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第26回設計工学・システム部門講演会 オーガナイズド・セッション報告

2016年度の設計工学・システム部門講演会では，オーガナイズド・セッションと一般セッション，Ｄ＆Ｓコンテストが実施されました．本ページでは，各セッションの座長の方に当日のセッションの様子を報告いただき，紹介します．(※講演プログラム)


OS1-2_製品設計開発のためのモデリング・方法論・マネジメント2

  • 座長：森永英二（大阪大学）

本セッションでは4件の発表が行われた．

講演2208では，生成される設計情報をタイムライン上に動的に記録して共有する，オープンデザイン支援サービスのコンセプトと開発状況が報告された． 講演2209では，顧客ニーズ・物理機能・実体構造の連鎖型設計構造マトリクスを用いたクラスタリングによって，顧客ニーズをも考慮してモジュール化設計を行う手法が報告された．講演2210では，設計構造マトリクスを用いたクラスタリング，トポロジー最適化，簡易構造評価を組み合わせた，モジュール分割や工程のかたまり候補の視覚的提示までもが可能な概念設計手法が報告された．講演2211では，外在化・分類操作・Void発見で構成されるECFサイクルとその中でのTRIZ発明原理の活用による，発想支援法が報告された．いずれも大変興味深い内容であり，活発な議論が行われた．

森永英二（大阪大学）

OS2_デジタルエンジニアリング1

  • 座長：鈴木宏正（東京大学）

本セッションでは2件の発表があった．

一つは，油圧ショベル作業において，斜めの掘削面に対して，バケットというショベルの先端の器具を正対させるための，アームの間接角度を計算するアルゴリズムについて提案している．逆キネマティスの問題になるが，パウエル法による方法を提案しており，例題を示している．最近，iConstructionやインテリジェント施工などのように，建設業のIT化が注目されており，有用な研究である． もう1件は，建物や大型の設備などをレザー3次元計測し，エンジニアリング活用しようとする研究で，生産設備などを計測した大規模な点群データによって，それらの干渉計算を高速に行い，生産設備の更新などのための経路探索問題に応用している． このような大型構造物などのレーザースキャニングは近年比較的容易にデータを取ることができるようになっており，本研究のようなデータ活用技術の開発の重要性が増している．

鈴木宏正（東京大学）

OS2_デジタルエンジニアリング2

  • 座長：前川 卓(横国大)

本セッションでは，デジタルエンジニアリングに関連する発表が3件行われた．

類似部分形状検索を用いた過去モデル流用メッシュ自動生成技術の開発に関する研究が報告された．また，形状誤差に基づいた八分木による効率的な逐次 CT 再構成法に関する報告，そして，アセンブリ品の CT ボリュームにおける 3 次元形状抽出のための 階層的モース複体の構築に関する研究発表が行われ，活発な質疑・応答が交わされた．

前川 卓(横国大)

OS3-2_設計と最適化2

  • 座長：泉井一浩（京都大学）

本セッションでは，骨組構造最適化の数学モデルの取扱いに関する報告，さらには，医療用鉗子の最適設計法についての報告があったほか，最適設計における不確定性の取扱いに関する発表が2件あった．

不確定性に関して，2301の講演では物理現象のモデル化等に起因する認識的不確定性を数学的に取り扱おうということが目指されており，非常に新しい挑戦的な取り組みであったいえる． また2303では，ロバスト設計の定式化において誤りやすい定式化の存在が指摘されており，その解決方法が示されていた． 2302では離散変数を含む骨組構造を混合整数二次錐計画モデルにより取り扱うことで，厳密解を極めて短時間で求めることができるという報告であり，極めて先進的な発表であるという印象を得た． さらに，2304では，内視鏡治療に利用可能な弾性把持鉗子を設計しようという取り組みであり，形状の最適化に大変形を考慮したモデルが用いられ，実践的かつ挑戦的な取り組みであるといえる． いずれも今後の展開が大いに期待される報告であった．

泉井一浩（京都大学）

OS3-7_設計と最適化

  • 座長：山田崇恭（京都大学）

本セッションでは，形状最適化1件，トポロジー最適化の基礎研究2件，トポロジー最適化の応用研究1件，合計4件の発表があった．

3302の講演では，設計感度を評価する際に，更新前もしくは更新後の状態変数に対して評価するのかによって，設計感度の持つ意味が異なることが示された．この成果は，今後の構造最適化分野への展開において重要な知見であり，今後の発展が期待される． また，3304の講演では，トポロジー最適化結果に基づいて標準化部材に基づく構造設計を行うものであった．本研究は応用の観点からも重要な成果であり，トポロジー最適化の新しい展開としても期待される．

山田崇恭（京都大学）

OS5-1 ライフサイクル設計とサービス工学

  • 座長：木下裕介(東京大学)）

セッション「OS5-1 ライフサイクル設計とサービス工学」では，(1) PSS設計のコンテキストのモデル化，(2)自動車パーツのリビルド品の需要予測，(3)自動車生産を対象とした付加生産技術(AM)の環境影響評価，(4) レストランサービスを対象とした従業員満足の分析，(5) レストランの厨房スタッフを対象とした勤務シフト決定，に関する5件の講演が行われた．

各講演は，製造業やサービス産業への応用を目的としている点では共通しているものの，そこで提案された手法には，心理学，統計学，環境学，経営学といった異なる学術分野のアプローチが用いられている点が興味深かった．このように多様性のあるテーマのもと，質疑応答でも発表者と参加者の間で，理論と実践の両面について多面的な議論が交わされた．日本の産業の将来像を考える上では，本セッションで行われたような議論を継続し，さらに加速させていくことが期待される．

木下裕介(東京大学)

OS6_創発デザインの理論と実践

  • 座長：佐藤浩一郎（千葉大学）

「創発デザインの理論と実践」では，新しい価値，機能，および構造を創出する創発デザインに関して，3件の講演がなされた．

本年度は，創造性や形態形成をキーワードとして，1件目の講演ではNIRSを用いた手描きとPC操作による形状生成時の脳活動の比較，2件目の講演では設計意匠と物理原理による双創発手法に関する試論，3件目の講演ではAdditive Manufacturingを導入した多様な形状を生成するデザインシステムの試行に関する話題をご提供いただいた．また，質疑では脳活動と創造性に関する議論や，提案された手法やデザインシステムの様々な人工物への適用可能性について議論がなされた．今後の様々な領域への創発デザインの応用と発展に期待したい．

佐藤浩一郎（千葉大学）

OS7_感性と設計

  • 座長：大富浩一（東京大学）

「感性と設計」に関して6件の発表があった．

感性は従来，感性工学の領域であったがこれを設計の領域に引き込むための研究が感性設計である．感性設計に関しては3年前に内閣府のデライトものづくりに関するプロジェクトが始まったことでこれに関する発表もあった．また，機械だけでなく，ひとを解析可能なモデルとして表現する試みも見られた．感性設計の特徴は設計の評価軸が時空間および人で変化することであり，これがこの領域の研究の面白さでもあり，難しさでもある． 今すぐにものになる研究分野ではないが色んな側面からチャレンジした発表があり，今後の更なる発展を期待したい．

大富浩一（東京大学）

OS8_感情と設計

  • 座長：福田収一（慶應義塾大学）

本セッションでは3件の講演があった．

・講演１「自己実現時代のEmotional Engineering」 講演者　福田収一

この講演ではEmotionがMotivationと深く関係していることがまず指摘された．続いて心理学者のDeci and RyanがSelf Determination Theoryを提唱し，Motivationには内的なMotivationと外的なMotivationがあることを指摘していることが紹介された． 現在のプロダクトに価値を置く考え方は外的なMotivationだけに注目している．しかし，例えばLegoは単にブロックだけを販売しているのに，多くの人がそれを購入する．しかも，LegoはPerformance/Costが非常に優れている．こうした商品は他にはほとんどない．なぜLegoが売れるのか？との質問がなされた． それはプロダクトにではなくプロセスに価値を置いているからである．人々は自分の内にある動機からいろいろと組み合わせて楽しんでいる．ハードはプロダクト価値ばかりを強調するが，Legoはプロセス価値を売っている．これはハードの議論であるが，実はソフトはプロセス価値を重視した開発を行い，ビジネスを行っている．しかもソフトはDeci and Ryanが指摘したもう一つの重要な人間の欲求「成長への欲求」を満足している．こうした考え方をもっとハードにも取り入れる必要がある．というのがこの講演の主張であった．

・講演２「意思決定とEmotional Engineering」　講演者　福田収一

EmotionはMotionと語源的に関係しており，したがって，どのような行動を起こすかという意思決定と深く関係している．さらに，Deci and Ryanは人間には自分で意思決定したいという強い欲求があることを示している． したがって，現在のように完成品を顧客に納品する方式ではこうした欲求に十分に対応できない．言い換えれば現在のEngineeringは高級レストランと同じで高級な食材，高級なシェフ，高級な道具をそろえておいしい料理を提供しようとしているのと同じである．しかし，顧客にとってはこうしたHigh TechよりもLow Techで自分が主体的にかかわれることを望んでいる．例えれば冷蔵庫に残った食材でどんなおいしい料理が作れるか考え料理するのと同じである． これはプロダクト価値からプロセス価値への転換である．最近のAdditive Manufacturing, 3D Printingなどはこうした動きを加速すると予想している．というのが講演の趣旨であった．

・講演３「製品の形態に対する美的感性の脳内表現とその評価手法」　講演者　上田一貴

この研究は他のｆMRIなどを利用した美的感性に関する神経科学的研究とは異なり，美的感性に関係する情報処理プロセスの神経基盤を明らかにし，美的感性の評価手法を提案することを目的に行われた脳波計測による実験結果の報告である．具体的にはフォーク，ロックグラス，スプーンという機能，形態が単純で，素材にあまり差がない日用品を対象に実験を行い，前頭葉，側頭葉領域において脳が美的評価時に活動することを見出している．さらに，脳波計測なので，時間的推移を考慮することが可能となり，美的感性の客観的評価が可能と期待されることを示している． この研究は，他の脳科学の研究が機能を基本に設計された製品の美的印象の比較検討を行っているのに対して，美的感性の客観的な評価基準の確立を目指している点で独自である．インダストリアルデザイナーはまずデザイン，すなわち美的な視点から製品を考え，ついでその製品に要求される機能をどう実現するか考えてゆく．機械技術者は機能から出発し，最後に美的な評価を問題にするので，両者はまったく異なる．すなわち，本研究はインダストリアルデザイナーをも支援できる研究であり，従来の機能製品について感性比較を行っている研究とはまったく異なる． この研究はマーケティングに活用でき，大きな効果をもたらすと期待される．最近は品質，言い換えれば機能が，上限に近いところまで向上したので，顧客に購買意欲を沸かせるために感性的魅力の付加が必要であるとの議論が多くなった．そのため，現在の感性研究の多くは機能から製品形状等を決定した後で，さらに魅力を増すための感性の議論である．しかし，機能設計からではなく，最初から購買意欲を高めるための感性創造の研究はほとんど見当たらない．しかし，この研究を活用すれば最初から購買意欲を増す製品形状を創造でき，それに必要な機能を追加して行く，いわばインダストリアルデザイナー的対応が可能となる．

本セッションは「感情と設計」と題しているが，その内容はEmotionとDesignであり，日本語の感情，設計とは大きく異なる．EmotionはMotivationと一体であり，いかに購買意欲を沸かせるかがEmotionである．その意味でこれらの3件の講演はいずれもMotivationに注目した研究であり，いままで機械系ではあまり論じられてこなかったマーケット創造の問題を提起している．すなわち，機械系の設計は機能設計に他ならないが，本セッションの研究はいわばMarketing Designであり，いかに新しいマーケットを創造できるかを追求している．その意味で本セッションはきわめて独自である．そうした点が興味を引いたのか参加者はきわめて多かった．

福田収一（慶應義塾大学）

OS10_設計教育

  • 座長：福田収一（慶應義塾大学）

このセッションでは次の5件の講演があった．

・講演１「自動車の運転特性と心理特性の関連性についての検討」講演者　吉田侑司　（芝浦工業大学）

この講演は自動車による事故を減少させるためには現状の運転支援システムに，さらにドライバー自身の心理的側面を考慮したシステムを付加することが重要であるとの認識からドライビングシミュレータを用い，心理特性を分析するディグラム診断を用いてデータを収集し，分析を行った研究報告である．その結果運転特性と心理特性の間に9種類の関連性を見出している． 　本研究は研究成果，講演とも非常に素晴らしかったが，ただ，本研究がなぜ設計教育のセッションで発表されたのかよく理解できない．設計教育のセッションであるから，こうした研究がどのように設計教育に関連し，寄与しているのか多少なりとも述べてほしかった．

・講演２「学生教育のための小型自律型探査ロボットの構造設計手法」講演者　大西正敏　（愛知工科大学）

本講演は将来の火星探査を目指した小型自律型ロボットの実証試験競技大会ARLISS (A　Rocket Launch for International Student Satellites)で検討されている小型ロケットに搭載できる小型自律型ロボットをテーマとして機械的構造設計，電子制御回路設計，制御プログラミングなどの総合的な設計手法を学生にいかに実践的に教育するかの方法論の具体的な紹介である． 　設計教育のセッションでの講演の多くは当然であるが教育をどう進めるかについての講演が多い．しかし，その多くは教育の進め方についての説明が主体であり，教育内容，いわば教科書についての記述は少ない．しかし，本講演はどのような内容をどのように編成すれば教育効果があがるかを議論しており，むしろ教科書をどのよう構成すれば実践教育に効果的かを示している．その意味で非常に貴重である．しかも，ロボットであるから総合的な知識が要求されるので，既存知識をどのように組み合わせれば有効な設計となるかを示している．特に機械系，電子系をどのように平行的に進めるかを教科書として示しており，他の実践教育に従事する指導者にとって多いに役立つ．さらに，ほとんど従来，他の講演（設計教育のセッションに限らず）では説明がない，構造をどう創造するかの基本設計に関しても詳しく述べている．講演のスライドも分かりやすく，本セッションの参加者以外にもぜひ見，聞いてほしい講演であった．

・講演3「11ベストからベスト１１へ」　講演者　福田収一　（慶應義塾大学）

本講演はアメリカンフットボールのコーチKnute Rockneの言葉を表題とした講演である．「Best Playerを11名集めてもBest Teamとはならない．Fast Adaptableに自分に期待される状況に応じた役割を柔軟に果たせるPlayerが11名いて初めてBest Teamが構築できる．」という彼の言葉を引いて，いまの時代はチームの時代であるが，これまでのように個人，個人がいかに優秀になるかを競う時代ではなく，むしろいかに自分にどんな能力があるかを知り，状況に応じて誰と組めば状況に対応できかの判断が重要となってきた目利きの時代である．そのためにはエンジニアリング教育も現状のような個人の優秀な学生の育成を目指すのではなく，チームとしていかに状況に対応できるかを学習させるべきであり，教育の時代ではなく，学習，相互啓発の時代であると主張している．そしてそのためには既存資源をいかに有効活用できるかの能力の育成が重要であり，それが他の人材，手元の資源を活用して発展する基盤となる．従来は，戦略は不変で，戦術をいろいろと変えて，目標の達成を目指したが，現代は状況が激しく変化するので目標を刻々と変化させなければならない．そうした時代に対応した教育，というか学習方法を確立する必要があるとの主張であった．

・講演４「留学生から学ぶ」講演者　福田収一　（慶應義塾大学）

話題となっているグローバル化についていかに留学生を活用するかを述べた講演である．日本では留学生に日本の技術，知識，文化などを教えることに専念している．しかし，留学生からその出身国でビジネスをするためにはどのような展開をすればよいか教えてもらえば非常に役立つはずである．事実，アメリカでは夏季セミナーで海外から研修生を集めて，どうすればそれぞれの国でビジネスができるか議論をさせている例がある．それにより，研修生はアメリカでどうビジネスをすればよいかを学べるだけでなく，さまざまな国の実状を知り，その国で将来ビジネス展開をする場合の参考とすることができる．日本でも日本語などできなくてもよいので，こうした形の研修生セミナーを開催してもよいし，現在の留学生制度を活用してもっと出身国の事情について学ぶ必要があるのではないか．という指摘であった．

・講演５「チーム作りのための方法論の研究」講演者　杉本洋一（香川大学）

本講演は2060年には日本の人口が半減すると予想される現状からいかにそれぞれの個人の強みを生かし，協働して成果を上げてゆくかを目標として，チーム編成方法を提案した研究である．教育の分野でもそうした人口動態の現状もあり，状況変化も激しいことからActive Learningなどチーム学習が盛んとなってきている．さらに，社会ではチームで仕事をすることが大部分であり，社会人となるための準備としてもチーム学習を効果的にする必要性が増大している．　こうした背景からユング心と理学のタイプ論を基本にYG性格検査（矢田部 Gilford性格検査）と組み合わせた新しいチーム編成方法を提案している．そして実際の授業で用いて，開発された方法が（１）課題への習熟度が低いほど効果的である．（２）内向き指向のメンバーがいても，意見表出をしやすいチーム編成とすることで，チームの効果をあげることができる．（３）メンバーたちが自分の指向方向とは違う方向へチームが動いていると感じていても状況に適応して行動がとれるようになる．などの利点が確認されたとの報告である． 　チームで活動することの重要性はたびたび指摘されるが，どのようにチームを編成すれば効果があげられるかの研究は心理学の研究分野以外ではあまり発表されない．チームをいかに編成するかも重要なDesignであり，そうした視点からも本研究はきわめて有用である．とくに，実際の適用事例が報告されているので非常に役立つ．

本セッションはこれまでの設計教育のセッションとは異なり，講演内容が非常に多彩なだけでなく，講演者の背景も非常に多様であった．そのため討論も活発で，いわゆる設計教育と言う言葉から大きくはみ出た新しいDesignをどのように考え，学習させるかのセッションとなった．

福田収一（慶應義塾大学）

OS13,OS14-1_タイムアクシスデザイン/デザイン科学1

  • 座長：梅田 靖（東京大学）

このセッションでは4つの研究が発表された．タイムアクシスデザインという新しいキーワードを掲げたこともあり，活発に議論が行われたセッションとなった．内容は，タイムアクシスデザインに関する講演が3件，デザイン科学に関する講演が1件であった．

2115では，個人化設計方法論の研究者が，個人化というプロセスとタイムアクシスデザインの関係を論じた．2116では，過去の経験の蓄積としてのコンテキストが価値観に影響を与え，その結果，ユーザが認識する価値が変化するという構造を提案し，それをモビリティに適用した例題が示された．2117では，プラスチックの価値について，価値，因子，状態量，属性という構造を体系的に整理した．以上がタイムアクシスデザインに関連する研究である．2118は，システムズエンジニアリングの流れの中で，様々なデザイン手法を適切に活用する方法論が示された．タイムアクシスデザインの応用と発展に期待したい．

梅田 靖（東京大学）