その場考学のすすめ（０６）設計への応用

その場考学のすすめ（０６）　H29.2.15投稿

設計への応用



・少ない情報で早く正しい決断をすること

　技術者の生涯賃金が安すぎるとの根強い意見もあるが、それは創造の自由への代償だと思っている。やはりじっくりと物事を考える時間の確保が技術者にとっての第一の命題であろう。考える時間を持たない者は、単なる作業者である。長年開発エンジンのChief DesignerやChief Engineerを続け、その後様々な組織の計画と立ち上げをやったが（最後は従業員一千人、売上高500億の会社づくりだった）、必要なことは少ない情報で早く正しい決断をすることだった。

　それは３０年前のその場考学の延長線上にあるものだと思う。そこで、その場考学研究所なるものを始めることにしたが、先々のことは皆目見当がつかない。そこで、第２作目（第１作は、ＤＣシリーズ　第７巻　設計とサイクル論）としては　改めてその場考学とは何か、何が出来て何ができないのかを考えてみることにした。


・その場考学の目的と手段

　その場考学とは、その場・その時を最も有効に過ごすために、実生活における知力を備えた鼎型人間の育成と実践とを目指す工学である、と述べた。それを達成するための手段は何であろう。

　その場考学の第１の手段は、考えるための自由な時間を作ること。その術を出来る限り開発することにある。このことはちょっとした工夫でいくらでもできることを、Rolls Royce社との共同開発中に学んだ。そして、それを習慣として身につけてしまうことだ。

　第２の手段は、その時間を使って考える際に、少しでも早く結論を得る術を開発することである。何を考えるのかは、人それぞれであろう。しかも、一人の人間であっても、その時・その場で異なる。考えることは、ある情報に端を発する。そして、考えるためには追加の情報が必要になる。結論を得るまでに、どれほどの追加情報が必要になるのかが、結論を得るまでの時間を決定する。

　過去の情報が知識となって整理されており、その知識が知力という形にまで整理されていると、意外に早く結論に至ることができる。その際に、様々な雑学が役に立つ。サイクル論も重要な雑学の一つだが、開発設計技術者としての経験からは、価値工学（ＶＥ，Value Engineering）と品質工学(ＱＥ，Quality Engineering)が大いに役に立ったと思う。特に、価値工学の元である価値解析(VA; Value Analysis)は、多くの会議の場で役に立った。
　
　これらの工学については、通常の大学で教えられることは少ない。しかし、技術者としての業務では直ちに必要となる重要な知識なのだ。
その詳しい内容はともかくとしても、基本的な考え方を理解しておく必要がある。特にＶＥとＱＥの基本的な考え方は、全ての技術的な作業の場において、強力な根拠となる事を実感することが、その場考学の第２段階と考える。
　

　ものでも、ことでも果たすべき機能が存在する。その機能の価値を分析するのだ。方法はいたって簡単で、基本機能と補助機能に敢えて分けることから始める。基本機能は大概３つ以内に記述できる。
　
　次に、補助機能を列記する。これは沢山ある、考えてゆくと無限に出てくる。それらの基本機能を達成するために直接に必要なものと、そうでもないものに分類する。そして、後者を捨て去る。その上で、基本機能をどうすればもっと良くできるかに思考を集中する。いわば、考え方の選択と集中であろう。これが、ＶＡの基本だと考える。
　
ＱＥについては、話がやや複雑になるので、第５考で述べることにする。
　その場考学の第２の手段は、まずこの二つから始まる。


・設計プロセスへの応用

　その場考学の応用で1980年当初からまず始めたことは、設計プロセスへの応用であった。
航空機用エンジンの設計は典型的なすり合わせ型ものつくりである。構造上は、空気の取り入れ口⇒圧縮機⇒燃焼器⇒タービン⇒排気口の積み重ねに見えるのだが、その中で空気と燃焼ガスが複雑に動き回る一つの固まりなのだ。

　基本設計の段階から数十人の設計技術者と、解析の専門家がそれに群がる。それから詳細設計に至るまでに、無限の設計案が乱立する。１回の試験運転をすると百か所位の要検討項目が発見される。

　しかし、当然のことながら最終の設計解はただ一つであるのだから、これらの情報から　出来るだけ早くに正解を決めなければならない。開発を始めると、そのことが数年間続くことになる。そして、常に時間との勝負になる。

　これに対するひとつの答えが、「Ａ４一枚の場」である。報告も、議論も、会議記録も、出張報告も、不具合の再発防止などの決定に至るプロセスも全てＡ４一枚に纏める工夫をするのだ。このことは、第３考の中でふれることにするが、具体例は別冊に示した。（ＤＣシリーズ　第１２巻　Ａ４シート一枚の場　参照）



「GEやRolls Royceとの長期共同開発の経験を通して得られた教訓　（その７）」

【Lesson7】品質管理技術の問題（経験と理論が半々の世界[1998]）
　
　品質管理は，航空機関連の事業にとっては最重要な技術のひとつである。この技術は第２次世界大戦中に米国でQuality Controlとして開発された。空中戦で圧倒的な強さを発揮していたゼロ戦に対抗するために，安全な高空から編隊で一気に急降下攻撃をかけるために，性能が均一なエンジンを大量生産するためのものだったと言われている。IHIの大先輩は，戦後まもなくGHQでこの教育を受け，その時の話を伺った覚えがある。
　
　Quality Controlは，日本では品質管理と訳され日本の勤勉な文化により大発展を遂げた。しかし，そこには一つの問題が潜んでいた。本来Controlとは，ばらつきが存在するものに対して，ある許容範囲に収めるべく調整をしてゆくことであろう。しかし管理と訳したために，ばらつきは可能な限り小さくすること，規定を完全順守することなどが目的となっていった。一般には，これで問題はないのだが，ジェットエンジンの製造の世界ではいくつもの問題が潜んでいる。その事例を紹介したい。
　
　第１段タービン静翼は，複雑な冷却構造と交換を容易にするために一枚ずつのセグメントにする設計が行われた。その時の問題は，隣どうしのシュラウドの間から冷却用の空気が漏れることで，その防止のための工夫が施される。材質はコバルト合金の場合が多く，超難削材（実際には研磨）である。そのためにシュラウド幅の寸法公差は，生産技術からある範囲が要求された。

　しかし，製造が繰り返されるうちに，製品寸法のばらつきは小さくなっていった。設計の仮定は，製品寸法は公差内で正規分布をするである。しかし，すべての幅が小さめに偏ると，隙間が空き過ぎ冷却空気が漏れてしまう，逆に大きめに偏ると，隣どうしがぶつかり合って，規定の半径に収まらなくなる。この場合には，追加工で直すことが可能なのだが，大きめに偏ることは，次に示す大きな問題を引き起こすことになる。

　機械加工の実力が増して，多くの部品が公差内のある寸法での加工が可能になった。すると，加工時間の短縮と，工具の摩耗量を減らすために，寸法公差内ぎりぎりで加工をストップすることになる。つまり，すべての部品が大きめになってしまう。もちろん寸法検査は合格である。しかし，そのような部品を組み立て，エンジン総重量を計測すると，許容範囲を超えてしまう。慌てて分解をして，大型部品を最軽量のものに入れ替えなければならない。
　
　同様なことに起因した事故が発生し，原因究明を行った経験がある。事故はエンジン屋が最も恐れる，In Flight Shut Downであったために，念入りに行われた。原因は，オイルポンプのシールリングの寸法であった。三重のリングの外径が，すべて公差ぎりぎりの大きめにできていた。ゴム製のリングは，使用しているうちに微量のオイルを吸収して膨潤し，かつ硬くなる。飛行中にポンプが固着して，安全設計が作動してギアボックスから切り離されたのだが，エンジンオイルの供給が突然ストップしたことにパイロットは１分以上気づかなかった。そのためにエンジンのメインベアリングが固着してしまった，というわけである。

　経験と理論が半々の世界についても，苦い経験がある。鋳造品には欠陥がつきもので許容欠陥サイズは，設計ごとにこまごまと設定される。従来は経験値が主であったが，破壊力学による詳細検討で，使用中に徐々に拡大する欠陥寸法が算出されて，許容範囲をより厳しくすることになった。当時は，タービン翼の鋳造の多くは米国の限られた会社で行われ，そこからは全世界に供給されている。そこで，IHI向けだけの許容基準が厳しくなったわけである。当然，国内での受け入れ検査時に不良品が多く発見されることとなった。そのたびに，品質管理の担当者が現地へ出向き，指導を行うのだが，一定期間のうちに再発が繰り返されることになる。この問題の正解は難しいのだが，理論と経験が半々ということの意味を熟知していれば，起こらなかったであろうと推察する。

【この教訓の背景】

　日本の品質管理のガラパコス性については、書き出したら切りがないほどの経験があるので、ここでは書かないことにする。ほぼすべては、Controlではなく、ひたすら完全を求めて管理を強化する、ということなのだが。その結果、無駄な作業が多くなり、コストが嵩み、一部の高級志向の人には、満足感を与えるが、競争力はひたすら落ちてしまう結果となる。日本が長らく「世界の先進国のなかで、労働生産性が最も悪い」との評価の原因の一部であると思う。

　高級ブランドを作る目的ならば、それはそれでよいのだが、そこまでの覚悟は無い。つまり、お得意の中途半端になっている。
　ジェットエンジンとロケットの世界では、すべてに100%の品質を求めるが、砲弾や小型ミサイルの場合には、かなりの不良品が許される。危険性さえなければ、質と数のバランスの世界なのだ。

「GEやRolls Royceとの長期共同開発の経験を通して得られた教訓　（その８）」

【Lesson8】価値工学の基本を知る(Rolls RoyceのDirectorとの議論[2002])
　
　新製品開発にもちいられる原価企画と原価管理は，現在では日本のお家芸の一つになっているのだが，元はGEのマイルズが発明したVA(Value Analysis，価値解析)とVE(Value Engineering，価値工学) である。しかし，1970年代にトヨタがこの手法を原価企画にまで発展させ，日本の高度成長にも大いに貢献することになった。しかし，その基本の部分ではまだGEに一日の長あり，専門家のOBを招いての集中講義を受けた。

　中でも，この手法のおおもとである調達方法のノウハウについては，多くを学ぶことができた。当時のGEは，あのジャック・ウエルチの全盛期で，調達戦略もMDP(Market Driven Procurement)からVJP(Value Justified Procurement)へ大幅にシフトをしており，その方法論を詳しく学び，かつ応用することができた。また，シックスシグマやCOE(Center of Excellence),BPR(Business Process Re-Engineering)についても，GEの専門家との直接の会合を通じて，国内では得られない貴重な最新ノウハウを得ることができた。これらの手法はいずれも基本的には価値解析の考え方の応用なのだが，ここでは詳細を割愛する。
　
　この経験は，後にRRの幹部の知るところとなり，コスト低減，調達戦略，人材育成と組織改編など広範囲にわたる総合的な技術者の在り方についいての会合にまで至った。
　
　何事についても，学会等で得られる知識は表面的であり，危機にあたって真に役立つものは基本的な考え方であり，そのことは苦楽を共にする国際共同開発を通じて得られる。グローバル経済社会にあって，新製品を開発し量産で成功するまでの過程では，必ず危機的な状況が数回は訪れる。その際，それを乗り切るノウハウなしには，存続はあり得ない。
　
　蛇足ながら，価値解析の手法は通常の会議でも大いに役立つ。多くの議題に多くの選択肢があり，決定に時間がかかるときには，まず基本機能に関することと，補助機能に関することを分ける。不思議なことに多くの場合に前者は三分の一になるので，それを片付ける。次に，補助機能を基本機能に対して必須のものとそうでないものに分ける，これはほぼ半分になり，後者は忘れることにする。この分類方法はVEの基本なのだが，会議に限らず多くの場合に応用が効く。

【この教訓の背景】

　価値工学(Value Engineering)と品質工学(Quality Engineering)は、設計と製造に関する強力な実学問だと思うのだが、そのことが一部の人にしか認められていない。特に、開発現場における品質工学は、本来はタグチメソッドなのに、品質工学という言葉に執着するために、そのようなことが起こっているように感じている。
　
　両方に共通することは、それ自身では価値が発揮しにくく、なにかの他分野とインテグレートしなくてはならないのだが、そのことを学会が拒否しているように思える。そのことは、それぞれの学会に参加すると、直ちに感じるのだが、このことを理解してもらうことは永遠にできそうにない。
　
　ガスタービン学会も、一時期日本機械学会の中に入るという話を聞いた覚えがあるのだが、まったく可能性はなさそうだ。最近の企業は、ｘｘコーポレーションとか、ｘｘホールディングの名のもとに、同種の企業がひとつのガバナンスで運用されるようになった。メタエンジニアリング的には、学会もおなじだと思ってしまう。そのようなことが起こらければ、メタエンジニアリングもマイナーなままで終わるであろう。