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AI chatGPTでシューハート管理図の作成、分析、改善【図解】

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AI chatGPTでシューハート管理図の作成 AI chatGPT
AI chatGPTでシューハート管理図の作成
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ChatGPTによる管理図分析の背景と意義

製造業やサービス業における品質管理において、工程が安定しているか否かを判断するための強力なツールが「シューハート管理図(Shewhart Control Chart)」です。従来、管理図の作成や分析には専門的な統計知識が求められ、現場での実用には一定のハードルがありました。

しかし近年、生成AIであるChatGPTの登場により、このハードルが大きく下がりつつあります。ChatGPTは自然言語での対話が可能なAIであり、Pythonコードの生成やデータの要約、分析結果の説明といった作業を自動化できます。これにより、これまで専門家が担っていた業務を、非専門家でも再現可能となりました。

特にシューハート管理図のような統計的手法をAIが支援することで、次のようなメリットがあります:

  • 迅速な異常検知:AIが大量のデータから即座に異常を検知。
  • 改善提案の自動生成:管理状態の診断結果に基づく改善提案が可能。
  • 教育効果:初心者が管理図の意味や結果の読み取り方を自然言語で学べる。

これらの特性により、ChatGPTは単なる自動化ツールではなく、“現場の右腕”としてのポテンシャルを秘めています。


AIに必要なデータ整形と指示(プロンプト設計)

ChatGPTに管理図を描かせるには、AIにわかりやすい形式で情報を提供しなければなりません。まず大切なのは、データの形式とプロンプト(指示文)です。

データ形式の例

ChatGPTに渡すデータは、以下のように整形されていると効果的です。

日付, 測定値
2025-06-01, 9.85
2025-06-02, 10.12
2025-06-03, 9.76
...

CSVやExcelファイル形式でデータを提供できると、Pythonでの処理が容易になります。また、管理図に必要な要素(工程平均、標準偏差、サンプルサイズなど)も事前に明記しておくと、AIの計算精度が高まります。

効果的なプロンプト例

ChatGPTにPythonコードを書かせるためのプロンプトの工夫も重要です。

良い例:

下記のデータを使って、シューハートのX̄管理図を描いてください。±3σのUCL/LCLも自動で計算し、matplotlibを使って管理図を描いてください。

悪い例:

グラフ作って

抽象的な指示では、AIは適切な出力ができません。データの種類やグラフの形式、計算すべき統計量を明確に指定することで、期待するアウトプットが得られやすくなります。

そのためには『シューハート管理図の基礎』を下記の記事を参考にして学んでください。

わかりやすい 品質向上に役立つ シューハート管理図の作成【図解】 
シューハート管理図の作り方について下記の点をポイントに図解入れで解説しています。・管理図 エクセル・管理図 種類・管理図 書き方・管理図 異常・R管理図とS管理図の違いモノづくりの参考になれば幸いです。(*^_^*)*現在、シューハート管理...

 

ChatGPTとExcel/スプレッドシートの連携

Google Colab や Google Apps Script(GAS)と連携することで、Excelやスプレッドシートに保存されたデータを使ってChatGPTにグラフや改善提案を出させることも可能です。

例えば、GASでスプレッドシートのデータをChatGPT APIに送信し、分析結果を自動で返すような自動化システムを組むことで、日次のモニタリングを全自動化することが可能となります。

ChatGPT API( (Application Programming Interface)キーの認証:

ChatGPT APIキーとは、**OpenAIが提供するAI(ChatGPTやGPT-4など)を外部のアプリやサービスから利用するための「認証用キー」**です。

これを使うことで、自作のアプリ・GAS・Excel・PythonスクリプトなどからChatGPTを呼び出して、自動生成・対話・文章処理などを実行できるようになります。

ChatGPT APIとは?

Google Apps Script(GAS)

Google Apps Script(GAS)とは、Googleが提供するクラウドベースのJavaScript開発環境で、Google Workspace(Gmail、Googleスプレッドシート、Googleフォームなど)を自動化・拡張・連携するための強力なツールです。

具体的にはChatGPTで作成したチェックリストを自動でGoogle Sheetsに転記、自動処理、メールの自動化する際に用いられる。

Google Apps Script(GAS)とは?2

下記の記事はGoogleスプレッドシート+GAS(Google Apps Script)を使って「設備点検チェックリスト」を自動作成する方法です、ご参考願います。

設備点検チェックリストをGoogleスプレッドシート+GASで自動作成


このように、AIに“正確に伝える”力が管理図分析の成否を左右します。次章では、実際にChatGPTを用いてシューハート管理図を描画するプロセスを、Pythonコード付きで詳述していきます。

ChatGPTでシューハート管理図を自動生成する

必要なライブラリと前処理

まず、Python環境で以下のライブラリを使用します。

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

以下は、Pythonコードが持つ意味と役割です。


import pandas as pd

意味:
「pandas(パンダス)」という、表形式のデータ(表計算やCSVなど)を扱うためのライブラリを読み込んでいます。
このライブラリは、データの読み込み、集計、フィルタリング、欠損値処理などに広く使われます。

as pdの意味:
pandasという長い名前を、短くpdという名前にして、以後は pd.〇〇 という形式で使えるようにしています。

使用例:

df = pd.read_csv("data.csv")  # CSVファイルを読み込む

import matplotlib.pyplot as plt

意味:
「matplotlib(マットプロットリブ)」という、グラフや図を描画するためのライブラリの中の「pyplot(パイプロット)」という部分を読み込んでいます。

as pltの意味:
matplotlib.pyplot を毎回書くのは長いため、pltという短い名前にして使えるようにしています。

使用例:

plt.plot([1, 2, 3], [4, 5, 6])  # 折れ線グラフを描画
plt.show()  # グラフを表示

import numpy as np

意味:
「numpy(ナムパイ)」は、数値計算や統計処理、配列(ベクトル・行列)の操作などを効率的に行うためのライブラリです。

as npの意味:
numpynpという省略名で使えるようにしています。

使用例:

a = np.array([1, 2, 3])  # 配列(ベクトル)を作成

ライブラリ名 通常の用途 別名(as 〜) 主な機能
pandas 表データの操作 pd CSV読み込み、データ集計、欠損処理など
matplotlib.pyplot グラフ描画 plt 折れ線グラフ、棒グラフなどの作成
numpy 数値計算・行列演算 np 配列操作、統計、数学演算

 

サンプルデータと管理図用コード

以下に、ChatGPTが生成する典型的な管理図コード例を示します。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# データ読み込み(例)
data = [9.85, 10.12, 9.76, 10.01, 9.90, 9.95, 10.10, 9.80]

# 基本統計量
mean = np.mean(data)
std = np.std(data, ddof=1) # 不偏標準偏差
UCL = mean + 3 * std
LCL = mean - 3 * std

# グラフ描画
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(data, marker='o', label='測定値')
plt.axhline(mean, color='green', linestyle='--', label='CL(中心線)')
plt.axhline(UCL, color='red', linestyle='--', label='UCL(上限)')
plt.axhline(LCL, color='blue', linestyle='--', label='LCL(下限)')
plt.title('X̄管理図')
plt.xlabel('サンプル番号')
plt.ylabel('測定値')
plt.legend()
plt.grid(True)
plt.show()

このコードをGoogle Colabで動かすことで、すぐに管理図を可視化できます。重要なのは、統計計算(平均・標準偏差)と±3σの制御線をChatGPTが自動で導出してくれる点です。

管理図(Google Colab対応)

管理図(Google Colab対応)

但し、日本語の文字化けが発生しています。

Google Colabで**日本語フォント(例:Noto Sans CJK JP)**を使って管理図に日本語ラベルを正しく表示するには、以下のように設定を追加します。

日本語フォント設定付きの完全コード(Colab対応)

# ① Notoフォントをインストール
!apt-get -y install fonts-noto-cjk

# ② matplotlibのキャッシュ削除(重要)
import os
import shutil
import matplotlib.font_manager as fm

font_cache_dir = os.path.expanduser('~/.cache/matplotlib')
if os.path.exists(font_cache_dir):
shutil.rmtree(font_cache_dir)

# ③ 必要ライブラリ読み込み
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# Rebuild the font cache
fm._load_fontmanager(try_read_cache=False)


# ④ フォントパスを明示設定(NotoSansJP-Blackに相当する太字)
# Corrected font path
font_path = '/usr/share/fonts/opentype/noto/NotoSansCJK-Bold.ttc'
font_prop = fm.FontProperties(fname=font_path)

# matplotlibにフォント適用
plt.rcParams['font.family'] = font_prop.get_name()

# ⑤ データと統計量の計算
data = [9.85, 10.12, 9.76, 10.01, 9.90, 9.95, 10.10, 9.80]
mean = np.mean(data)
std = np.std(data, ddof=1)
UCL = mean + 3 * std
LCL = mean - 3 * std

# ⑥ グラフ描画(日本語ラベル指定あり)
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(data, marker='o', label='測定値')
plt.axhline(mean, color='green', linestyle='--', label='CL(中心線)')
plt.axhline(UCL, color='red', linestyle='--', label='UCL(上限)')
plt.axhline(LCL, color='blue', linestyle='--', label='LCL(下限)')
plt.title('X̄管理図', fontproperties=font_prop)
plt.xlabel('サンプル番号', fontproperties=font_prop)
plt.ylabel('測定値', fontproperties=font_prop)
plt.legend(prop=font_prop)
plt.grid(True)
plt.show()

AIによる管理状態の自動診断と解釈支援

ChatGPTは、描画された管理図に対して「管理状態にあるかどうか」の判断も支援してくれます。これにより、ユーザーは統計的な専門知識がなくても、AIの説明に基づいて状況を把握し、次の一手を考えることができます。

異常の判定ロジック

シューハート管理図には、単にUCL/LCLを超えた場合だけでなく、以下のような“兆候ルール”があります:

  • 1点がUCLまたはLCLを超えている(Rule 1)
  • 連続7点がCLの片側にある(Rule 2)
  • 連続6点が増加または減少している(Rule 3)
  • 14点が交互に上下している(Rule 4)

これらをPythonコードで検出し、ChatGPTに結果を説明させることで、管理状態の可視化が可能です。

Pythonによる異常パターン検出例

# 異常判定例(UCL/LCLを超えた場合)
anomalies = [i for i, x in enumerate(data) if x > UCL or x < LCL]
if anomalies:
    print(f"異常が {len(anomalies)} 件検出されました:", anomalies)
else:
    print("全ての点が管理範囲内です。")

ChatGPTにこのコードを解説させたり、自然言語で「この工程は安定していますか?」と尋ねることで、以下のような回答が得られます:

異常値が検出されたため、工程は管理状態にはありません。要因分析を行い、再発防止策を検討しましょう。

ChatGPT上で管理図(シューハート管理図など)を作成し、分析させることは可能です。ただし、いくつかの方法や前提があります。

 方法1:ChatGPT + Python実行環境(Colab・Jupyter)

  • ChatGPTにプロンプトでPythonコードを生成させる

  • それをGoogle ColabやJupyter Notebookに貼り付けて実行

  • 結果をChatGPTに戻して分析・考察させる

例:

① プロンプト
「このデータからX̄-R管理図を作るPythonコードを教えて」

② ChatGPT出力コードをColabで実行
グラフ+UCL/LCL表示される

③ 出力結果(数値や傾向)をChatGPTに貼り付け
「この結果から異常点があるか分析して」


 方法2:ChatGPT Plus(Advanced Data Analysis機能)

  • GPT-4(Plus)で**「コードインタープリタ(ADA)」が有効なら**、直接ChatGPT内で管理図を生成・分析可能

  • グラフ作成、UCL/LCL計算、異常検出、原因推定など一括で処理可能

例:

 ChatGPT内で実行可能なコード(例)
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np



data = [9.85, 10.12, 9.76, 10.01, 9.90, 9.95, 10.10, 9.80]
mean = np.mean(data)
std = np.std(data, ddof=1)
UCL = mean + 3 * std
LCL = mean - 3 * std



plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(data, marker='o', label='測定値')
plt.axhline(mean, color='green', linestyle='--', label='CL')
plt.axhline(UCL, color='red', linestyle='--', label='UCL')
plt.axhline(LCL, color='blue', linestyle='--', label='LCL')
plt.legend()
plt.grid(True)
plt.show()
 👉 グラフをChatGPTが描画・説明もしてくれる。
ChatGPTが描画した管理工程図

ChatGPTが描画した管理工程図

次に、上記のX̄管理図データに基づいて、分析します。


1. 管理限界線の計算(UCL / LCL)

与えられたデータ:

data = [9.85, 10.12, 9.76, 10.01, 9.90, 9.95, 10.10, 9.80]
  • 平均(CL)= 9.94875
  • 標準偏差(s, 不偏)= 0.13589
  • 管理限界線(3σ):
    • UCL(上限)= 10.3564
    • LCL(下限)= 9.5411

 2. 異常検出(UCL/LCLを超える点)

各点の評価(UCL = 10.3564, LCL = 9.5411):

結果:全データはUCL/LCLの範囲内 → 異常点なし(統計的には管理状態)


3. ChatGPTによる原因推定と考察(想定ベース)

今回はすべての測定値が管理限界内にあるため、**「統計的には安定している工程」**と判断できます。ただし:

  • 点の分布を見ると、10.00以上の測定値がやや多い
  • 上方向への「偏り」や「トレンド」が長期間続く場合は、工程の変化兆候の可能性あり

 ChatGPTによる改善提案(予兆管理)

分析項目 指摘 改善提案
トレンド傾向 連続して高めの値が並ぶと要注意 測定機器の定期校正/原料の比重変化確認
工程のばらつき σがやや大きい(0.135) 作業者・条件別に層別管理図を作成して原因探索
長期安定性 今は安定状態 継続モニタリングを推奨(例:週次X̄-R管理)

 結論

  • 現在は「管理状態」にある
  • 明確な異常はなしだが、偏り傾向の早期察知が今後のカギ

 

ChatGPT Plus の Advanced Data Analysis(ADA)機能とは?

ChatGPT Plus の Advanced Data Analysis(ADA)機能とは、従来のテキスト応答に加えて、コードの実行・グラフ作成・データ分析・ファイル処理が可能な強化機能です。
以前は「Code Interpreter」や「Pythonモード」とも呼ばれていました。


 ADAの基本機能
機能 説明
🧮 Pythonコード実行 数値計算、統計分析、最適化などが可能(SciPy, NumPyなど使用可)
📊 グラフ描画 MatplotlibやSeabornで折れ線・棒グラフ・箱ひげ図などを生成
📁 ファイル読み書き CSV、Excel、PDF、画像などのファイルを読み取って分析
📈 データ可視化&説明 表や図だけでなく、「どう読むべきか」も解説してくれる
🧠 自動分析&洞察提供 異常検出、傾向分析、機械学習の予測なども可能

 実際にできること(事例)
品質管理・統計の分野なら:
  • 管理図(X̄-R, p, np, U, C)作成と異常検出
  • Cp、Cpkなどの工程能力指数の自動計算
  • 層別による全分散・外分散・内分散の分析
  • 改善前後の比較グラフ作成+効果評価
  • ChatGPTが改善案まで提案

 ChatGPT Plusとの関係
プラン ADA機能
無料版(GPT-3.5) ❌ 使えない
ChatGPT Plus(GPT-4) ✅ 利用可能(GPT-4-turbo + ADA)

ChatGPT Plusに加入(月額$20)して、GPT-4を選択すればADAは標準搭載です。

ChatGPT Plus の ADA機能は、まさに「AI+Excel+統計ツール+Python解析」の統合パートナーです。

品質管理・生産管理・研究開発・教育など、データを扱うあらゆる場面で「仮説思考・分析・説明・改善提案」までワンストップで支援できます。

方法3:テキストベースでの分析のみ(ChatGPT無料版など)

  • ChatGPTがグラフは描けないが数値分析は可能

  • たとえば平均・標準偏差・UCL/LCL・傾向・異常点の推定

一覧表


方法 グラフ作成 異常分析 備考
ChatGPT + Colab (Colabで表示) OK 実運用向き
ChatGPT Plus(ADA) (ChatGPT内) OK プラグイン不要で完結
無料ChatGPT (数値ベース) テキスト分析のみ

 

AIによる診断文の自動生成

ChatGPTに診断結果を文章でまとめさせると、報告書の下書きとしても有用です。

例:

「2025年6月の測定データを基にX̄管理図を作成したところ、サンプル7と15でUCLを超える異常が検出されました。これにより、本工程は統計的に管理状態にはなく、何らかの外的要因の影響が疑われます。」

こうした診断文は、日報や品質会議の資料としてもそのまま使用できます。


次章では、AIが出力した診断結果を基に、どのように改善活動を展開し、PDCAの“C→A”につなげていくかをご紹介します。

工程改善とフィードバックループの自動化

シューハート管理図を使って異常を検知し、ChatGPTがその原因と改善提案を自動的に生成することで、工程改善のPDCAサイクルを高速かつ継続的に回すことが可能になります。

改善提案の自動生成プロンプト例

ChatGPTに改善案を出させるには、異常の内容や発生傾向を具体的に伝える必要があります。

プロンプト例:

管理図でUCLを超えたデータが2件検出されました。工程では機械のブレが指摘されています。考えられる要因と改善策を5つ提案してください。

返答例:

  1. 計測機器のキャリブレーションの頻度を見直す。
  2. 生産ラインの稼働時刻と異常発生の相関を分析する。
  3. オペレーターごとのばらつきを層別分析する。
  4. 材料ロットごとの影響をチェックする。
  5. 不良発生時の環境温湿度の記録・可視化を行う。

このように、ChatGPTは具体的な状況に応じた改善施策を短時間でリストアップできます。

改善ループの自動化:GAS×ChatGPT×スプレッドシート

Google Apps Script(GAS)とChatGPTを連携させれば、以下の自動化が実現します:

  1. スプレッドシートに日々の測定値を入力
  2. GASがトリガーでChatGPTに送信
  3. AIが管理図を分析し、異常・要因・対策を文章で返す
  4. GASが分析結果をシートに貼り付け、自動で報告メールを送信

このサイクルにより、

  • 手作業でのグラフ描画
  • 報告書の文面作成
  • 改善会議のたたき台作成 といった時間のかかる業務が、すべて“AI+自動化”でスピーディに回ります。

改善効果の可視化

ChatGPTを使って管理図を“定期的に”描かせることで、改善前後のUCL幅や平均値の推移を可視化できます。

プロント文

# 改善前後の平均と標準偏差を比較するコード
before_data = [10.1, 10.0, 9.95, 10.2]
after_data = [9.98, 9.97, 10.0, 9.99]

print("改善前平均:", np.mean(before_data))
print("改善後平均:", np.mean(after_data))

以下が改善前後の統計値の比較結果です:

指標 改善前 改善後
平均(mean) 10.0625 9.9850
標準偏差(σ) 0.1109 0.0129

 ChatGPTによる分析

  • 平均の変化:10.0625 → 9.9850(約0.0775の低下)
    → 製品重量がわずかに軽くなっている可能性あり
  • ばらつきの改善:標準偏差 0.1109 → 0.0129
    ばらつきが約1/8に縮小され、非常に安定した工程に改善

 改善効果の結論

  • 工程の安定性が大幅に向上(品質が均一に)
  • 平均値も仕様範囲内であれば問題なし
  • このままUCL/LCLを再設定して、新たな管理図を描くべき段階

下がChatGPTが作成した「改善前」と「改善後」のX̄管理図を並べて比較したグラフです。

数字による客観的な変化が見えるため、現場の納得度も高まりやすく、継続的改善につながります。


精度向上の工夫と限界

ChatGPTを使った管理図分析は多くのメリットがありますが、すべてを鵜呑みにできるわけではありません。本章では、精度を高めるための工夫と、AI活用における限界について考察します。

精度向上のための3つの工夫

① 入力データの品質を確保する

AIは与えられたデータを基に判断します。外れ値や欠損、単位の不一致があると誤った管理図を描いてしまうことも。

  • 測定前のセンサーチェック
  • データ整形時の異常値除外(事前フィルタ)
  • 単位統一(g、mmなど)

これらの前処理を人が担うことで、ChatGPTの計算結果の信頼性は飛躍的に高まります。

② プロンプト設計の改善

AIへの指示文(プロンプト)は「命令書」です。曖昧な指示では意図と異なる出力がされる可能性があります。

  • 具体的なグラフ形式(例:X̄-R管理図)
  • 使用ライブラリの指定(例:matplotlib, seaborn)
  • 計算条件の明示(±3σ、n=5 など)

実行後の出力を確認し、必要に応じてプロンプトを改善する「トライ&エラー」も重要なプロセスです。

③ 人の目との併用

AIの分析はあくまで“補助”。最終的な判断は現場の品質管理者が行うことが望まれます。

  • 異常値の背景を現場観察で確認
  • ChatGPTの診断と熟練者の意見を比較検討
  • 不一致があった場合の再分析

“人とAIの対話”を重ねることで、精度と信頼性が両立する運用が可能になります。

ChatGPTの限界と対策

限界①:ブラックボックス性

ChatGPTは判断根拠を数式で説明することは苦手です。統計理論の裏付けが必要な場面では注意が必要です。

対策: 出力結果に加えて、Pythonコードで根拠を明示させる。

限界②:常に正しいとは限らない

ChatGPTは統計知識の正誤チェックができないため、誤ったロジックでの制御線を提示する可能性もあります。

対策: 出力された数式や計算式を社内ルールと照合する。

限界③:現場特有の判断が苦手

作業者のクセ、ラインの癖、工程の季節変動など、数値に出にくい“現場感”の読み取りは困難です。

対策: 定性情報を入力文で補足して伝える(例:「冬場のラインは凝固速度が遅い」など)


次章では、こうしたAIの限界を補いながら、“熟練の勘”をChatGPTで見える化し、技術伝承につなげる未来について探ります。

 

ChatGPT Plus(ADA)を活用した管理図分析と改善提案の事例

以下に、ChatGPT Plus(GPT-4/Advanced Data Analysis:ADA機能)を使って、管理図を生成・分析・改善提案まで行った事例を、品質管理業務向けにわかりやすく整理したものをお届けします。

改善事例1  アイスクリーム工場

  • 目的:製品の重量ばらつきを監視し、不良・クレームを減らす
  • 使用ツール:ChatGPT Plus(GPT-4、Advanced Data Analysis有効)
  • 分析対象:X̄管理図(工程の中心傾向とばらつきの監視)

◆ Step1:管理図の自動作成(ChatGPTに依頼)

📝 プロンプト例

以下の測定データからX̄管理図を作成してください。工程の平均・標準偏差を計算し、管理限界(±3σ)を表示してください。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

data = [9.85, 10.12, 9.76, 10.01, 9.90, 9.95, 10.10, 9.80]
mean = np.mean(data)
std = np.std(data, ddof=1)
UCL = mean + 3 * std
LCL = mean - 3 * std

plt.figure(figsize=(10,6))
plt.plot(data, marker='o', label='測定値')
plt.axhline(mean, color='green', linestyle='--', label='CL')
plt.axhline(UCL, color='red', linestyle='--', label='UCL')
plt.axhline(LCL, color='blue', linestyle='--', label='LCL')
plt.legend()
plt.grid(True)
plt.title('X̄管理図')
plt.show()
 出力結果
  • グラフが即座に表示
  • UCL/LCL含む管理状態を視覚化
アイスクリーム工場 重量 管理図

アイスクリーム工場 重量 管理図


◆ Step2:異常点の自動検出と分析(ADAによる考察)

 プロンプト例

このX̄管理図における異常点があるかどうか判定し、考えられる要因を分析してください。

 ChatGPTの出力(一例)
  • 異常点:なし(全て管理限界内)
  • ばらつき傾向:上方向にやや集中している可能性
  • 推定要因:原料の比重変化、冷却条件の変化、計量機器の誤差
  • 改善案
    • 原料供給ラインの温度管理見直し
    • 計量機の定期校正強化

 Step3:改善後の工程データによる再管理図

📝 改善データ(例)
改善前: [10.1, 10.0, 9.95, 10.2]
改善後: [9.98, 9.97, 10.0, 9.99]

ChatGPT Plus に依頼して:

  • 平均・標準偏差の比較
  • UCL/LCL再設定
  • 管理図を並列表示(改善前後)
 比較結果
指標 改善前 改善後
平均 10.0625 9.985
標準偏差 0.1109 0.0129
UCL-LCL幅 ±0.3326 ±0.0386

👉 ChatGPTが視覚的に「工程の安定化」を示す図を生成

アイスクリーム工場 改善後のX̄管理図

アイスクリーム工場 改善後のX̄管理図

 


◆ Step4:ChatGPTによる改善報告の文章生成

「ChatGPT、上記分析に基づいた工程改善報告書のひな型を作成して」

 出力例(要約)


【工程改善報告書】
  • 対象工程:アイスクリーム計量工程
  • 目的:重量ばらつきによるクレーム削減
  • 分析結果:X̄管理図により、工程ばらつきが統計的に大きいと判明
  • 改善策:計量機再校正・作業手順の標準化を実施
  • 結果:標準偏差が約88%減、UCL/LCL範囲が1/8に
  • 結論:管理状態が大幅に安定し、不良品ゼロを実現

 

 

 


改善事例2 部品長さのX̄管理図を用いた工程改善事例

  • 業種:金属加工(自動車部品:精密小径シャフト)
  • 管理対象:部品の長さ(目標:10.000mm、公差:±0.020mm)
  • 目的:測定データに基づき、工程のばらつき傾向を監視・改善
  • ツール:ChatGPT Plus(GPT-4 + Advanced Data Analysis機能)
  • 測定データー(エクセル):Part_Length_Measurements

プロンプト一覧

管理図作成用プロンプト

初めに測定データー(エクセル)Part_Length_Measurements  をChatGPTの写真とファイルを追加するからインポートする。

次に下記のプロンプトを入力、実行させる。

添付のエクセル測定データからX̄管理図を作成してください。
・1ロット10個分の長さ測定データが20ロット分あります。
・平均値、標準偏差、管理限界(UCL, LCL)を自動計算し、グラフに表示してください。
・異常点や傾向があれば、コメントを付けてください。

♯条件:対象のデーターはConditionがBeforeのロット

*下記のエラー表示がされる。

エラーの原因は、.xls形式のExcelファイルを読み込むために必要なライブラリ xlrd が現在の環境にインストールされていないことです。

解決方法はファイルを .xlsx 形式(新しいExcel形式)で保存し直して、再アップロードしてください。

出力結果
 管理図の統計情報
  • 全ロット平均(CL):約 10.0625

  • 管理限界(±3σ)

    • UCL(上限):約 10.1049

    • LCL(下限):約 10.0201


⚠ 異常点の検出結果

今回のロット平均には、UCLやLCLを超える異常ロットは検出されませんでした。

つまり:

  • 工程は安定している

  • ばらつきも管理限界内に収まっている

X̄管理図(Beforeロット)

X̄管理図(Beforeロット)

 

異常分析・原因推定用プロンプト
このX̄管理図で異常点や連続傾向があれば特定し、原因を推定してください。
可能性のある要因(工具摩耗、温度変動など)に触れてください。
出力結果

今回の「X̄管理図(Beforeロット)」を基に以下の異常検出ルールを適用しましたが、異常や傾向は検出されませんでした


適用した管理図の異常検出ルール
検出ルール 判定結果 説明
CL(中心線)より上に連続6点以上 該当なし 正の偏り(例:工具摩耗、温度上昇)
CLより下に連続6点以上 該当なし 負の偏り(例:原材料ロットの変化、冷却過多)
平均値が連続して増加 or 減少(6点以上) 該当なし トレンド(例:温度制御不良、作業者の癖)

結論
  • 全ロットの平均値は安定しており、管理限界内

  • 上昇・下降トレンドや、偏りも観察されない

  • 現時点での工程は「統計的に安定」と判断できます。

今後の展望と技術伝承への活用

AIと統計管理手法の融合は、単なる効率化の枠を超え、「技術伝承」という日本の製造業における深い課題に対しても、新たな解決策をもたらしています。

“熟練者の勘”をデジタルで残す

ベテランの作業者が経験的に持っている「違和感」や「微妙なズレ」への察知能力は、これまで属人的かつ言語化が困難でした。しかし、ChatGPTと統計手法を組み合わせれば、以下のように見える化が可能です。

  • 熟練者が異常を察知したタイミングの測定データを記録
  • それを管理図で再現し、AIに“異常感知パターン”を学習させる
  • 再現性のあるパターンとして、技術マニュアルに記録する

このように、数値として可視化されることで、“勘”が“知識”へと昇華します。

ChatGPTによるOJT補助

新人教育の現場でも、ChatGPTがOJTの支援ツールとして有効に活用できます。

  • 管理図の読み方を対話形式で指導
  • 異常が出た時の対応手順をAIが提示
  • 「どうしてこの点が異常なのか?」を理由つきで説明

現場に即したケーススタディを通じて、形式知と暗黙知を融合させる教育が可能になります。

組織知の共有・蓄積

AIと管理図の活用を通じて、社内に以下のような“学びの仕組み”が形成されます:

  • 分析結果を蓄積したデータベースの構築
  • 改善履歴と管理図の連動
  • ChatGPTを通じた過去事例の検索・再利用

こうしたナレッジの蓄積が、属人化のリスクを下げ、組織としての品質力を底上げしていきます。

未来に向けて

ChatGPTを使った管理図分析は、単なる業務効率化の手段にとどまらず、製造業における品質の“守り”と“攻め”の両面を支えるツールになり得ます。

  • 若手育成 × AI
  • 技術伝承 × 統計的分析
  • 品質維持 × 自動化

これらの組み合わせは、持続可能で強靭なものづくりの未来を築くうえで欠かせない柱となるでしょう。

まとめ

ChatGPTによるシューハート管理図の作成・分析・改善の実践は、統計の専門知識がなくても取り組めるAI時代の品質管理スタイルです。人の直感とAIの論理を融合し、次世代のものづくりを支える新たな標準として、多くの現場に広まっていきます。

具体的な現場での使い方を纏めた記事をnoteに投稿しました、ご参考願いします。

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