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「情報と中小企業」メールニュース

中小企業の経営者・技術者と行政関係者の方を対象に、中小企業の経営戦略、情報ネットワーク、技術、産学連携、支援制度等の情報を提供していきます。今月の一言、トピックス、今月のレポート等から構成。

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「情報と中小企業」メールニュースNo.068

2006/02/02

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   中小企業の経営・技術開発支援情報
   経営/情報/技術/連携/特許/支援等

   「情報と中小企業」メールニュース
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★2006/02/02 No.068    発行:降旗清司
★毎月第1木曜日発行
★issf(情報と中小企業)<http://www31.ocn.ne.jp/~issf/
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情報と中小企業  情報と中小企業  情報と中小企業
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もくじ
[今月の一言]
材料の学-製造と材料、新しい学問領域の創生
[今月のレポート]
シックスシグマ・ウエイ 実践マニュアル
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  ■今月の一言■
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材料の学―製造と材料、新しい学問領域の創生

1.材料の学シンポジュウム

精密工学会誌の本年7月号に、材料の学特集号が載っていた。「材料
の学―製造と材料、新しい学問領域の創生に向けて」と題したシンポジ
ュームの報告という形で組まれた特集号である。実行委員会の五十嵐
一男(独)産総研研究コーディネータの解説によると、シンポジュームを
開催するに至った経緯は、日本の製造技術の国際競争力強化を図るた
めに材料技術と一体化した新たな融合領域を創れないかと模索したこと
に端を発しているとのことである。そのために、従来の材料科学の枠組
みを越えて、製造側から見た材料の概念の捉え方や社会のニーズから
見た材料の在り方、物質とプロセスを統合的に把握することなどの議論
を深化させるための試みとして、産総研と(独)物質・材料研究機構とで
「材料の学」の創生と銘打ってシンポジュームを開催したものである。

今回のシンポジュームは、第1部では吉川弘之産業技術総合研究所理
事長の「「材料の学」創生にあたって」と岸輝雄一物質・材料研究機構理
事長の「物質・材料の成り立ち」と題した基調講演と、佐久間健人大学評
価・学位授与機構教授「材料系学協会の戦略活動と今後の研究展望」、
松本洋一郎東京大学教授「材料プロセスのマルチスケール解析」、田澤
真人産総研グループ長「人間の感覚を取り入れた新建築材料研究」の3
氏の講演。第2部では、岸理事長および特別講師3名に産総研の材料
研究で活躍している研究者4名を加えたパネリストによる、ディスカッショ
ンが行われた。特集号では、吉川理事長の「「材料の学」創生にあたっ
て」、岸理事長の「物質・材料の成り立ち」が展望で語られ、特別講師3
氏の講演が解説で紹介されている。

吉川理事長は、学問領域がどのようにしてできてきたかをニュートンの
力学等を例にして述べている。すべてを支配する大原理があり、それが
力学ではないかというのがニュートンの原理であるが、人間というものは
知識の体系を創る過程で抽象化を行っているという哲学者Pierceが言
った抽象化がニュートンによって始められたのである。そのような学問
領域の始まりに対して、「材料力学」では「役に立つ」という視点を導入す
ることによって「工学」という分野ができてくる。抽象化を通じて学問領域
を創ってきた。このような領域を揃えることによって、「理学」は世界全体
を説明しきろうとし、「工学」は役に立つものを全部創ってしまおうとする。
すなわち人間の環境を「人工化」していこうということである。

「材料の学」に関しても、「材料学」というのがあって、金属とか様々な材
料に分かれていく。それは、学問体系を精緻化し、理論を精緻化し、深
くものを知るという意味では非常に有効であった。しかし、何が良いか悪
いかということは、いわば価値として今我々が持っている「材料学」の中
には含まれていない、それは巨大な忘れ物ではないかと指摘している。
そして、現実問題の「材料」というものを考慮しつつ、その情報を必要な
ものを捨てないですべて包含したままひとつの抽象的な学問体系にする
こと、これが多分「材料の学」であろうと指摘している。

岸理事長は、物質と材料の違いについては、Materialという単語を大学
の理学部が「物質」と訳し、工学部が「材料」と訳したという歴史的経緯
を述べ、構成要素で考えると、プロセスと構造と性質で成り立っているの
が物質であり、この3つに加えて性能が入ったものが材料である。また、
材料の変遷と支える技術として、物質・材料を体系的に考える際には、
材料を支える計測・造形技術・関係する理論と計算科学を取り入れて
いく必要がある。Materials Science(物質科学、材料科学)は、物理から
発展したものと化学から発展したものがあるが、さらには採鉱・冶金か
ら精錬・精製を行って材料を作るという考え方から出てきたMaterials 
Science(Materials Engineering)が存在すことなどを指摘している。

そして、まとめとして、今後のMaterials Scienceの方向としては、従来の
金属・セラミックス・ポリマーという3つの分類から離れて、ナノスケール
効果を取り入れた新しい形の材料の学を導入すること、および
Sustainability(持続可能性)というニーズから新たに材料を見直してみ
ることが重要であるというのが結論である。現実には、ナノ材料・バイオ
ミメティック材料、スマート材料が目指す材料の姿であり、重要なキーワ
ードは界面・表面、そして手法として新プロセス、計算科学ということに
なろうとしている。

2.ナノ材料

東京大学マテリアル工学科マテリアル工学専攻のホームページではマ
テリアル工学を次のように紹介している。「20世紀、「工学」は目覚まし
い発展を遂げました。 時代の要請に応えて、 「工学」は切り口や役割
の違いから多くの分野に分化し、 それぞれが専門性を高めてきました。
 しかし、21世紀を迎えた今、新しい時代に求められるのは、 それぞれ
の分野をネットワーク化する Node(結び目)としての役割を担う学問で
す。 理学、医学、農学、さらには法学から経済学まで横断的に統合化
し、 人的にも学問的にも相互アクセス可能な ネットワークを構築してい
くうえで、 Nodeの形成が重要になってきます。 さて、工学ネットワーク
におけるNodeとなる分野は? それこそが、「マテリアル工学」なのです。
 マテリアルを必要としない工学分野はないといっても、 過言ではありま
せん。 まさに、この学科・専攻は工学全分野の基盤であり、 分野横断
的な研究領域を活かして、さまざまな分野との 相互作用を生み出して
いくことが期待されています。 「マテリアル工学科・マテリアル工学専攻」
はシンボルとして掲げた design of for with materials の理念のもとに、
あらゆる工学を結ぶNodeとして、 躍進を続けていきます。 そして、新
たなるマテリアルの3コースで未来を照らし、 「統合の工学」を目指しま
す」。なお、3コースとは、A:バイオマテリアルコース、B:マテリアル環境・
基盤コース、C:情報・ナノマテリアルコースである。

3.バイオミメティック材料

生物はさまざまな材料を合成し、しかも、比較的限られた種類の材料を
組み合わせるだけで、多種多様な驚くべき機能を発揮させている。例え
ば、骨や歯のような生体硬組織は、カルシウム化合物に数%の有機組
織を複合化することで、しなやかで丈夫な構造材料へと変身する。光合
成細胞や筋肉組織のようなエネルギー変換システムや、神経のように
情報伝達機能を担う生体材料もあり、生体材料は機能性材料の宝庫で
ある。生物機能に学び、それを模倣し有効に利用することで、新しい材
料プロセシング技術が生まれることが期待される。生体内材料プロセス
の特徴は、反応が時間的・空間的に選択的に進行すること、つくられた
材料が高度に組織化された微細構造を持つことである。

高井 治名古屋大学理工学総合センター教授をプロジェクト・リーダー
とする、日本学術振興会未来開拓学術研究推進研究「バイオミメティッ
ク材料プロセシングの開発」では、バイオミメティック材料をプロセシン
グの鍵を、生物のもつナノメートルスケールでの3次元微細構造に求
めている<http://plasma.numse.nagoya-u.ac.jp/>。その「かたち」を制
御することによって、高機能材料創生プロセスの実現を目指しているが、
目標達成のため、次の2つのアプローチによって研究を進めている。

第1のアプローチは、「生体内材料プロセスを模倣するアプローチ」。生
体内で進行する分子認識反応プロセスおよび自己組織化プロセスを解
析し、その「かたち」がどのようにして現れるかを解明する。さらに、「かた
ち」をもった生体内モデル反応場を人為的に作成する手法を探索してい
る。反応場として、水溶液を用いない反応系、特に気相を経由する自己
組織化について集中的に検討を進め、工業的に有用なプロセス技術の
開発を目指している。

第2のアプローチは、生物特有の「かたち」が発現している機能を応用
し、工業的な機能材料の開発へと結びつける「生物機能を模倣するア
プローチ」。「かたち」をつくる技術をさらに発展させ、3次元微細構造の
制御された有機―無機複合材料を創生する。そして、これらバイオミメ
ティック材料のもつ分子認識機能を利用した、生体適合材料、センサー
材料、有機物質分離材料等の機能材料の開発を目指す。

生物が「かたち」をつくって機能を発揮している具体的な例としてよく知
られているのが、雨降りの日に、水滴が蓮の葉に弾かれてその底にた
まる現象である。蓮の葉は、水をはじき、その上では水は水滴となって
転がり落ち、決して水に濡れない。幾つかの植物の葉は、このような「
超はっ水性」と呼ばれる性質をもっている。電子顕微鏡で蓮の葉を観
察すると、葉の表面には小さな突起がたくさん存在している。プロジェ
クトの研究グループでは、マイクロ波プラズマCVDという方法を使って、
表面に直径0.1μm以下の微粒子を積層させて、蓮の葉と同じ様な超
はっ水性を示す材料を開発した。

4.スマート材料

温度変化や電流によって変形する形状記憶合金やピエゾセラミックスは、
スマート材料と呼ばれ、すでに多くの家庭電化製品などに内蔵して使わ
れている。スマート構造物とはこのようなセンサやアクチュエータ機能を
持っている機能性材料(スマート材料)が、構造物の中心になっている構
造物のことである。NEDOの新規産業創設型プロジェクト「知的材料・構
造システム」グループリーダーの松崎雄嗣名古屋大学教授によると、変
化する荷重や異なる要求に適応しながら、別の形態に変わったり、構造
特性を変化出来るようなものがスマート構造物であり、人工衛星の展開
するパラボラアンテナ、建築物・橋梁の地震・風による振動の抑制制御、
自動車・列車の振動・騒音制御、防音・断熱・光の透過や遮断などのた
めに個人の家の「スマート壁」、高齢者、障害者の介護に役立つスマート
用具などがスマート構造に含まれる。

東大生産技術研究所の藤田隆史教授は、部材にピエゾ素子や光ファ
イバなどのアクチュエータ/センサを組み込んで、機械や構造物に筋
肉/神経の機能を持たせた構造(スマート構造)の研究を行っている。
スマート・タイヤモジュールの開発とその自動車走行制御への応用、ス
マート材料による精密機器/精密生産設備の微振動制御、建築構造
物の風/地震応答制御などの研究である
http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/~shima/>。

大阪市立大学に知的材料工学科が設置されている。この学科では、
次世代の知的材料技術の発展に貢献できる人材の育成をめざして、
原子・分子スケールの観点から、機械や構造物に使われる材料技術ま
での広範囲の基礎的な学問を修得できるようにカリキュラムを工夫して
教育を行っているとのこと。学科の構成は、次の4分野である。
・材料知能工学:種々の機能を持つ材料を複合した新複合材料の開発
と、その材料設計ができる複合則の確立など。
・材料機能工学:金属材料中で亀裂が発生する前に電子顕微鏡観察や
アコースティックエミッションの測定によって金属材料の損傷を検出する
新技術の開発など。
・材料数理工学:材料特性の理論的モデリング手法、ミクロな特性から
マクロな物性値を推定する平均化手法の開発などの材料工学の数理
的側面の研究など。
・量子物性工学:絶縁体・半導体及び有機分子固体結晶における原子
配列と機能に関する量子論に基づいた研究。光合成色素の自己組織化
と機能、種々の物理量のセンシング、光計測技術とその応用研究など。
http://www.eng.osaka-cu.ac.jp/faculty/imat/imat.html>。

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 ■今月のレポート■
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シックスシグマ・ウエイ 実践マニュアル

1.本書の概要

シックスシグマは、現在もっとも話題を呼んでいる、成功例の豊富なビ
ジネス改善活動の一つである。本書(ピーター・S・パンディ、ロバート・
P・ノイマン、ローランド・R・カバナー著、高井紳二監訳、日本経済新聞
社発行)は、前著「シックスシグマ・ウエイ」の姉妹編である。前著では
シックスシグマを紹介し、その概要を解説した。本書はシックスシグマと
その具体的な実践法をさらに詳しく説明するとともに(前著で述べたい
くつかの重要なポイントも、第1部でまとめている)、シックスシグマ改
善プロジェクトを実行するプロジェクト・リーダーやチームにとって必要な、
各種のツールおよびステップをていねいに解説している。ステップ・バイ
・ステップ式の実践マニュアルである本書は、シックスシグマの手法を活
用して改善の必要な製品やプロセスを特定し、それらを能動的なアプロ
ーチによって改善または再設計する方法を説明している。同時に、あら
ゆる環境下でシックスシグマ・プロジェクトを実行する際に必要とされる、
重要ツールや基本的な設計テクニックを数多く紹介している。

本書の第2部では、シックスシグマを導入した組織の大多数が採用し
ているプロセス改善モデル、すなわちDMAIC―定義(Define)、測定
(Measure),分析(Analyze)、改善(Improve)、コントロール(Control )の
5段階―を詳しく説明している。各段階はそれぞれ3つの章で構成され
ているが、はじめの章はその段階における主要ステップと課題の解説、
次の章は各段階で役立つ「パワーツール」の解説、最後の章はDMAIC
を進めていくうえで、チーム活動や共同作業上の難題に対処する際の
アドバイズを説明する。

監訳者も述べているように、シックスシグマは、言葉自体は新しいもの
であっても、その内容は特別のものでなく、今までの経営品質管理手
法の集大成である。一番の違いは、10章の測定段階で紹介されてい
るシグマを求めるツールであろう。この手法によって「多様なプロセス、
製品、サービスのパホーマンス」に関する比較可能なデータが得られ、
かって「曖昧すぎてビジネス上の厳密な分析に向かない」と考えられて
いた問題も数字で把握できるようになるからだ。「比較可能なデータ」と
はシグマレベルのことであり、その計算の前提となるのが、結果を定義
しカウントする作業である。

プロセスのシグマレベルを計算するもっとも簡単な方法は、プロセスの
終点における欠陥数(一般に「プロセス・シグマ」という名称で呼ばれる)
を基にシグマを計算する。手順は、ステップ1:プロセス(測定対象とな
るプロセス)、ユニット(そのプロセスが主に生産する「モノ」)、顧客要求
の選択(そのユニットに対する主要な顧客要求)。ステップ2:「欠陥」と「
欠陥発生機会数」の定義。ステップ3:データの収集とDPMOの算出。
ステップ4:DPMOをシグマに換算する。

ステップ2で、顧客要求を基に、1つのユニットにおいて発生しうる欠陥
(遅延や紛失、サイズの違い、誤配など)をすべてリストアップする。こ
こで、一つのユニットで発生しうる欠陥が機会である。ステップ3で、プ
ロセスの終データ(ユニット数と欠陥の総数)を収集し、収集されたデー
タにおける総機会数(ユニット数×機会数)を求める。次にDPMO(100
万機会当たりの欠陥数で、欠陥数÷機会総数×106)を計算する。最
後にステップ4で、簡略された概算表を用いて、DPMOからシグマの推
定値を求める。

2.シックスシグマのツール群

以下、本書の各段階で取り上げているパワーツールを簡単に紹介する。
第7章の「定義」では、AからDまでの各パートで、次のようなツールを
紹介している。パートA:チームの編成・管理のためのツール、パートB:
顧客要求を特定するためのツール、パートC:高次のプロセスマップ作
成、および調査対象となるプロセスステップの詳細なフローチャート作り
に役立つ、SIPOCなどのツール、パートD:定義作業を完了させるため
の2つのチェックリスト。

第10章の「測定」で解説しているツールは、測定段階における次の2
つの重要な作業を遂行するのに役立つ。A:どんなデータを集めるかを
決め、それを実際に収集する。B:欠陥データを活用して、測定基準と
なるシグマレベルを決定する。また、次の2つのアイテムについても説
明している。C:測定作業終了のためのチェックリスト、D:高度なシグマ
ツール。

DMAICの分析段階は、次の2つの活動で構成されている。データ分析
:収集されたデータから、パターン、傾向、その他の相違点を発見し、そ
れによって欠陥の原因に関する仮説を提案、支持、棄却する。プロセス
分析:顧客要求に対応している既存の主要プロセスを詳しく調査し、サ
イクルタイムや再作業、作業中断時間、および顧客に付加価値を提供
していないステップを特定する。第13章で説明しているツールは、上の
2つの分析に分類された後、さらに次の3つのグループに分類される。
1.検討:偏見を持たずにデータやプロセスを調査し、何が読み取れるか
を確認する。2.原因に関する仮説の提案:新しい知識を活用して、もっ
とも疑わしい欠陥の発生原因を突き止める。3.原因の検証または排除:
データや実験などのプロセス分析ツールを活用して、潜在的原因のう
ち問題の発生に大きく影響しているものはどれかを検証する。

改善段階で解説するツールは、創造的なブレーンストーミングと綿密な
プラン作りの両方を支援し、創造から現実への移動をスムーズにしてく
れるものだ。第16章でとりあげる各ステップは次のとおりである。1.独創
的な解決策を考案する(チャネリング法、アンチ・ソリューション法、類推
法、チェーンレター法、掲示板法)。2.解決策の原案を煮詰める(ツリー・
ダイアグラムなど)。3.解決策を分析・選択する(効果・労力マトリックス、
評価基準・意思決定マトリックス)。4.解決策を試験的・本格的に実施す
る(フォースフィールド分析、フローチャート、ガントチャート、ツリー・ダイ
アグラムなど)。

コントロール活動には4つのポイントがある。1.規律の確立、2.プロセ
スの文書化、3.継続的なプロセス測定、4.完了チェックリストの活用。
規律の確立を支援できるツールはない。一方、他の3つに関しては極
めて具体的なツール(各種チェックシート、ワークシート、管理図、プロ
セス管理チャート)が存在する。どのツールも、次のような概念をベース
にしている。プロセスマップ(フローチャート)を使って業務手続を文書
化する。データを使って成果を監視する。潜在的な問題に対し、事前に
予防計画を立てる。作業の実施に当たり、具体的な任務を各人に割り
当てる。これらの原則は何十年も前から品質改善活動に取り入れられ
てきたものだが、シックスシグマの特徴は、このような概念を業務上の
実用的なツールに反映させ、現実に機能させている点である。

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