出荷は分けて読む必要があります。

量産試作では、同じ条件で繰り返せるかを確かめる

量産試作は、量産を想定した材料・金型・設備・人の流れで品を作り、工程が目標に届くかを確かめる段階です。中小企業基盤整備機構の2017年度調査報告書は、機能試作で製品を確かめた後、量産時と同じ生産手段で少量のパイロット生産を行い、生産準備と発売の可否を判断する段階と整理しています。田中製作所の事例で言えば、一つのケースの寸法や機能だけでなく、金型が持つか、潤滑剤を安定して供給できるか、自動機で作った品の品質がそろうかが対象になりました。

NISTの工程評価の手引きも、製造工程を調べるときに、測定計画、ばらつき、工程の安定性と能力を扱います。良い試作品を一つ選んで測ることと、続けて作った品が要求範囲に入るかを確かめることは、答えている問いが異なります。ただし、必要な試験回数や合格基準は、製品、用途、顧客要求で変わります。「何個できれば量産」と一律には決められません。

量産へ移る判断では、次の四つを一緒に見ると整理できます。

• 製品：寸法、機能、耐久性など、用途に必要な基準を満たすか。
• 工程：同じ条件で繰り返しても品質がそろい、設備や金型を維持できるか。
• 供給：必要な材料と部品を確保し、予定の数量と納期に対応できるか。
• 記録：何をどの方法で検査し、問題が出たときに原因を追えるか。

最後の二つは田中製作所の公表数値から一律の合格を判定したものではなく、量産を検討するときの一般的な確認項目です。試験で得た条件を実際の生産計画へつなぐには、顧客の要求や設備の稼働条件も確認しなければなりません。

「試作成功」と「量産開始」は、発表で別々に確かめる

企業の発表で「試作に成功」とあれば、まず何を試し、どの基準を満たしたかを読みます。「量産試作」なら、量産を想定した工程で何回・どれだけ作り、品質をどう測ったか。「量産開始」なら、設備が動き始めた時期に加えて、出荷先と出荷開始の有無を確認します。設備の稼働と売上計上も同じ出来事ではありません。

田中製作所の事例は、10万ショットの試作試験と不良率まで報告していても、Go-Techナビ上の事業化段階は「取り組み中」です。この一例からも、数が多い試作を「すでに商用量産」と読み替えられないことが分かります。逆に少量でも、決まった仕様の品を継続して作る仕事はあります。試作と量産を個数だけで線引きせず、何を検証した段階か、供給が実際に始まったかで見分けると、開発や企業発表の現在地をつかみやすくなります。

工場の稼働、量産、出荷の違いは工場の稼働開始と量産・出荷の違いでも整理しています。