【技術士二次試験：機械設計】持続可能なモノづくり技術の研究開発に関する課題とは？

　温室効果ガスの排出量削減、大量廃棄型生産プロセスからの脱却、エネルギー消費の低減などを満たしながら、社会・経済活動を発展維持させる持続可能な産業・社会構造に転換していく必要があります。

　私は機械技術者として25年以上働いており技術士一次試験にも合格しておりますが、「持続可能なモノづくり技術」の研究開発を行うことは重要であると考えます。　

　そこでこの記事では、「持続可能なモノづくり技術の研究開発」に関する課題とその解決策について考えます。なお、課題の分析にあたっては次の①～③の視点に着目しています。
　①メーカー側の視点（製造、設置の容易さ等）
　②ユーザー側の視点（品質、機能性、利便性等）
　③社会の視点（安心・安全、環境、持続可能性等）

　この記事を参考にして「持続可能なモノづくり技術」の研究開発に関する課題が理解できれば、技術士二次試験に合格できるはずです。

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1.持続可能なモノづくり技術の研究開発に関する検討項目

　ここでは社会インフラのひとつである水門設備について、持続可能なモノづくり技術の研究開発に関して検討項目を下記に挙げる。なお、水門設備は洪水対策を目的として堤防等に設置されるもので、その構成は扉体、戸当り、開閉装置等から成る。

• ①製品ライフサイクル全体での環境負荷低減（環境の視点）
  　昨今は循環型社会への転換が求められており、廃棄物等の発生抑制、再使用、リサイクル等が求められている。このため、設計段階から製品のライフサイクル全体での環境負荷を低減することとする。
• ②故障後の被害防止（社会の視点）
  　国土強靭化を推進するためには大規模災害に被災し、製品不具合が起きても使用者の安全性を確保しなければならない。このため、故障が起きた後の影響も考慮して設計する。
• ③開発期間の短縮（経済の視点）
  　市場のグローバル化、顧客ニーズの多様化が一段と進む中、製品開発においては開発スピードアップが強くもとめられる。。このため、開発期間短縮を図ることとする。

2.技術的課題の抽出とその解決策

2.1 技術的課題の抽出

　上記課題のうち「①製品ライフサイクル全体での環境負荷低減」を抽出した。なぜなら、本課題の解決は温室効果ガスの排出量削減、大量廃棄型生産プロセスからの脱却につながり、持続可能な社会を実現するための根幹だからである。

2.2 解決策

• ①発生抑制（Reduce）
  　製品製造時に使う資源を少なくしようとして材料等の強度不足等になる可能性がある。このため、安全性を確保するため「CAE（Computer Aided Engineering）」を活用し、強度について高精度な検討・解析を行う。
• ②再利用（Reuse）
  　修理して再利用しようとし場合、新品購入代より修理代の方が高くなる可能性がある。対策として、各機能単位で部品を統合してモジュール化することで効率よく部品の統合・集約が可能となる。その際、品質機能展開（QFD）を用いて各部品と機能の関係性を把握する。
• ③再資源化（Recycle）
  　数種類の材料を使用した複雑な構造の製品から材料を分別し再資源化することは手間と時間がかかる。このため、リサイクル設計を導入し、構造の単純化、使用材料の統一性、解体、分解の容易性を高める。

3.解決策がもたらす効果とリスク

3.1 解決策がもたらす効果

　上記の解決策を実施することで発生抑制、再利用、再資源化が進み製品ライフサイクル全体での環境負荷低減でき、循環型社会の構築が促進される。

3.2 解決策を実施する場合に予想されるリスク

　上記解決策について次のリスクが考えられる。

• ①発生抑制（Reduce）
  　シミュレーションと実機では、試験の結果が異なる場合もある。高精度ではあるがすべての製品でシミュレーションが実機と同じ結果を得られるわけではない。このため、シミュレーション結果の検証や妥当性確認（V&V）必要である。

4.まとめ

以上

最後まで読んで頂きありがとうございます。
皆様のキャリアアップを応援しています!!