精密
工学・製造における精密とは、寸法・形状・表面・機能のばらつきを厳密に抑え、目標値への再現性を高く保つ概念である。一般に「高い真度（accuracy）」と混同されるが、精密は多数回の結果が互いに近い（再現性が高い）状態を指し、計測体系・公差設計・加工技術・環境管理・統計管理が相互にかみ合うことで達成される。精密は単なる微細化ではなく、誤差源の特定と抑制、そして不確かさの定量化を通じて、信頼できる品質を安定供給する仕組みの総称である。
定義と位置づけ
精密は「目標値にどれだけ近いか」ではなく「結果同士がどれだけ近いか」に重きを置く。設計では誤差伝播や公差解析を通じて再現性を設計し、製造では工程能力と環境安定化で再現性を維持する。学理としての精密工学は、計測学、加工学、制御工学、材料・熱・振動の学際領域を横断し、超精密加工やナノ計測へ展開している。
公差設計と幾何特性
製品機能を安定させる要は公差である。寸法公差に加え、真円度・平面度・位置度などの幾何特性（GD&T）で機能を直接規定する。公差は「厳しいほど良い」わけではなく、コスト・工程能力・検査容易性の最適化が肝要である。代表的な設計要点は以下の通り。
- 機能基準（機能面・基準面）を明確化し、基準系の再現性を確保する。
- 幾何公差で機能要求を直截に表現し、過剰な寸法公差依存を避ける。
- 公差スタックアップを定量化し、組立時の累積誤差を管理する。
計測、不確かさ、校正
精密を担保する根拠は計測にある。測定値は常に不確かさを伴い、トレーサビリティにより国家標準へ連なっていることが重要である。計測系の実務では、(1)マスタの選定、(2)校正周期の設定、(3)不確かさ要因（分解能、繰返し性、温度、治具、演算）の見積り、(4)R&Rを含むMSAの実施、(5)妥当性確認の継続、という手順で信頼性を構築する。
- 標準器・ゲージを準備し、校正証明書でトレーサビリティを確立する。
- 不確かさの合成（分散和）で測定能力を可視化し、判定基準を整える。
- 測定系R&Rを評価し、検査規格と工程能力の整合を取る。
表面性状と仕上げ
形状精度と同等に、表面性状の管理が機能を左右する。粗さ指標（Ra、Rz）、うねり、方向性は摩擦・密封・接触剛性・光学特性に影響する。研削・ラッピング・ポリシング・CMPなどの仕上げは、加工ひずみ・残留応力・バリを最小化し、工程内測定で即時にフィードバックする。表面は単なる見た目ではなく、機能の最終値に直結する設計変数である。
超精密加工と設備設計
ナノメートル領域の精密を支えるのは、機械剛性・熱安定・振動遮断・クリーン度である。リニアモータと高分解能スケール、エア/静圧軸受、低熱膨張材料、温湿度±0.1℃級の室管理、アクティブ除振台、レーザ干渉計が要素技術となる。機械本体の熱対称設計、熱源分離、ケーブルドラグ最適化など、構造と熱の同時設計が超精密の鍵である。
統計的工程管理と工程能力
精密量産ではSPCで変動を常時監視し、外乱やドリフトを早期検知する。工程能力指数（Cp、Cpk）はばらつきと中心化を表し、検査基準（合否閾値）や測定系能力と整合して解釈する必要がある。実務では、管理図の選択（Xbar-R、I-MR等）、異常ルールの運用、要因実験（直交表）で感度の高い因子をあぶり出し、工程設計へ還元する。
- Cp：規格幅に対する工程の理論能力。
- Cpk：中心化を考慮した実効能力。
- PPK：量産初期など全体統計でみる長期能力。
誤差解析と設計最適化
装置・製品の精密は、誤差予算（error budget）により上位設計で配分する。幾何誤差、熱変形、弾性変形、センサ・アクチュエータの量子化、制御帯域の限界などをモデル化し、モンテカルロで公差感度を評価する。結果は設計FMEAやロバスト設計へ接続し、重要管理特性（CTQ）として工程に落とし込む。
用語の整理：誤差・ばらつき・不確かさ
誤差は「真の値−測定値」、ばらつきは「再現性の広がり」、不確かさは「測定結果に付随する合理的な疑いの範囲」をいう。高真度でもばらつきが大きければ精密ではないし、ばらつきが小さくても系統誤差が大きければ正確ではない。目的に応じて三者を峻別して管理する。
代表的な応用分野
半導体製造装置、光学機器、医療機器、計測機器、精密時計、航空宇宙、ロボティクスなどが典型例である。これらはミクロン〜ナノの公差、サブミクロンの位置決め、厳格な環境制御を前提に設計され、装置から製品、製品からユーザーまで一貫した精密の思想で接続されている。