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技術士の技事録

新米技術士が、IT技術動向・高度資格試験対策等、現役SE向け情報を発信します。

ST H26秋 午後Ⅰ 問4

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建設機械の新機能の開発に関する次の記述を読んで,設問1〜3に答えよ。

 X社は,建設機械メーカであり,地面を掘削する油圧ショベル,及び掘削した土砂を運搬するダンプトラックが主力製品である。これらの大型の建設機械は,海外の油田,化学プラント建設現場などの大規模な建設現場で,建設前の土地造成,及び建物の土台を作る基礎工事に使用されている。

〔建設業界の状況〕

  • 大規模な建設現場では,総合建設業者(以下,ゼネコンという)が発注者から各種の土木工事・建設工事をまとめて請け負い,建設工事会社に工事を発注する。その際,ゼネコンは建設機械の準備,建設工事会社間の調整を含めた進歩管理など工事全体の取りまとめを行う。
  • 高価な建設機械が多い上に,特殊な用途の機械は使う頻度が少ないことから,一般に,ゼネコンは建設機械を購入せずに,レンタル会社から期間契約で借り受ける。一方,レンタル会社は,建設機械のレンタルスケジュールを管理するとともに,期間契約で貸し出す建設機械の保守を建設機械メーカに委託し,レンタル期間外に保守を済ませている。
  • 他の業界と比べて,労働生産性が低いとともに,労働災害が多く,改善が進んでいない。またここ数年,建設業界の労働人口が減少する傾向にあり,作業員不足が深刻な問題となっている。

〔X社の現状と方針〕
 建設業界のこのような状況に加えて,X社では製品販売数が伸び悩んでいる。さらに,不定期に発生する保守に対応するために多くの社員を海外に常駐させていることから,コストが増加し,業績が悪化している。そこでX社は,現在の社員数を維持した上で,次の方策によって業績の回復を図ることにした。

  • 主力製品である大型の建設機械に有効と考えられる。工事そのものの自動化技術を他社に先駆けて開発し,新たな機能として製品に組み込むことによって,製品販売数を増やす。
  • 保守形態を見直すことによって,海外に常駐する社員を減らす。
  • 国内にあるX社の施設でできる業務は,なるべく海外から国内にシフトする。

〔建設機械に関する海外市場の調査結果とその分析〕
 X社は,新たな機能の開発に当たり,建設機械に関する海外市場の調査を,関係する建設工事会社,ゼネコン及びレンタル会社に対して実施した。その結果,次のよ うな問題があることが判明した。

① 建設機械を操作する作業員(以下,オペレータという)が不足している。オペレータの確保,育成が思うように進まない。

② 寒暖が厳しかったり,日照時間が短くなったりすると,作業効率が落ち,工期が長くなり,費用がかさむ。

③ オペレータが建設機械から転落したり,作業員が建設機械と接触したりするなどの労働災害が多い。

④ 工事期間を短縮するために,資金を投入して建設機械とオペレータを増やしても,作業現場において建設機械同士が相互に干渉し,狙った効果が現れなかったり,逆効果となったりする場合がある。

⑤ 建設機械の総レンタル費用を低減できる工事計画が容易に立案できない。

⑥ 日照時間,気温,天候などを考慮し,地域ごとに多段階のレンタル費用を設定している。しかし,工事に適さない季節は,レンタル費用を低く設定していても利用率は上がらない。

⑦ 建設機械の保守を開始してから交換部品を取り寄せて修理を行うので,建設機械の不稼働時間が長かったり,代替の建設機械の引当てが間に合わなかったりして,建設機械のスケジューリングがうまくいかなくなる場合がある。

 X社のITストラテジストであるY氏は,海外市場の調査結果①〜⑦を分析し,新たな機能をもつ建設機械を開発することとした。そのためにY氏は,システムアーキテクトのZ氏に,次の事項に対する新たな機能の実現方法を検討するよう依頼した。

  • 安全に作業できる環境にいる複数人のオペレータが,1人当たり最大10台の建設機械を同時に動かせるようにする。
  • 日照時間,気温,天候などに左右されずに,24時間作業が行えるようにする。

〔新たな機能の検討〕
 Z氏は,Y氏から依頼された新たな機能の実現方法の検討結果を次のようにまとめた。

(1)システム全体の機能は,3次元CADデータ化した工事図面データ(以下,3DCADデータという)などを基に,“工事開始”,“緊急停止”など,オペレータの簡単な作業指示で建設機械を動かせる自動稼働システムとする。

(2)建設機械に3DCADデータを送信し,作業指示を出すシステム(以下,センタシステムという)を搭載した,冷暖房完備の車両(以下,施工管理車という)を用意する。

  • センタシステムは,3DCADデータを格納するサーバ,建設機械に作業指示を出す操作盤,各建設機械の工事状況と工事エリア全体を確認するためのモニタ及び無線通信装置で構成する。
  • 工事に先立ち,オペレータは施工管理車に乗ってセンタシステムを操作することによって,各建設機械へ担当工事エリアの3DCADデータを送信する。
  • オペレータは,工事の状況をモニタで確認しながら操作盤を操作することによって,各建設機械に無線で作業指示を出すことができる。

(3)建設機械には,工事後の形態を表す3DCADデータと現在の工事中の形態を表すデータとを比較し,自律的に工事を進めるシステム(以下,自律システムという)を搭載する。

  • 自律システムは,自機の位置を測定するGPS,現在の工事中の形態を計測する3Dレーザスキャナ,現在の工事中の形態を撮影する3Dカメラ,データをセンタシステムと送受信する無線装置で構成する。
  • 1台の油圧ショベルと複数台のダンプトラックが連携し,ダンプトラックは,油圧ショベルの運転を止めないように,指定された場所に土砂を運び,戻ってくる。

(4)建設機械同士が一定距離以内に接近した場合は,自動で停止するよう制御する。

(5)建設現場で複数の建設機械が同時に作業を行えるようにする。そのために,建設機械間の工事エリアを一部重複させ,自律システムで建設機械相互の位置関係を認識し,一定の距離を保ちながら工事を進められるように制御する。

(6)建設機械の保守機能として,運転状態の監視結果と過去から蓄積した保守データによって故障を予見し,必要な部品の交換,修理などを行う状態監視保全を取り入れる。

 

 Y氏は,Z氏の報告を受け,インターネット経由で,状態監視情報を含む稼働データを建設機械からX社が直接受信する機能,及び3DCADデータをX社から建設機械に直接送信する機能についても検討するようZ氏に依頼した。
 Y氏は,新たな機能を組み込んだ製品を早期に開発すべきであると考えた。しかし,その一方で,Z氏が検討した実現方法のうち,完成までに長期間掛かるものについては,後からソフトウェアを追加し,機能の向上を図ることにした。

〔新たな機能を組み込んだ製品の事業計画〕
 Y氏は,新たな機能(1)〜(6)を組み込んだ製品を更に活用するために,次のような事業計画を考えた。

  1. 新たな機能のシミュレーションシステム
     新たな機能を組み込んだ製品の開発・市場展開に先立ち,建設機械を何台準備し,どのような順番で工事を進めるのが効果的かを,工事図面を基に試算するシミュレーションシステムを作る。シミュレーションシステムには,次の二つのモードをもたせる。
    • 工事期間優先モード:工事期間を短くするには,どの建設機械をいつ,何台準備し,どのような順番で工事を進めるのが効果的かを試算する。
    • 工事費用優先モード:工事費用を最小とする経済的な建設機械のレンタルスケジュールを試算する。
     当面は,工事費用優先モードが多く利用されると予測されるが,新たな機能を組み込んだ製品が広く普及すると,利用が減ると考えている。
  2. 事業形態
     新たな機能を組み込んだ製品を広く普及させるためには,工事図面を3DCADデータ化する技術要員と,建設機械の保守要員の確保が重要である。X社の事業として,X社が請け負う形態,X社が教育を行う形態及び現地の会社に事業を委託する形態のそれぞれを検討した結果,次の形態とする。
    • 工事図面を3DCADデータ化する技術は,X社が請け負うこととした。その理由は,工事図面のデータを社内に蓄積することが有効と考えたからである。
    • 保守事業は,現地の会社に委託することとした。その理由は,状態監視保全を取り入れ,X社が状態監視情報を基に判断することによって,保守に先立って交換部品を手配したり,あらかじめ保守に要する期間をレンタル会社に連絡したりすることができるからである。

 

設問

設問1

 〔建設機械に関する海外市場の調査結果とその分析〕及び〔新たな機能の検討〕について,(1),(2)に答えよ。

(1)問題①,④,⑦を提起した事業者を,それぞれ,建設工事会社,ゼネコン及びレンタル会社から選んで答えよ。

(2)X社の開発する新たな機能は,建設業界に関わるどのような問題を解決することを狙ったものか答えよ。

 

 

解答例

(1)①建設工事会社 ④ゼネコン ⑦レンタル会社

(2)・作業員不足
・低い労働生産性
・労働災害が多い

解説

(1)

(2)

 

設問2

 〔新たな機能の検討〕について,(1),(2)に答えよ。

(1)Y氏が,後からソフトウェアを追加し,機能の向上を図ることにした機能を,40字以内で述べよ。

(2)Y氏が,インターネット経由で,稼働データを建設機械からX社が直接受信する機能の検討をZ氏へ依頼した目的は何か,45字以内で述べよ。

 

 

解答例

(1)・建設機械相互の位置関係を認識し,一定の距離を保つように制御する機能
・運転状態の監視結果と蓄積した保守データから故障を予見する状態監視保全機能

(2)保全に必要な稼働データを取得し,レンタル会社や現地の保守会社に情報を提供する。

解説

(1)

(2)

 

設問3

 〔新たな機能を組み込んだ製品の事業計画〕について,(1)〜(3)に答えよ。

(1)状態監視保全に基づく情報をX社から受け取ることによって,レンタル会社ができるようになることを,45字以内で述べよ。

(2)新たな機能を組み込んだ製品が広く普及した場合,工事費用優先モードの利用が減るとY氏が考えた理由を,40字以内で述べよ。

(3)工事図面のデータを社内に蓄積することが有効とY氏が考えた理由を,35字以内で述べよ。

 

 

解答例

(1)代替の建設機械を事前に手配することで,建設機械のレンタルスケジューリングができる。

(2)建設工事に適さない季節がなくなり,レンタル費用の差が小さくなるから

(3)蓄積したデータを分析し製品開発に役立てることができるから

解説

(1)

(2)

(3)

IPA公開情報

出題趣旨

 出題趣旨ITストラテジストには,市場動向を分析し,自社の保有技術を把握した上で,新たな製品戦略を立案したり,事業を企画したりする能力が求められる。
 本問では,建設機械の新製品開発を題材に,市場の状況と自社の方針を踏まえた上で,新たな製品に組み込む機能を検討したり事業を企画したりする能力を評価する。具体的には市場調査の分析,新たな機能の検討,事業企画の展開について問う。

採点講評

 問4では,建設機械の新機能の開発について出題した。題意や状況設定はおおむね理解されているようであった。
 設問1では,市場調査の分析について解答を求めた。正答率は高く,よく理解されているようであった。設問2では,新たな機能の検討について解答を求めた。(1)では,後からソフトウェアを追加することによって機能の向上を図る機能について解答を求めた。おおむね理解されていたが,新たな建設機械の基本動作となる機能を記述した解答も一部に見られた。
 設問3では,事業計画について解答を求めた。(2)では,シミュレーションシステムのモードの特徴をよく理解できていない解答が多く見られた。
 市場の動向を分析し,自社の状況と方針を把握した上で,新機能提案,事業計画策定ができるITストラテジストとしての能力を高めてほしい。