【技術士二次試験：機械設計】情報化に関する課題とその解決策とは？

　現代社会が抱える課題あるいは将来起こると予想される課題について、機械設計の技術者の立場から解決策を考えるケースは非常に多いです。

　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、最初は機械設計に関する知識や課題が体系的に整理されたものがなく、判断材料が乏しく設計ミスを繰り返した苦い経験があります。　

　そこでこの記事では、「情報化」により生じる課題についてその概要を解説します。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「情報化」に関する課題やその解決策が理解できれば、技術士二次試験に合格できるはずです。

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1.機械設計の動向

現在、機械設計の動向は次のようになっていると理解する。

• ①機械製品に対する多種多様なニーズ
  　・持続可能な開発目標
  　・国際競争力（コモディティ化による）
  　・地球環境問題（温室効果ガスの排出）
  　・災害（地震・大雨）
  　・品質・信頼性
• ②機械製品に求められるもの
  　・高機能
  　・高性能
  　・省資源
  　・省人力
  　・操作性
  　・安全性
  　・耐久性
  　・コスト（多品種少量生産における効率的な生産体制）
• ③設計者の負担増
  　・幅広い知識（機械分野以外のデジタル技術等）
  　・高度な知識（品質向上）
  　・迅速な作業（開発期間の短縮）
  　・ミスの削減（安全性の確保）
  　・少子高齢化
  　・技術伝承・人材育成
• ④設計者への支援
  　・デジタル技術の活用
  　・新技術の活用
• ⑤設計者の倫理

2.情報化

　最近では、多様なサービスを創出するために、膨大なIoT機器を迅速かつ効率的に接続する技術や異なる無線規格の機器や複数のサービスをまとめて効率的かつ安全にネットワークに接続・収容する技術等の共通基盤技術の確立、国際標準化への取組を強化しています。機械技術者が直面する課題のうち「情報化」について以下に記事で述べました。

• 製造業においてDXを推進していくためには？（Ⅰ）
  要旨：ビジネス環境の激しい変化に企業が対応し競争力を維持していくためには、データとデジタル技術を活用して、製品やサービス、および組織やプロセスを変革し、競争優位性を確率することが必要です。
  　ここでは、製造業においてデジタルトランスフォーメーション（DX）を推進していくにあたり課題とその解決策について考察します。
• デジタル技術を機械分野へ活用するためには？（Ⅰ）
  要旨：日本では労働人口が減少する中で働き方改革を行い、多様な社会ニーズに答えるためには付加価値の創出、生産性向上等が課題となります。このため人工知能(AI)やIoT(Internet of Things)等のデジタル技術を活用することが必要です。
  　ここでは、課題の抽出とその解決策について考察します。
• “3D”技術の導入に向けた課題とは？（Ⅲ）
  要旨：機械設計において、平面図などの2次元環境から3DｰCADを中心とした3次元環境への適用が拡大しています。3DｰCADデータはCAM、CAEとの連携が進み適用範囲が拡大するとともに、3Dプリンタ（積層造形）やVR（仮想現実）などの3D技術についても適用が進められています。
  　ここでは、3D環境での新たな設計技術を導入するための課題とその解決策について述べます。
• 機械設計プロセスに人工知能を活用するための課題について（Ⅲ）
  要旨：人工知能は「ものづくり分野」や我々の生活を支える多くの製品に応用されていくことが予想されます。しかし、そのためには人工知能の研究開発に加え、人工知能が正しい判断を行えるようにするための周辺技術の向上なども必要であると考えられます。
  　ここでは、人工知能を活用することが有効と考えられる機械設計プロセスを挙げ、その課題について考えます。
• 3Dプリンタの普及により生じる製造業の課題（Ⅲ）
  要旨：3Dプリンタは、従来にない高い自由度でものが作れるようになり、製造業のあり方大きく変えていくのではという期待が持たれています。
  　ここでは3Dプリンタの普及によって、具体的な技術あるいは製造分野にどのような変革が想定され、変革の結果、発生するであろう課題にはどのようなものがあるかを考察します。
• CAE（Computer Aided Engineering）の利用に関わる課題（Ⅲ）
  要旨：CAE（Computer Aided Engineering）は短期間で設計上の検討事項を調べることが可能となるので、製品の競争力を向上させるために不可欠な技術となっています。一方でCAEの利用方法において様々な問題点も生じています。
  　ここではCAEを利用するにあたり課題を抽出しその対策について考えます。
• 生産設備管理業務におけるテレワーク導入に向けた課題（Ⅰ）
  要旨：近年、感染症のパンデミックによりテレワークの導入が急速に進められています。一方で、現在の機械製品の製造現場においては、「三現主義」の考え方も重要と考えられています。
  　ここでは生産設備管理業務においてテレワークを導入するにあたり生じる課題とその解決策について考えます。

三現主義とは机上の空論ではなく、実際に“現場”で“現物”を観察し、“現実”を認識した上で問題解決を図るという考え方のこと。

引用元：三現主義 | 用語解説 | 野村総合研究所(NRI)

3.まとめ

最後まで読んで頂きありがとうございます。
「機械設計」に関する他の記事も多数ありますので是非ご覧ください。

　

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