「仕事デザイン」の研究
機能発想による「お役立ち開発」の企画と実践

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  仕事デザイン(役立ちの開発)の「見方は機能発想」、「やり方はパラメータ設計」 

  「夢なくして、未来なし」 「計画なくして、成功無し」

■開発企画と実験計画の参考資料

「タイトルをクリック」すると、PDF資料が開きます。(Acrobat Readerが必要です。)

資料名:戦略的・実践的開発のための企画の勘所と企画ツール_text01.pdf

     〜技術や製品の開発を成功に導くための工夫あれこれ〜

資料名:品質工学を用いた汎用開発のポイント_lecpaper10.pdf (講演資料に掲載)

     〜See, Think, Plan and Do under Functional View〜

資料名:分かり易い実験計画の立て方_text02.pdf 

     〜機能図と機能展開図を利用し、変えるべき課題を明確にして実験計画を立てる

資料名:パラメータ実験の実践的な進め方_text03.pdf 

     〜実験を成功に導くための工夫あれこれ〜

資料名:機能表現のコツ_text04.pdf 

     〜言葉で機能を表現する、機能の入力と出力でグラフが書ける〜

資料名:「機能発想に基づくモノづくり」その戦略化_text05.pdf 

     〜技術・製品の進化を持続させる!〜

資料名:機能展開とN-F-S展開を用いた開発企画_text06.pdf

     〜機能を考え、開発課題を切り出し、 良さを測って開発、使い勝手を製品に積み込む〜

資料名:「技術・製品の進化を持続させる!」_text07.pdf

     〜開発・設計・生産を一体化する仕事デザインのススメ〜



仕事デザイン(役立ちの開発)の「見方は機能発想」

■機能とは:

・普通は、機能を「働き」、「作用」と呼ぶ。

・道具は、使う人にとって、「使い易い(便利)」「使い勝手が良い」「効果がある」ことが望まれる。

■機能は、道具で考えると分かり易い

・人の動きを道具の機能に置き換える。道具の考案は、ヒトの動きを機能で見ることから、置き換えや改善が思い浮かぶ。

―道具は、「使い方」に対して「利便」を生む。

―道具は、「使う条件」に対して「効果(良さ)」を生む。

■機能は、創意工夫で定義できる!

・「○○機能は、入力出力変える」と、言葉で定義できる

・機能は、目的的に定義できる。良さの追求である。発想や工夫でイメージできる。

・機能の名称○○は、「変える」の具体的な動詞で表現すると気づきます。「○○を<ピンとくる動詞>に置き直す」と、適切な機能名称になります。

・道具の場合、道具を実際に触ってみて、道具・道具の対象・使い方をチェックする。食べ物を目で追い、お箸が食べ物を掴み、食べ物を口へ運ぶ。そこから、箸の持ち方掴み方などが掴み具合と関係することがわかる。そのことを言葉でありありと書いてみる

人の動きが「視認」「把持」「運び」からなることが解る。使い方のうち「把持」が箸の持ち味なので、これを変えてみようと気づく。

■機能は図に描ける! →「機能図」を描いてみよう

・「機能は入力を出力に変える」と言葉で定義した後、箱(機能)の前後に入力と出力の矢印を付して図にする。

・入力と出力の仕事・エネルギー・情報で表現できる。

・入力と出力が仕事・エネルギーであるとき、運動(量)ー速度―加速度のように、エネルギーを時間微分した変数を考えてみる。

■欲しい機能、変えたい機能はなにか? ;道具は複数の機能からなる!

・上の箸遣いの例で、「→視認→、→;把持→、→運び→」と描けば、複数の機能が連鎖する過程が見えてくる。

・後述する機能展開図を用いて、「箸遣いの手順」が描ける。

・類似な例として、手術具の開発では、術者の動き(手技)と道具の働きの観察から、道具の必要特性や理想像が見えてくる。手術はプロセスであるからモノづくりと類似性がある。

■機能の入力と出力を測れるようにすれば開発できる!

・機能の入力・出力を言い換えて、ピッタリくるようにする。

・機能の入力・出力を測れるように工夫する

・出力は製品の「良さ」である。競争力の源泉であるので、出力の決定は組織の戦略決定となる。


参考資料:機能表現のコツ_text04.pdf を参照されたい。


■測れれば、開発は半ば成功!

・出力は「働きの効果」つまり「製品の使い勝手、味付け」なので、必ず測れるようにします。

・計測した波形の時間変化をよくよく解析すると「特徴量」が見えてきます。

・測れれば、開発は半ば成功、ほんのひと手間の仕事で製品化できることもあります。

見えにくいからこそ、「計測の工夫が開発に独創性」をもたらします。費用をかけて計測を開発しても見合う効果が生まれます。

■見えそうで見えない機能!



資料名:品質工学を用いた汎用開発のポイント_lecpaper10.pdf を参照されたい。

■見えそうで見えない機能を可視化する!

・「モノとコト」という言葉がある。それぞれ「製品と機能」のことである。機能は見えないことの比喩として使われる。

・機能は、システムの働きである。外観を見るだけでは機能はわからない

・道具の機能の例のように、人が道具を使う状態を観察して初めて働きが見えてくる。

・装置の中での動き、高速の動作、複数の過程があるときには、装置の機能は見えない。

―色々な方向から対象をビデオで撮影し、

―異なる目線を持つ複数の人で観察して、

―機能をあぶりだしていく。関係者全員で事実を書き出すと、大きな発見につながる。

■機能展開図を描いて、「どこを変えるか」を発見する。


■製品・プロセスのどこを変えるか?

・製品は複数の要素技術を組み合わせて実現される。製品をシステムと見ると、幾つかのサブシステムに分解できる。

製品の機能に効果を及ぼすサブシステムを変えると製品力が向上する

・効果を及ぼすサブシステムを切り出すことを「システム選択」という。(実際はサブシステムの選択である)

・パラメータ設計では、改善したい機能をシステム選択する。
そのシステムについて、さらに選ぶ制御因子・水準(技術手段の仮説設計)について、最適な設計を導く。
このことから、「パラメータ設計の役割は、開発者の技術仮説の適正さを評価すること」にある。

■企業は、強いコア技術を創作して、守る。さらに変えて、進化を持続させる

・上の機能展開図は、筆者が産業用の非接触センサの開発・事業をしていたとき、
「センサが計測する対象のワークがセンサに最重要であるトランスデューサである」ことに気づき、描いた機能展開図です。
センサの外、それもお客さんのライン上にあるワークがお客(神様様、最重要なセンサ構成物)であったのです。
センサだけを見ていても、機能は見えないコトの典型です。上述したお箸の例も、食べ物がワークです。

のように、「ワークが重要な役割を持つ」例は枚挙にいとまがありません。
機能の<対象>を観ること」「人と道具と(道具機能の)対象を視野に持つこと」を忘れないようにしたいものです。



参考資料:「機能発想に基づくモノづくり」その戦略化_text05.pdf 

〜技術・製品の進化を持続させる!〜を参照されたい。

■機能はシステムである! 製品は多技術からなるシステムである!

・製品開発では、システム観をもって機能を考える

製品を構成する機能の連鎖を調べ、開発課題(サブシステム)を切り出す

良さを測って開発、使い勝手を製品に積み込む。

製品開発には、主機能(サブシステム)の技術開発、サブシステムとサブシステムを調和させる汎用開発が必要になります。

■仕事や製品の「機能展開」 →見えにくい仕事や製品の機能を可視化する!

・仕事も機能。機能展開図を用いて、組織の仕事関係を可視化できる。

・「製品の中で個々のサブシステムが、どのような入力を得て出力を出すか」を記述できる。

・機能展開図を全体俯瞰し、「製品のどのサブ機能が重要か」を見つける。

・サブ機能の構成を直列と並列に並べ、仕事の達成順序を、合理的な計画を編集できる

技術開発は、成果を製品に繋ぎ込めるように、予め準備しておく

・機能の特長が機能名称と入力―出力で明示されることから「発明の発掘」、「効果データの蓄積」などのマネジメントに利用できる。

パラメータ実験がうまく行かない例では、開発で「解決したい課題」と「選択したシステム」が一致していないことに気づかされます。
課題化が不足することに起因するシステム選択のミスであることが多い。

■機能発想の開発企画の学習方法(参考):
→技術指導会などの場で、発表・相談の聴きながら、
→まず、<機能図>を描き、開発対象システムを定義(推測)します。
→次いで<システム図(機能展開図)>を描いて、<開発対象システムの全体像>の理解に努めます。、
→「解決したい課題」と「選択したシステム」並びに「全体システム」の整合を点検します。
→開発課題と取組の死後ウエイが見えてきます。


資料名:機能展開とN-F-S展開を用いた開発企画_text06.pdf 

〜機能を考え、開発課題を切り出し、 良さを測って開発、使い勝手を製品に積み込む〜を参照されたい。

■モノづくりの因数分解

・モノ作りは、【モノ】と【作り】に因数分解できる。

・製造改善によって、不良が出ない安定な工程を作っても、設計が悪いと製造を安定化できません。

・「製品設計」と「製造プロセス」の調和(生設一体)がモノづくり体質を強めます。

生設一体の構造化は、企業の経営満足に貢献します

安定した生産プラットフォームが、設計プラットフォームの土台になる


仕事デザイン(役立ちの開発)の「やり方はパラメータ設計と機能性評価」

■「パラメータ設計」は技術仮説の評価法!

→コア技術の戦略開発、技術蓄積、製品の汎用開発などに活用する。

「パラメータ設計」の進め方(QEステップ):

仕事に着手する「課題化」から「最適設計の手順」までを、組織マネジメントの観点から解説します。

1)製品の機能展開を行い、強めたい技術(サブシステム)を選ぶ。

2)技術を機能で定義し、入力と出力を定める。問題を良さに転じるように出力(理想特性)を決める。

3)理想特性を実現する技術仮説を立てる。(特性要因図を描き、制御因子とノイズ因子を網羅的に抽出する。)

4)理想特性を実現する技術仮説となる設計条件(制御因子と水準)並びにノイズ因子と水準を選択し、直行表に割り付ける。

5)直行表に割り付けに基づき、テストピースを作る。L18直行表では、8サンプル。

6)所定手順で実験を行う。まず、ノイズに対する安定性に効果を持つ制御因子・水準を選び、ついで特性に効果(感度)がある制御因子・水準を選び、(現行条件からの改善効果(利得)を推定する。

7)最適条件でテストピースを作り、効果(利得)の再現性を確認する。

パラメータ設計は、技術仮説に対する最適条件を導き、その安定性を評価する。

もし、実験結果が目標に到達しないときは、技術仮説を立て直し、再実験を行う。目標に到達するまで仮説を変えて実験します。

パラメータ設計は、仮説の適否を判定する評価であるので、改善効果は「技術者の仮説の見直す努力と継続」が成否を分けます。


講演資料:品質工学を用いた汎用開発のポイント_lecpaper10.pdf を参照されたい。


パラメータの仮説立てを、偏らせないために!

■材料・設計・製造の一体化(M-trinity Engineering)のススメ



資料名:「技術・製品の進化を持続させる!」_text07.pdf 

〜開発・設計・生産を一体化する仕事デザインのススメ〜を参照されたい〜

・IEでは、大局的経験知から、改善はMaterial>Manner>Manufacturingの順に効果があり、副作用も大きいとしている

・IEでは、Material,Manner, Manufacturing, Man, Measurementの5Mを革新・改善の指標として掲げる。

・筆者は、Material, Manner,Manufacturingが技術の3要素M-trinity Engineering)と考えるようにしている。
Measurementは特性計測、Manは管理技術と考え、前記の3Mと区別している。

・「M-trinity Engineeringに基づいた特性要因図」を用いて材料・設計・製造を調和させて製品を開発するようにしたい。
特性要因(パラメータ)の検討の偏りや漏れを防ぎたい。

・パラメータ設計では、課題の性質によって、制御因子の選択を<材料・設計>または<設計・製造>としてもよい。

・技術手段(制御因子)の選択における適正や考察の漏れ防止、
或いは、ノイズ(誤差因子)の選択における影響の大小判断や考察の漏れ防止のために、
Material, Manner, Manufacturingの特性要因分析をすることを薦めている。折角あるIEの経験値を旨く利用したいと考えます。

・下図で、特性要因図の左端に機能の入力を置き、右端に出力を置き、機能図と対応させている。
機能の出力に機能の良さ(理想特性)の発揮の思いを込めている。
特徴ある出力の計測特性であるMeasurementは重要である。開発の戦略的意義がある。


■「CAE+パラメータ設計」連携活用のススメ

・CAEは、モノを作らずに、強めたい技術(サブシステム)をモデル化し、計算(FEM解析等)によって、機能の特性を評価する技術です。

・CAEとパラメータ設計を併用して初めて、計算による最適設計の予測ができます。

一方、テストピースを使うパラメータ設計では、技術者が想定しないパラメータが作用することがあり、ときには意図と異なる実験になり、評価を惑わせます。

・CAEは計算に必要なパラメータ以外の影響がないため、仮説に忠実な設計評価ができるといえます。材料調達やモノ作りの必要もない。
そればかりか、新規な部材でテストピースを作るのは苦労や費用がかさみ、それを節約できる経済効果は多大です。

・計算に必要なパラメータ(データ)の入手が解析の可否を握ります。最近では、便利な計測ツールができてきました。

;開発の初期に、CAE+パラメータ設計で評価を行い、設計仮説の効果予測を行うことの実践的効果は大きい。
 新規材料の試作前に製品適用の効果が予測できる便宜があります。

ひずみなど測れない特性評価には、CAE+パラメータ設計が最適。

→開発の初期に、CAEとパラメータ設計の併用により技術評価を行い、
 その最適設計について、テストピースを試作、改善効果を確認する開発の進め方を推奨します。

講演資料:品質工学を用いた汎用開発のポイント_lecpaper10.pdf を参照されたい。

■「機能性評価」を戦略部品の調達と製品の特性評価に適用する!

・田口玄一博士が創始した品質工学の神髄は「機能性」にある。

・品質工学でいう「機能性」とは、想定するノイズに対する機能の安定性(ロバストネス)である。

米国では、パラメータ設計のことを、タグチメソッドあるいはロバスト・エンジニアリングと呼んでいます。

・戦略部品の調達は、「欲しい部品の使い方に対する欲しい特性」を定義し、
入力―出力特性を測り、ノイズに影響されず、特性が優れた部品を採用するようにします。これを「機能性評価」という。
田口玄一博士の品質工学の基本となる評価技術です。

ー製品は多技術からなり、多技術製品である。「材料や部品の調達力」も欠かせない開発力です

―サプライチェーンから材料や部品の形で、「新技術を調達」しています。1社だけでは製品は作れません! 

・自社製品の客の使用条件に対する特性安定化にも利用できます。製品評価では、「計測の工夫が製品機能の独創性」に繋がります。

製品機能の独自計測は、発明の新規性、進歩性の裏打ちになる。
秘密を保てば、門外不出の重要ノウハウにもなる。サプライチェーンをリードする力にもなります。


■機能発想の開発が生んだ実装生産革新の実践事例

鉛フリーはんだ開発において、主なハンダメーカ会社との機密保持の下、メーカ各社に当社の独自計測法と目標水準を公開し(世界に無二の計測器は当社に温存)、改良材料を当社で評価、データをメーカにフィードバックし、改良を続けた。その結果、技術仮説に賛同し開発に寄り添って戴いた2社の仕様が当社目標をクリアした。
計測器は社外秘、目標仕様とデータは公開、学会と共有、メーカは販売自由という形態の「オープン開発」が実現した。目標指標と計測法の開示が業界を動かしたとみている。

この実用化開発では、はんだ付け実装の生設一体化を実現するため、何百というパラメータ実験を行い、実験結果を統合して得た「材料―設計―製造のプラットフォーム」が功を奏しました。在庫を増やす元凶の不良を撲滅し、新製品の垂直立ち上げを可能にしました。当社初、世界初の鉛フリーはんだ量産は、初期流動3か月で最初の不良が発生するまで、不良ゼロ行進を続けました。

このとき、「1社で開発はできない」の信念で社外の協力を得ました。経営の問い「実装生産の顧客価値は何か」に対して、「高いQCDの安定提供」「顧客満足と経営満足の両立」「壊れない体質づくり」を掲げ、全社が力を合わせて技術変革を断行しました。生産技術研究と製造現場が一体になり、製造プラットフォームを構築し、それが土台となって、設計プラットフォームの構築へとつながり、全社最適の輪を生産から開発へと波及しました。

開発革新や垂直立ち上げには、改善の順番がある。「製造改善→設計改善→技術改善の順で改善するのが定石であることを学習しました。


講演資料:品質工学を用いた実装技術の汎用開発_lecpaper11.pdf を参照されたい。

■「機能展開図」活用のススメその2 (臨床応用の事例)

製品は複数のサブシステム機能が時系列に連鎖して動作します。

プロセス御複数の装置が時系列に機能し、プロセス機能が完結します。

現在、筆者は医療機器開発の支援をしております。手術は、術者が道具を使って行うプロセスでする。道具と術者の動きの調和が必要になります。上記の実装生産と多くの類似点があります。

機能展開図の中で、術者の手技(赤の機能図)と手術具(青の機能図)とが連携するよう研究が推進されました。図のように、11種のデバイスが並行開発される大掛かりな開発では、デバイスとデバイスの機能の連携が大切になります。

デバイスとデバイスの連携および主義とデバイスの連携があるほど、個々の効果が連鎖して得られる効果が大きくなりました。

図中の矢印から、手技とデバイスの連携、デバイスとデバイスの連携などを、感じていただければ幸いです。



付記:提供資料のRDI著作ポリシーについて

個人学習には、自由にお使いいただけます。技術指導やコンサルティングの業務に本資料を利用すること、或いは著書・論文等の出版物に利用することは、学術普及の観点から歓迎いたします。但し、論文や出版等の業務利用に供される場合には、かならず「リサーチデザイン研究所編:資料名____」を出典として、明記いただきますように、お願いします。




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