新たな開発課題の取り組みについて（PDF）

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1. はじめに 応用課程が発足して7 年になる。この間、「ものづくり」全工程を生産システム技術系3 科の学生でグループを組み、学生が主体的に実施することで複合した技能・技術、活用能力及び高度な専門性を習得することを目的とした開発課題(54 単位)を多岐に渡り取組んできた。しかし、この複合した技能・技術とより高度な専門性を同時に習得することは相反するものがあり、近年学生の仕上がりに「どちらにも付かず」と言った傾向が見られる。そこで、生産システム技術系職員全員でこの「開発課題」の在り方について「どうあるべきか」を議論し、次のように結論付けた。「ものづくり」を既存の技能・技術で全工程を主体的に実施することで複合した技能・技術及び活用能力を習得する課題と複合的要素を含みつつより高度な専門性を習得する課題に分け実施するほうが良いとした。今回、既存の技能・技術で全工程を主体的に実施することで複合した技能・技術及び活用能力を習得する課題(開発課題Ⅰ)を新たな取組みとして実施したのでここに報告する。 2. 取り組みの背景及び考え方 近年、応用課程生産システム技術系「開発課題」実施上の問題点としては、 ① 複合的な技能・技術を習得させようとすると内容が広く浅くなってしまう。 ② 結果的に専門性の追求が困難となる。 ③ 新しい専門性知識等の習得が困難になる。 ④ 期間が長いため中だるみが発生する。 ⑤ 3 科合同の課題だとどうしてもシステム系に偏ってしまう。などが掲げられる。このような問題に対して、生産システム技術系職員全員で検討した結果 ① 既存の技能・技術のみで3 科合同の課題を行う。 ② 複合的した技能・技術の活用能力の習得を主な目的とする。(開発課題Ⅰ) ③ 従来の目的を持った課題を期間短縮して実施する。(開発課題Ⅱ) ④ 開発課題Ⅰを16 単位、開発課題Ⅱを 38 単位とする。(従来の開発課題は 54 単位) ⑤ 開発課題Ⅰ、Ⅱは並行して実施する。 ⑥ 開発課題Ⅰ、Ⅱ共にプレゼンテーションまで実施する。 ⑦ 開発課題Ⅰは同じテーマで取り組む。以上のような考え方にまとめた。 3. 課題の選定 具体的な課題を選定する上で上記の考え方を考慮し次のような基本的スタンスを考えた。 ① 生産系学生が全員参加できること。 ② 既存の技能･技術でできること。 ③ 同じ課題でも独自性が発揮できるもの。具体的課題としては、第 43 回技能五輪全国大会「電子機器組立て」競技職種の障害発見及び修繕課題に取り上げられた「ハノイの塔」を参考とした。この課題には、 ① システム全体の設計･製作や筐体の加工、機構部分の設計･製作、組立て調整など機械的要素の精密加工、計測制御、自動化、 CAD/CAM などの要素が含まれている。。 ② システム全体の制御としてセンサから信号の読み取り、負荷装置への動作コントロール、PC との通信制御による制御基盤の設計･製作および組立て調整など電気･電子的要素の、電子装置設計、制御システム、

開発課題の新たな取組みについて

Approach of a New Development Project

福岡秀雄 FUKUOKA Hideo

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マイコン制御、通信技術、CAD/CAM などの要素が含まれている。 ③ メカ部分とシステム全体をPC を使用して制御コントロールするなど情報的要素のネットワークシステム、計測制御、オブジェクト指向プログラム応用などの要素が含まれている。これらの必要な要素は、各生産科の既存の技能・技術であり、且つ複合的な要素が盛り込まれている。この課題を学生用にアレンジし開発課題Ⅰとして選定した。 4. 開発課題Ⅰの進め方 4-1 「ハノイの塔」基本仕様学生に創造力(企画力、独創力、論理的思考等) 及び状況判断力(計画性、柔軟性等)を習得させるため「ハノイの塔」の動作を説明し、基本仕様のみ提示した。提示した基本仕様は次のようである。 ① ベースの大きさは、40cm×30cm とする。 ② ポール(軸)の太さはφ10、ポール間は 10cm とし、横並べとする。 ③ ワークは、φ40、φ45、φ50、厚さ 10mm、穴径をφ10.5 のウレタン製とする。 ④ 直動機構は、ベルト駆動とする。 ⑤ 装置の制御(動作コントロール)は PC から操作する。 ⑥ 位置決め制御等は、PIC マイコンで行う。 ⑦ 機構部、制御部、PC の詳細については、別途詳細仕様書を参照のこと。 ⑧ 標準部品は、別途部品一覧を参照のこと。 ⑨ 支給されたものは自由に加工してよい。上記仕様を守れば、それ以外は自由とし、各自の創意工夫を盛り込むことが重要であると強調説明した。 4-2 提出物「ものづくり」を意識させるため次のような成果物を提出させることとした。 ① 設計書(組立図、部品図など) ② 日程表(計画、実績)、コスト計算書 ③ 発表資料、取扱説明書(ビデオ含む) ④ 成果物 4-3 採点基準の提示学生に予め採点基準を提示し、どのような点を注意すればよいかという判断の材料とした。 (最後に自己評価を実施) この採点基準は「ものづくり」を意識させ更にどのような創意工夫が盛り込まれているのかを重要項目としそれぞれの項目を設けた。 ① 品質:成果物が基本仕様を満たしているかに注目し動作状態などを中心とした項目である。 ② コスト:今回使用した部品は全て単価を提示し、部材費の算出および時間コストも盛り込ませコスト計算をさせた。これにより「ものづくり」におけるコストパフォーマンスを意識させている。(具体的には 6,000 円/時間とし居残った時間もコスト計算の対象とさせた) ③ 納期:予め最終日(発表日)を定め、課題を完成させることで責任感を持たせた。 ④ ユニーク度:創意工夫点である。加点のウェイトも大きくし、本課題の重要な部分であることを意識させた。 ⑤ 安全:作業中の安全と成果物(製品)の安全とに分けた。成果物は、ユーザーが安心して使用できる物とし、「ものづくり」では重要であると認識させた。なお、採点表を巻末に提示したので参照願いたい。(表 4-1 採点基準表) 4-4 標準部品同じ課題に取り組む為、標準部品を準備した。これらを使用することにより次のような訓練効果が期待できた。 ① 「ものづくり」現場における標準部品(常時在中品、汎用品)の概念を体得できる。 ② 互いの成果物の評価がしやすい。 ③ 訓練事業費のコストダウンができる。などが挙げられる。 4-5 担当職員及び実施場所 ① 担当職員は、各系2 名の計 6 名で担当した。(Ⅶ期、Ⅷ期でメンバーの変更があり、延べで生産機械4 名、生産電子 2 名、生産情報3 名の計 9 名で担当)

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② 開発課題Ⅱと並行実施のため開発課題Ⅰ 専用の実習場は望めなかった。 ③ 解決策として開発課題ⅠとⅡの実施日が重複しないことで同じ場所を使用した。 4-6 グループ編成 ① 各科3 名計 9 名で 1 グループ単位とする。 ② リーダー1 名、サブリーダー(各系 1 名)、物品担当者1 名(兼任可)を選出する。 ③ 物品担当者は、標準品以外の部材について教官に購入依頼する。 4-7 運営方法全体の進捗状況や、各グループ討議を同一日に行うことで、全体またはグループごとの状況把握や指導を行った。具体的に次のようである。 ① 毎週金曜日を3 科合同打合せ日とする。 ② 時間は、9:15∼10:30(各科出席確認後) ③ 終了後、各ｸﾞﾙｰﾌﾟ討議に入る。(個別指導) 5. 開発課題Ⅰの成果 学生自ら成果の度合いを発表する場として次のような発表会と競技会を実施した。 5-1 発表会標準的開発課題としたため、正式な企業招待は行わなかった。しかし、何社かの企業と神奈川県立短大、総合大の研究生の参加があった。予稿集については、時間的都合や、開発課題 Ⅱの発表会もあるのであえて作成しなかった。しかし、全体的な説明は必要と判断し主旨や概要説明(A4 2 頁)を作成し、課題内容について職員が代表して説明した。従って学生は、パワーポイントを使用した発表のみとした。発表内容については、同じ課題を設計・制作しているので概略説明など行わず、主に創意工夫(ユニーク度)した点、苦労・失敗に対する解決方法、体得度などを発表するよう指示した。 5-2 競技会競技内容は、コマの移動時間を競うものとし、互いの性能を評価した。競技ルールは、次のように定めた。 ① 指定したポールにコマを指示通りセットする。 ② スタートを合図にコマの位置を読み取り。 ③ 移動先のポールへ「ハノイの搭」のルールに従ってコマを移動する。 ④ 競技中にコマを落とす又はコマが引っかかった時は、コマを最初の位置にセットしなおしてリスタートとする。 ⑤ 競技中に、コマに手を触れた場合は、直ちに停止し、コマを最初の位置にセットし、ウエイト 5点 4点 3点 2点 1点 0点得点ステージ動作の滑らかさ(横動作) 2 全域滑らかに稼動し、停止点等が正確である全域滑らかに稼動し、停止点等に誤差がある一部滑らかに稼動しない部分がある滑らかに稼動しないし、停止点も不正確であるなんとか動作する未完成又はまったく動作しない 10 ワークの脱着 (上下動作) 2 滑らかなスライド移動、確実な脱着ができるワークの掴む位置に誤差があるたまにワークを水平に掴めないことがあるたまに脱着できないことがある脱着ができない未完成又は、まったく動作しない 10 一連の動作 2 仕様通り(マニュアル、オート動作ができる) 動作が遅い(ｿﾌﾄ上の問題) たまに、オート動作時に誤動作するマニュアル動作しか動かせないなんとか動作する未完成又は、まったく動作しない 10 ユーザーインターフェース 2 動作状態が表示される。操作性が良い動作表示がぎこちない動作状態が表示されない操作性が複雑であるたまに動作しないことがある未完成又は、まったく動作しない 10 2 残業時間も無く、低コストの材料と部品で完成させた低コストの材料と部品で完成させた材料と部品の一部に再支給があった製品を作り直したまったくコストを考えてない未完成 10 2 決められた日限で_完成した納期は、守られたが時間外作業が多かった完成したが、性能試験はしてない主要部分は完成したが、動作に不安定な部分があるまったく納期を考えてない作業であった未完成 10 4 すばらしい創意・工_{夫が含まれている}独自の創意・工夫_{が含まれている} 一般的な発想であ_る他の人の真似をし_ている全て教えてもらった設計ができない 20 安全作業 2 実習中、危険な作業等がまったくなかった不安全な作業は無かった一部不安全作業があった擦り傷も火傷などの怪我をした他人に迷惑を掛けた安全作業をまったく無視していた 10 製品に対する安全配慮 2 マンインターフェースに配慮した安全な装置である安全に考慮した装置である非常停止が確実に行われる一部にバリ、充電部露出が見受けられる非常停止装置が付いてない安全上、重大な欠陥がある 10 合計 100 安全品質ユニーク度（創意・工夫点）

採点基準表

評価項目コスト納期表4-1 採点基準表

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リスタートすること。 ⑥ 競技時間は5 分とし、時間オーバーの場合は、失格とする。表5-1 は、競技結果である。上位 3 チームは競技時間がほぼ同じで秒単位の戦いであった。ｸﾞﾙｰﾌﾟ名時間順位第1 ｸﾞﾙｰﾌﾟ 48 秒 3 位第2 ｸﾞﾙｰﾌﾟ 2 分 14 秒 5 位第3 ｸﾞﾙｰﾌﾟ 1 分 56 秒 4 位第4 ｸﾞﾙｰﾌﾟ 45 秒優勝第5 ｸﾞﾙｰﾌﾟ 46 秒 2 位第6 ｸﾞﾙｰﾌﾟ棄権 7 位第7 ｸﾞﾙｰﾌﾟ 4 分 13 秒 6 位表5-1 競技結果優勝、2 位のｸﾞﾙｰﾌﾟには、校長から表彰され競技会を多いに盛り上げた。 6. 評価について競技終了後、先の採点基準表(表 4-1)にて職員と学生(自己採点)が採点を行った。採点方法は、生産系全職員が全グループの採点を行い、学生は、グループごとである。各項目について職員採点と学生の自己採点について分析を行う。 6-1 品質について競技結果が示すように上位3 グループの評価が高い。これは、職員(担当職員以外)は競技前のデモや競技大会における動作状況から判断したと推測できる。また、学生は製作段階から他グループの動作状態と比較しそこからの判断から出た自己採点結果と推測できる。(表 6-1 参照) 品質 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 1 2 3 4 5 6 7 グループ名点数職員学生表6-1 品質についての評価 6-2 創意･工夫について表6-2 から第 5 グループの評価が一番である。これは、ワークの脱着装置部にロータリソレノイドを使用し且つ機構にもかなりの工夫が考えて作成されており、職員・学生間でも高い評価であった。また、第3 グループは、テーブルの移動方式、ワークの脱着機構と全体に創意工夫が見られ高い評価であった･だが第3 グループは、競技中にワークの脱落などがあり上位入賞が果たせなかった。しかし、デモではスムーズな動きを見せ優勝候補の一角であったのは事実である。創意･工夫 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 1 2 3 4 5 6 7 グループ名点数職員学生表6-2 創意・工夫についての評価 6-3 納期及びコストについてコストについては、純粋な部材費は、グループ間に大差はないが、設計・製作(人件費相当) に費やした時間が多いグループについては、評価が低い。特に第6 グループについては、機構部の製作で再度やり直した事が起因である。 (表 6-3 参照) コスト 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 1 2 3 4 5 6 7 グループ名点数職員学生表6-3 コストについての評価次に、納期についても第6 グループの評価が低い。これは、再度製作したことが大きく響き、当日まで動作が不安定であったためである。

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第4 グループは、一番早く完成し調整にも十分な時間があった。この事項が高い評価となって現れている。因みに、他のグループも1 週間前ほどに完成していた。(表 6-4 参照) 納期 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 1 2 3 4 5 6 7 グループ名点数職員学生表6-4 納期についての評価 6-4 総合評価について総合評価では、第5 グループが最も高い評価である。このグループは、装置全体の動作はもちろんであるが、PC の画面上にも動作状況が表示され(他のグループには無かった)この点が最も高い評価を受けた要因である。競技結果は、2 位だが、動作手順に若干問題がありこれが競技結果として現れたものである。その他のグループ評価については、競技結果が示す内容となった。評価結果が職員･学生共同様な結果が出されており、職員･学生共々同じ評価であった事が特筆すべき点である。(表 6-5 参照) 総合評価 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 グループ名点数職員学生職員 86.42 80.08 82.83 87.00 93.42 54.58 78.25 学生 89.75 86.75 82.25 89.11 95.32 67.91 82.75 1 2 3 4 5 6 7 表6-5 総合評価 6-5 学生の成績について学生の成績については、本年度カリキュラム上、開発課題Ⅰ、Ⅱと分かれていないので部分評価となった。(次年度は、2 つに分かれる予定) 具体的には、次のような評価方法である。 ① 職員の採点をｸﾞﾙｰﾌﾟ点とする。(学生の自己評価は考慮しない) ② 全体を100 点満点とし、内訳としてｸﾞﾙｰﾌﾟ点を70 点、個人点を 30 点とした。 ③ 個人評価については、各科担当職員が採点し学生の個人評価とした。 ④ 100 点換算したものを各担任に報告する。 (全体評価については各担任に委ねる) 上記のように評価し、結果を担任へ報告した。 7. 開発課題Ⅰの課題及び問題点 この開発課題Ⅰは、昨年度末にトライアルを決定し、俄かに計画･立案･実施の運びとなった。もちろん、計画段階では、トラブルが発生しないように立案･計画したが、実施した結果次のような課題･問題点が生じた。 7-1 課題･問題点 ① 初年度と言え実施場所の確保、機器等の準備、加工実習場の確保などの準備不足があった。 ② 特に加工実習場使用については、従来の開発課題では、後期に(Ⅶ、Ⅷ期)に集中するよう計画されていたが、開発課題Ⅰでは、Ⅵ 期(7 月、8 月)に集中したため十分な使用時間が確保されておらず、結果として機械加工に遅れが生じた。(訓練計画の不備) ③ 開発課題ⅠとⅡは曜日が重複しないよう実施したが、それぞれの部材や PC 等の保管場所の確保ができなかった。結果として個々に保管場所を確保することになった。しかし、開発課題Ⅰ後半では3 科の学生が一堂に集まり組立て・調整を行う為の実施場所の確保に苦慮した。特に、成果物が出来上がり PC と接続し調整段階に入ると全員(62 名)が集まるのでグループ間の間が無くかなり圧迫感があった。併せて、実施場所の重複により、その都度準備、後片付けが生じ無駄な時間浪費に感じた。以上の事柄から開発課題Ⅰの実施期間専用に使用できる場所の確保が必要である。 ④ 採点項目(品質、コスト、納期、ユニーク度、安全)が成果物の出来合い評価に偏ってい

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る。(表 4-1 参照) 設計･製作過程における学生間のコミュニケーションの取り方やリーダーシップ能力など途中経過でしか評価できない項目を追加すべきである。 7-2 習得度について ① コミュニケーション力(応用力、問題解決力) の習得本課題を実施するに当たり生産機械科と生産電子科の学生間ではセンサの選定、取り付け位置、配線周り等の打ち合わせ、生産電子科と生産情報科の学生間では、本体と PC 間の通信制御システム等の打ち合わせ、また、調整段階では、3 科でコミュニケーションが取れるようになり、各科間で問題点や改良点の提案し目的に対する問題解決までのプロセスを習得する様子が見られた。 ② 創造的能力の習得「基本仕様のみ提示とそれ以外は自由設計」がもたらしたものは、全グループがそれぞれ独自の成果物を作り出したことである。これは、学生が自ら創造力を生かし自由な発想で設計･製作したことの証明である。 ③ 管理能力の習得学生には、最初に計画と実績欄を設けたガンチャート(工程表)を作成させた。その都度実績を記入し、ずれが生じた場合は、原因究明と対応策を作成し、常に実績を計画にフィードバックすることで現状把握し、課題の完成(納期)の重要性を意識させることができた。 ④ 複合した技能・技術の習得開発課題Ⅰでは発注者(基本仕様のみ)から学生が受注し、製品を意識した「ものづくり」全工程を体験した。学生達も最初は、「どうやって作るのか?」「大変だ」など否定的な意見があったが、他科の学生とディスカッションを行い目的に向かって行く姿を日々見ていると学生の変化が良く見えた。課題も全員完成し学生達も達成感を感じた。この体験から学生が「応用力」「問題解決力」「創造的能力」「管理能力」の習得がなされたと判断できる。 7-3 学生からの意見学生の製作中、終了後の意見を次に示す。 ① 課題の準備不足があった。 ② 部品が入手できず困った。 ③ 加工機が不足している。(使用できる時間が不足していた) ④ メンバー次第で負担の不公平がある。以上が不満な点の意見である。次に、良かった点としては、 ① 全員で最後までできた。(完成した) ② 3 科合同になり、他科と話し合いが持て良かった。 ③ 自分達独自のアイデアで動いた時嬉しかった。 ④ 競技が楽しかった。などが挙げられた。図7-1 成果物(第 5 ｸﾞﾙｰﾌﾟ製作) 8. おわりに 開発課題Ⅰを実施して、「ものづくり」を既存の技能・技術で全工程を主体的に実施することで複合した技能・技術及び活用能力を習得する目的は達成された。しかし、従来方式の開発課題Ⅱは現在進行中である。本来54 単位で計画されたものを 38 単位に減らしたことによる影響は、どのようなものかまだ見えない。この2 課題を終了した時点で改めて開発課題のあり方について議論すべきであろう。