「機械部門」対策

【選択科目 II】

◆令和5年度機械部門「機構ダイナミクス・制御」試験問題

工作機械を使って機械部品の大量生産を行っている機械工場がある。そして工作機械を用いた機械加工において不良品が多数発生しており、その発生原因が加工時に発生する有害振動によるものである可能性が高いことが明らかになった。そこで、この有害振動を抑制して不良品発生を低減するため、あなたは振動の専門家としてプロジェクトチームに参加することとなった。このような状況において、下記の内容について記述せよ。なお、解答に当たっては、不良品が発生している製品の加工設備を設定し、最初に明記すること。

（1）この有害振動の詳細な原因分析とその対策案策定のために検討すべき内容について述べよ。

（2）前問（1）の原因分析とその対応策策定に必要な手順と、それぞれの段階において留意すべき点、工夫を要する点を述べよ。

（3）振動低減対策の責任者として、業務を効率的、効果的に進めるに当たり、共に業務を実施する関係部署・関係者との調整方策について述べよ。

【通信教育添削問題】

多品種少量生産を行う生産工場において、新規に加工機を増設したところ、それまで発生したことがなかった有害な振動が発生し、不良品を作り込む事態となったため、全ての生産がストップした。これを受けて、あなたはこの生産ラインの技術責任者として早期に事態の収拾を行うとき、下記の内容について記述せよ。

（1）この製品と、生産ラインの具体的な構成を想定した上で、この振動問題を解決するために遂行すべき事項を多面的に述べよ。

（2）（1）で挙げた事項のうち振動源特定までの事項について、具体的に進める手順を列挙して、それぞれの項目ごとに留意すべき点、工夫を要する点を述べよ。

（3）業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策について述べよ。

◆令和5年度機械部門「流体機器」試験問題

コストや設置面積等の要請から、流体機器の更新時に機器のサイズを既存の機器より小さくすることを求められることがある、あなたは、自社製品の流体機器更新の開発担当責任者として、占有体積を従来の７割以下にした機器を開発することになった。ただし流体機器の性能は従来と同じに保つことが条件である。対象とする流体機器を挙げ、下記の内容について説明せよ。なお原動機、電動機など流体機器に直接関係しない機器・部品については小型化を考えなくてもよいものとする。

（1）対象とする機器について簡潔に説明するとともに、調査、検討すべき事項とその内容について説明せよ。

（2）業務を進める手順について、留意するべき点、工夫を要する点を含めて述べよ。

（3）業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策について述べよ。

【直前模擬試験問題】

現在、小児用補助人工心臓、感染対策用可搬式クリーンブース、小型無人機（ドローン）に使用するための超小型ターボ機器（遠心式ポンプ、ファン、ブロワ、プロペラ）の開発が求められている。これらの超小型ターボ機器は、流量、揚程（風量、風圧）を維持しながら、小型化することが必須である。（⇒小児用補助人工心臓は、流量は小児にあわせて小さくし、揚程は大人と同じ能力を維持する必要がある。）

今回、あなたは、担当する流体機器の超小型機を開発、設計するプロジェクトの責任者を担当することになった。この業務を進めるに当たり下記の内容について記述せよ。

（1）あなたが担当する流体機器を選定し、調査、検討すべき事項とその内容について説明せよ。

（2）業務を進める手順を列挙して、それぞれの項目ごとに留意すべき点、工夫を要する点を述べよ。

（3）業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策について述べよ。

◆令和5年度機械部門「加工・生産システム・産業機械」試験問題

品質管理で用いられる工程能力指数について、その定義を説明し、2つの計算方法とそれらの使い方を示せ。

【直前模擬試験問題】

設備・人・材料・加工方法など、全ての要因の影響を含めたときの品質的能力を表す工程能力指数には、CpとCpkがある。ここで、Cp及びCpkを求める計算式をそれぞれ示せ。次に、あなたが考える機械製品または部品を明記して、その生産ライン（現在Cp=1.00とする）において、工程改善後の目標値をCp＞1.33であるとして、予め調査・検討すべき項目を２つ挙げ、それぞれの課題及び解決策を述べよ。

ただし、工程改善策は、生産プロセス変更、レイアウト変更、個別設備の改造、部分的に新規設備の導入、作業員再配置からいずれか１つを選ぶこととする。ただし、生産ライン全体の入替えは不可とする。

◆令和4年度機械部門「機械設計」試験問題

回転体と固定部の間に設置され、異物の侵入を防止したり、内外部の気体や液体などの流体が漏れ出て圧力が変化することを防いだりする密封構造（シール構造）を3つ挙げ、それぞれの特徴、使用上の注意点を述べよ。

【通信教育添削問題】

以下に示す密封装置（シール）の中から３つを選び、その用途と特長（長所）についてそれぞれ述べ、製品例を示せ。

Ｏリング、オイルシール、ラビリンスシール、液状ガスケット、磁性流体シール、

Xリングメカニカルシール

◆令和4年度機械部門「熱・動力エネルギー機器」試験問題

再生可能エネルギーの電力貯蔵として水電解による水素製造が注目されている。温度の異なる水電解技術を2種類挙げ、それぞれの特徴を説明せよ。また、それらの水電解技術１つを選んで再生可能エネルギーの電力を水素として貯蔵し再度電力を取り出すまでの総合効率を具体的数値で示し、二次電池による電力貯蔵と比較せよ。

【通信教育添削問題】

CO₂排出抑制で注目される水素燃料について、特徴、効果および製造方法を述べ、活用に向けて技術的課題を述べよ。

【選択科目 III】

◆令和4年度機械部門「流体機器」試験問題

既設の流体機器の維持管理向上のためにIoTの活用が進められている。IoT化を進めるためには対象となる流体機器から維持管理に必要な情報を抽出する必要があるが、そのためにはさまざまなセンサを含む計測機器を用いて現地データを測定する必要がある。このような状況を踏まえて、流体機器分野の専門技術者としての立場で、以下の問いに答えよ。

（1）IoT化の対象となる既設の流体機器を１つ挙げ、センサを含む計測機器を新たに取り付けて、現地測定データを取得するうえでの課題を技術者としての多面的な観点から３つ抽出し、その内容を観点とともに示せ。

（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、重要と考えた理由を述べ、その課題の解決策を複数示せ。

（3）前問（2）で示したすべての解決策を実行したうえで生じる懸念事項への専門技術を踏まえた対応策と、生じる波及効果を示せ。

【通信教育添削問題】

流体機器は、ポンプ、圧縮機、タービンに代表される、様々な産業機械に対し移送、駆動、潤滑、冷却するための流体を供給する主要機器であり、それが「産業の心臓」と言われる所以である。そのため、これらの流体機器が故障や破損により停止や運転不能になることは、大きな問題であり、ICT、IoTを利用した「運転管理」、「維持管理」を行うシステムの導入が求められている。一方、これだけでは、流体機器「運転」、「維持」の現在状況からの判断になり、将来状況を判断することは難しい。そこで、流体機器を含む産業機械のデジタルツインモデルを作成し、そのモデルに流体機器「運転」、「維持」の現在状況を取り込み、将来状況を判断、予測することで、「運転管理」、「維持管理」に要する費用、時間を削減することが求められている。

（1）流体機器を含む産業機械を選定し、ICT、IoTを用いて「運転」、「維持」の情報を収集し、デジタルツインモデルで「運転管理」、「維持管理」を行うことに対し、多面的な課題を３つ抽出し、分析せよ。

（2）抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

（3）解決策に共通して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。