🔷R06_I-1｜過去問題
機械を小型化することで、省スペース化、省エネルギー化、省資源化等が図れるだけでなく、従来の機械が働けない場所での作業を行うこと等、新たな用途の拡大が期待できる。機械の小型化に伴い代表寸法を小さくすると、働く力や作用等の大きさ・比が変わり、挙動が変化する。幾何学的に相似な物体において、この代表寸法と挙動の関係を近似的に示したものをスケール効果と呼ぶ。表１に代表的なスケール効果の例を示す。
本問は、機械を小型化する際に、スケール効果に基づく機械工学の知見を踏まえて、その性能や効率、設計、製造等がどのように変化するかを問うものである。機械製品を１つ想定し、以下の問いに答えよ。（１）想定した機械製品とその概要を説明せよ。その機械製品に関して、構造を変えず相似的に１００分の１程度に小型化することの実現性を検討する。その際の主要な課題を、技術者としての立場で多面的な観点から３つ抽出し、それぞれの観点を明記したうえで課題の内容を示せ。（２）前問（１）で抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、これを最も重要とした理由を述べよ。その課題に対する複数の解決策を、機械部門の専門技術・手法を用いて示せ。（３）前問（２）で示したすべての解決策を実行しても残存しうる若しくは新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。（４）前問（１）～（３）の業務遂行において必要な要件を、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から題意に即して述べよ。
「日本技術士会」HP
🔷R06_I-1｜骨子案
１．機械製品の小型化における課題
〇機械製品の概要；「エアコン」と設定
・冷媒循環式空調システム
・熱交換による冷暖房機能実現
〇観点１「熱交換効率」
・体積表面積比率の変化による性能低下
・流速増加に伴う圧力損失増大
〇観点２「構造強度」
・高回転化による部品強度への影響
・微細部品のシール性と製造精度
〇観点３「制御安定性」
・外部環境変化への過敏な応答特性
・熱容量低下と風量不足による機能制約
２．最重要課題およびその解決策
▼最重要課題とその選定理由
・冷暖房性能と直結する熱交換効率
・エネルギー効率と製品価値への根本的影響
▽解決策１「微細熱交換技術」
・伝熱面積最大化設計
・CAE活用による最適流路構造
▽解決策２「高性能冷媒の採用」
・次世代冷媒による効率向上
・環境配慮型冷媒の選定
▽解決策３「流体力学的最適化」
・強制対流効率向上
・流体解析による最適設計
３．解決策実行に伴うリスク及びその対策
◇閉塞リスクへの対応
・微細流路の堆積物対策
・メンテナンス性考慮設計
◇冷媒安全性の確保
・漏洩リスク検知システム
・可燃性・毒性対策
◇騒音振動の制御
・音響・振動の最適設計
・回転数制御による快適性確保
４．業務遂行に必要な要件
☆技術者としての倫理の観点
・安全性と環境負荷の最優先
・リスクアセスメントと製品ライフサイクル考慮
☆社会の持続可能性の観点
・信頼性と耐久性による長寿命化
・サプライチェーン全体での環境負荷低減
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🔶R06_I-2｜過去問題
日本の製造業は高性能かつ信頼性の高い製品を大量かつ安価に生産することで、時は世界市場を席巻することができた。しかし近年は他国における技術力の向上、生産性及び品質の向上、価格競争等の影響から世界的な競争力を失いつつあり、国内資源が乏しく加工貿易を軸にしてきた日本全体の経済活動を今後持続していくための戦略が必要とされている。対応策としてイノベーションを推進すること等が提唱されているが、より具体的な策として、他国製品に対して大きな競争力となる新たな付加価値をつける、あるいは現在の付加価値を他の追随を許さないほどに強化することが考えられる。現在の日本を取り巻く様々な状況（人口、教育、経済、環境保護等）を踏まえたうえで、以下の問いに答えよ。
（１）機械製品を１つ想定し、その製品に対して機械技術者の立場から考えたときに有効と考えられる付加価値を１つ提案せよ。さらに、その付加価値の実現のためにどのような課題が考えられるか、多面的な観点から３つ抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、その課題内容を示せ。
（２）前問（１）で抽出した課題のうち最も重要と考えるものを１つ挙げ、これを最も重要とした理由を述べよ。その課題に対する複数の技術的な解決策を示せ。
（３）前問（２）で示したすべての解決策を実行しても残存しうる若しくは新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（４）前問（１）～（３）の業務遂行に当たり、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から必要となる要件・留意点を題意に則して述べよ。
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🔶R06_I-2｜骨子案
１．機械製品の付加価値とその実現に向けた課題
〇機械製品の付加価値；「エアコン」と設定
・製品競争力の強化：電力消費量削減と快適性の両立
・市場優位性の確立：国内外での日本製エアコン差別化
〇観点１「制御工学・メカトロニクス」
・AI制御システム導入：深層強化学習応用の高度予測制御
・環境適応制御：多様な環境要因を考慮したリアルタイム対応
〇観点２「センサー技術・情報・精密機器」
・多機能センサーネットワーク：各種環境データの統合的活用
・情報処理基盤構築：エッジコンピューティングとセキュリティ対策
〇観点３「熱工学・伝熱工学」
・高応答熱交換機構：制御指令に即応する革新的冷媒システム
・効率最適化設計：部分負荷時効率向上と熱損失最小化
２．最重要課題およびその解決策
▼最重要課題とその選定理由
・消費電力削減目標達成：従来方式の限界突破による30%削減
・技術波及効果：センサー・熱交換システム効率化への相乗効果
▽解決策１「融合型制御モデル構築」
・ハイブリッド制御理論：物理モデルと機械学習の融合
・建物特性適応学習：使用パターン学習による予測精度向上
▽解決策２「分散エッジ処理導入」
・協調制御アーキテクチャ：エッジAIによる分散処理実装
・リアルタイム応答性確保：データ処理の最適化と負荷分散
▽解決策３「継続学習環境構築」
・デジタルツイン活用：仮想環境でのシミュレーション実施
・パラメータ最適化機能：実機データフィードバックによる性能向上
３．解決策実行に伴うリスク及びその対策
◇保守コスト増大
・モジュール化保守設計：故障診断と部品交換の容易化
・予知保全システム導入：AI診断によるダウンタイム最小化
◇情報セキュリティ脅威
・多層防御セキュリティ：エッジ暗号化と通信プロトコル強化
・データ完全性確保：ブロックチェーンによる改ざん防止機能
◇AI透明性欠如
・適応型インターフェース：ユーザー行動学習による操作性向上
・判断根拠可視化技術：AI制御ロジックの透明性確保
４．業務遂行に必要な要件
☆技術者としての倫理の観点
・情報保護とプライバシー：個人データの適切管理と目的明確化
・安全設計と説明責任：フェールセーフ機能と透明性確保
☆社会の持続可能性の観点
・環境負荷低減設計：省エネルギー性能と環境配慮型製品開発
・社会包摂とオープンイノベーション：
多様なニーズ対応と業界発展貢献
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🔷R06_I-1「解答論文例」【有料】
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