00:02
はい、こんにちは、りびぃです。今回も、「もの技ラジオ」をやっていきたいと思います。
このラジオは、生産設備の現役設計者である私、りびぃが、
ものづくりや技術に関して日々感じていることや考えていること、また面白そうなトピックについて皆さんにお届けする番組となっております。
大学勉強の意義
今回のテーマなんですが、「設計やるのに大学の勉強って意味あるのか?」ですね。
これ、なんかちょいちょい聞きません?
機械系を専攻した方とかは、大学に行ったら4力っていうのをやって、
4力っていうのは、材料力学、機械力学、流体力学、熱力学、やったりして、
みんな単位を取るのに必死だったりとかって方も多いと思うんですよ。
その4力の必修プラス、あとは自分が興味がある分野とか、
あとは自分が専門としている分野についての授業、単位を取って、
卒業単位になるようにして卒業します、みたいな感じですよね。
さらには、就活の募集資格とかって見ると、
例えば設計の正社員として働くためには、
少なくとも理系系の大学出てないといけませんとか、
もっと言うと機械系の分野についての専攻を取ってないといけませんとか、
大学に行ってて、かつ大学で勉強していることが、
設計やる人の前提ですよ、みたいな、多いと思うんですよ。
なんですけれども、いざ設計の仕事を作るために企業に行きましたとなった後で、
大学レベルの知識使ってますかっていうところが、
ちょいちょい時代に上がると思うんですよね。
皆さんどう思いますか。
これについて、自分なりに考えてることとか、
自分なりの意見っていうことを発信していきたいと思いますので、
ぜひ最後までご覧ください。
では本題へ参りましょう。
まず結論なんですけれども、
自分は設計やるのに大学の勉強の意味あるかっていうと、
これはあると思う派ですね。
そうなんですよ。
まず最初に業界の話は置いといて、
物作りをしたいんだ、設計をやりたいんだっていうことだけで考えると、
4力って割と意味あるんですよね。
っていうのも、例えば大学3年生、大学4年生です、
あるいは修士1年、2年ですっていう、
そういう人がこれから自分のキャリアどうするか考えるときに、
4力の基礎のレベルでもいいので、
そこをしっかりやっとくと、
どこの業界ってもあんま困らないですね。
その設計業務ですごい、
全くついていけないっていうことはほぼないんじゃないかって思いますね。
自分の就活の時の話をすると、
実は自分、もともとFA業界なんて知らなかったんですよ。
行くつもりもなかったし、知らなかったしっていう感じなんですよ。
自分はもともと航空整備士になりたかったんですよ。
航空整備士って羽田空港とかの近くで、
飛行機が羽田空港とかに着陸して、
お客さんとかがみんな降りた後に、
補修メンテとかをするみたいな、
そういうエンジニアいると思うんですけど、
それになりたかったんですよね。
なんですけど、就活でことごとく惨敗しまして、
そうなんですよ。
就活で一番理想的なのって言うと、
こういう業界に僕は行きたいんです。
私は行きたいんです。
そのために逆算をして、こういうことを勉強して、
こういう体験をして、そういうのがあって、
うまくそれが就活の面接のときとかにマッチして、
自分が行きたかったとおりに行けましたっていうのであれば、
それは本当に素晴らしいことだとは思うんですけど、
みんながみんなそうじゃないと思うんですよ。
自分なんかジャルとアナ落ちた時点で、
もう行きたいところが全消滅しちゃったわけなんで、
その職業にあなたはなれませんってなっちゃったんですよね。
そうなった途端に、
どうその仕事を見つけるかなんですけど、
自分が何をしたいかよりも、
とにかく仕事を見つけなきゃみたいな感じで、
そういう人もいると思うんですよ、自分みたいに。
で、そうなったときに、
どこの業界行っても設計ある程度できるよねっていうのは、
それはそれで大事だとは思うんですね。
よく潰しがきくなんて言いますけれども、
そういう意味では大学の勉強を一通りやっておくっていうのは重要かなと思います。
4力の利用状況
ここからはFA業界に限った話をするんですけれども、
FA業界、自分はずっと機械設計やってましたけど、
機械設計でこの4力を使うかっていうと、
それは使うやつ、使わないやつって当然色は出ますよ。
特に4力の中で使わないものって言ったら、
熱力学ですかね。
熱力学といえばオットーサイクルとかカルノーサイクルとかありましたよね。
それからエンタルピーとかエントロピーとかあったと思うんですけど、
多分皆さんの中には懐かしいなって思う方もいるんじゃないかと思いますけど、
そういうのあったかと思うんですよ。
それをFAの普段の業務で使うかっていうと、
まあ使わないんですよね。
ギリ使うとしたら熱力学というよりも電熱工学って感じですかね。
例えば放熱フィンの設計とか、
その放熱性能とかを評価するとかってなったときに、
その電熱工学の知識はあると便利だったなっていうのはありますけれども、
割と開発とかそっち系かな。
開発と設計って紙一重みたいなとこありますけど、
そっち系だったら使うことがあるかもって感じですね。
逆に一番使うの何かっていうと材料力学ですよね。
材料力学でたわみの計算とか、
引っ張り応力、圧縮応力の計算というか概念というか、
そういうのが必要ですし、
あとは強度計算するときとかで応力の計算とかね、
するときにもとある材料の強度応力がいくつで、
今自分が想定している設計だとどれぐらいの応力が発生するかなみたいな、
そういうのは結構使うので、材料力学は結構大事かなとは思います。
一方で流体力学と機械力学については、
これはプロジェクトによりけりっていう感じですかね。
プロジェクトによって使ったり使わなかったりみたいな、
そんな感じかなと思います。
例えば配管の設計しますとかってなると、
流体力学使う必要あるよねってなるし、
そのポンプの選定だとか、
あとは配管の圧力損失どんなもんかとか予定とかいろいろ考えてとか、
そういうときに流体力学のベーシックなところの知識っていうのは必要かなっていうのはありますし、
乱流がどうのこうのっていうのはさすがに使わないですけど、
あとは機械力学ですけれども、
歯車の計算とかは使うかなくらいですよね。
その歯数×モジュールでピッチ円直径を基にして、
歯車の配置を考えるとかは使うっちゃ使うかなって感じですかね。
あとはリンクとかカムとかになってくるんですかね。
ただカムはカム曲線の設計とかっていうレベルになると、
昔の方とかだとやってたと思うんですけど、
今はやってる人ほぼ見ないんですね。
っていう感じかな。
それから機械力学って言ったら、
あとは振動とか強振とかそういうのがあると思うんですけど、
振動強振はですね、設計でどうだろうな振動振るいとか、
台車の設計とかその辺やる人であれば使うのかもしれないですけど、
そうじゃない限りはあんま使わんかなっていう感じですかね。
っていうのがFA業界でございます。
なのでまず4力を使いますっていう意味で、
大学の勉強っていうのは必要だとは思います。
大学レベルの学びの必要性
ただ設計やるのに大学の勉強の意味ないっていう人の多くは、
そういうことを言いたいんじゃなくて、
おそらく一番言いたいのって、
例えば設計で何か計算しないといけないです、
何か考えないといけないですっていう風になった時に、
大学で単位を取るためのテストで散々微分方程式がどうのこうのとか、
ベクトルがどうのこうのとか、
あとは行列計算があったりとかってやったと思うんですけど、
それ使わなくねっていうことだと思うんですよ。
要するに設計で使う計算といえば、
資則演算とかべき乗とかまたサインコサインタンジェントぐらいだし、
それって別に大学の勉強なくても、
高校物理の範囲というか高校数学の範囲でいけないっていう感じですね。
多分これを言いたいんだと思うんですよ。
なんですけど、それを踏まえた上でも、
自分は大学レベルの勉強っていうのは設計では意味があると思ってます。
ただこれを誤解しないでほしいのは、
大学に行ってるか行ってないかの話じゃなくて、
大学レベルの勉強をしてるかしてないかの話なので、
例えば俺大学行ってないんですけどっていう人もですね、
職場で知らず知らずのうちに大学レベルの勉強をしてたとか、
OJTで学んだとかであれば、
それはそれで大学レベルの勉強をしたという話でちょっといてほしいんですけれども、
そういう話を踏まえた上でも、
自分は大学レベルの勉強は必要かなと思います。
どういうところっていうとですね、
定常状態と過渡状態の理解
自分が個人的にここだなって思ってるところの大きなところの一つが、
大学レベルの勉強をしてるかしてないかで、
話が通じる通じないっていう部分があって、
それどこかっていうと、
定常状態の話なのか過途状態の話なのかっていうところの議論ですね。
ここで大学レベルの勉強をしてない人って、
定常状態は理解できるんですけど、
過途状態っていうのが理解できないんですよ。
過途状態って何ですかっていうと、
例えばですけど、
吸着パックってあるじゃないですか。
真空引きしてワークをつかみますっていう、
その吸着パッドですよね。
この吸着パッドでワークをつかんで、
ある部分まで運びますっていう風になったときに、
そういうものを設計するときにどうするかっていうと、
まず真空引きする圧力があって、
それから吸着パッドを何パイのやつを使いますかっていうところから断面積を出して、
それの掛け算によって真空引きしたら、
どれぐらいまでの重量のワークが持てますっていうのが出るじゃないですか。
自分の運びたいワークの重量っていうのがこんぐらいだから、
この吸着パッドはOKなのかNGなのかっていうのが、
そういう流れで設計すると思うんですけど、
真空引きしたらいくらの圧力が出ますっていうのは、
これは定常状態の話なんですよ。
要するに、これ以上真空引きできませんっていうところまで引き切ったら、
その圧力が出ますっていう話なんですよね。
ただ、真空引きを開始した瞬間に定常状態に達するわけではないんですよね。
特にエアーなんて応答性が悪いなんて言われてますから、
例えば吸着パッドで吸引開始っていう風にしても、
最初は吸着パッドの中って位置欠圧なわけじゃないですか。
その位置欠圧のところから真空が引かれて、
徐々に吸着されていくようになるということですよね。
目標としての圧力になるまでに、
どれぐらい時間を見とくかっていうところを見とかないといけないんですけど、
真空引きの目標値から今の圧力までの差が大きければ大きいほど、
吸引速度って上がっていくと思うんですけど、
その差が徐々に縮まるにつれて、吸引速度って遅くなってくるんですよね。
そういうの、カタログ見ると時計数っていうので評価できますけれども、
これが過渡状態の話なんですよ。
じゃあなんで過渡状態が大事なのかっていうと、
真空引き、目標値に達するまでずっと真空引きをしてて、
それでサイクルタイム間に合うのって話なんですよ。
特に真空の経路が長かったりとかすると、
真空引きするのに時間かかったりするので、
最終的な吸着力っていうのは足りてたとしても、
タクトが間に合わないわけですよ。
じゃあということで、1個の吸着パッドを使った場合だと、
そんな定常状態になるまで待ってたらサイクルタイム間に合いませんよっていう場合、
どうするかっていうと、
例えばですけれども、吸引する系統、真空系統をもう1系統用意して、
そこからも吸着パッドを2個とか3個とかに増やして、
それでワークを吸着するっていうね、
そういうのも必要なんじゃないのっていうところとかが、
これが過渡状態を理解できてるかどうかだと思うんですよ。
これは大学の勉強でいうと微分積分の話にはなってきて、
ある時点の真空圧いくらですかっていうのは、
それは時間の関数ですよねっていう話なんですよ。
っていうのが大学レベルの勉強してるかしてないかで、
スッとそういうことかって入るか入らないかが全然変わってくる。
衝撃荷重の計算の難しさ
続いて、大学の勉強してるかしてないかの差が出てくるところの2つ目として、
自分大手で設計元々してたんですけど、
設計してるときにちょいちょい周りの上司とかいろんな人からですね、
衝撃荷重とか衝撃の計算ちょっとやりたいんだよねって聞かれるんですよ。
教えてくれってどういうことですかって聞くと、
自分がとある部品を設計してますと、
その部品を仮に何かぶつかっちゃいましたってなったときに、
自分が設計した部品が壊れないかどうか、
許容応力以下になるかどうかを基準を計算したいんだよねって、
Excelとかで計算で求めたいんだよねって言われるんですけど、
それは厳しいですねって大体言うんですよね。
衝撃荷重について初めてなるといったら、
大学というよりも高校物理だと思うんですけれども、
力積と運動量のところで出てくるんですよね。
運動量の変化が力積になりますよと、そういうことですよね。
衝撃荷重を求めるためにはっていうので、
運動量の変化を時間で割ったら力で出てくるんですけれども、
これ結構難しいのが、
まず時間をいくらで設定するかっていうのが難しいですよね。
衝撃荷重で力が加えられている時間って本当に一瞬なので、
その一瞬っていうのを数字でどう表現するかって、
なかなか難しいじゃないですか。
ぶつかったもの同士の材料特性っていうんですかね、
それによっても全然変わってきますし、
反発係数のところですけれども、
例えば固いもの同士がガンってぶつかったら、
本当に一瞬でパンって離れると思うんですけれども、
その一方である程度弾力のある材質がぶつかると、
固いもの同士がぶつかった時よりは時間が長いんですよね。
それを正確に数字として入れるのってだいぶ難しいと思うんですよね。
もう一つ難しいかなって思うのが運動量のところなんですけど、
運動量の変化って運動量の後から前を引くっていう、
そういうものですけど、
運動量の後のところが特に難しいんですよ。
これ何が難しいかっていうと、
運動量の後の速度っていうんですかね、
この速度が何歩ですかっていうのが難しいんですよね。
例えばよく高校物理で出てくる野球の例に例えると、
ボールが飛んできましたと、
バットでパンって当てたら、
どっち方向にどれぐらいの速度で飛びましたって、
これは分かりやすいんですけど、
ただボールがある程度軽いから予測がつきやすいんだと思うんですよ。
その一方でボールがトラックだったらとか、
すごい重量物だったらって考えた時に、
バットで当てたことによって、
どれぐらい速度が落ちるかとかなんてめちゃくちゃ見当つかなくないですかね。
それでも何とかしてくれとかって、
何なら君担当としてもやってほしいんだみたいな、
そこまで言われたので、
えーってなって、
これは自分じゃ収集つかないと思って、
解析専任者のところまでしょうがないから行って、
そこの課長さんが出てきてくれて、
今こういう状況なんですけれども、
何とか評価する方法ってないんですかねって聞いたら、
いやもうこれテストするしか無理だよって言われて、
それはそうですよねっていう話になりましたね。
っていうところがわかってくれないんですよ。
っていうのがありますね。
トルク計算の誤解
最後この大学レベルの勉強してるかしてないかで、
話が通じる通じない出てくるところなんですけど、
これはトルクの計算間違えてる人結構多いなっていうのは思いますね。
トルクの計算方法で言うと皆さんご存知だと思いますけど、
そのレバーがあったときにレバーに対して
加えた力と軸心までの距離ですよね。
それの掛け算でトルクって求められますよね。
これはこれでいいんですけれども、
この式の扱い方っていうのかな、
それを勘違いしてる人をちょこちょこ見るんですよね。
前あったのが確か同期だったと思うんですけど、
レバーのところにハンドル付けて
人間の手でぐるぐるぐるぐる回すような
そういう軸を設計していたのかな。
昔のかき氷器みたいな、あんな感じですよ。
そういう軸でぐるぐるぐるぐる回してるときの軸あるじゃないですか。
その軸がねじれトルクかかったときに
強度的に持つかどうかっていうのを見てほしい。
見てほしいって言われたんですよ。
ちょっと計算を見てほしいって言われてみたらですね、
ぐるぐるぐるぐる回ってるときの通常状態の計算だって言ってたんですけど、
例えば20ニュートンとかでレバーに力をかけましたってなったときに
こういうふうな計算だと思うとかって書いてあるんですけど、
そもそもその軸動いてるんでしょって。
動いてる時点で20ニュートン多分かかってないでって言ったんですよ。
20ニュートンかけるレバーの長さのトルクがかかる状況っていうのは
軸がこじったりとかなんとかして軸が回転しなくなりました。
にもかかわらず20ニュートンの力でガッと力かけちゃいましたっていうときの
トルクやでって言ったんですけど、そこが話通じなかった。
大学の勉強の重要性
普段モーターのトルク計算とかしてる人だったら
そうだよねってわかると思うんですけど、
トルクがかかるときって角加速が発生してるときじゃないですか。
角度方向に加速が発生してるとき。
定常状態でぐるぐるぐるぐる回ってるときって
そんなトルクって発生しないじゃないですか。
せいぜいその動摩擦に対抗するためのトルクぐらいですよね。
これも言ってしまえば定常状態か過渡状態かみたいな話なんですよ。
定常状態って言い方を変えれば時間に依存しないような状況っていうことなので
通常運転でずっと低速運転してますとか釣り合いの状態ですっていうのが定常状態ですよね。
そうじゃなくて加速してますとか周波数特性がありますとか
そういうのは過渡状態とかって言われてますけど
その辺の区別というか前提条件のところで何か勘違いしてるよねっていう人が
いるなーっていうのは思いますね。
今言ったのはトルクの話ですけれども
これ力についても同じようなことが入れて
材料力学とかでもよく使うのが
その力のトータルがゼロになるっていう方程式を立てて
未知数はいくらかっていう求めると思うんですけど
実は材料力学で習うたわみとか応力がどうのこうのとかって
ほぼ全てが釣り合っている状態の時に使えるものなんですよね。
そもそも材料力学って構造物とかを前提にしているので
構造物で別にモーターとかでブンブン振り回したりしないじゃないですか
っていうのが前提なので
その動作中のものとかそういうものっていうのは
ちょっと扱いに気を付けないといけないんですよね。
一方でその動作中のものを扱うような
そういうものってどういう分野やねんっていうのは
これはですね
分野で言うと多分機械力学になるんだと思うんですけれども
ただ機械力学の注意点っていうのは
物は合体だっていう前提が結構置かれていることが多いので
その実際の物って運動もするけれども
合体ではないっていうところだとは思うんですよ。
なのでその合体として見なせるかどうかとか
それによってこの式って使えるんだっけっていうのはね
ちゃんと見とかないといけないんですよ。
なのでまとめると確かに大学のテスト勉強とか
テスト問題とかで出たような
そういう問題を解くケースっていうのは
本当に設計ではごく一部なんですけれども
ただ大学の授業とかで学んだ
とある式があったときに
それってどういう前提、どういう状況において使えるんだっけとか
あとはある瞬間の話なのか
それとも定常状態の話なのかとか
そこの違いってどうなのかとか
そういうところは結構大学レベルの知識ないと
うーんっていうところですね。
特にその現場に
なんか製品を納品した後にトラブリましたっていったときに
その原因究明のときとかに
ここら辺の知識ないと結構沼ると思いますね。
現場トラブルって大体設計の人呼ばれるんで
何とか改善してくれとか言われるんで
そこでやっぱりこの辺のバックグラウンドの知識ないと
当たりがつかないというか
どういう方向性でその改善というか
修正していかないといけないのかが結構きついと思うので
機械力学とトラブルシューティング
そういう意味で大学の勉強は
個人的には全然バカにならないとは思いますね。
もし今大学生の方が聞いてたらですね
学校の勉強はちゃんとやっといたほうがいいですよ。
っていうのだけお勧めして
今日はここまでにしたいと思います。
ではここまで聞いてくださった方々ありがとうございました。
私は普段ものづくりのススメというブログやYouTubeを運営しておりますので
もし気になる方はそちらもチェックお願いします。
また現在私が執筆した書籍が発売中でございます。
これで差がつくソリッドワークスモデリング実践テクニックと言いまして
こちらは全国の書店やアマゾンとかでも買えますし
電子書籍でもあるとのことなので
気になる方はぜひチェックをしてみてください。
それではまた次回の放送でお会いいたしましょう。
リビーでした。バイバイ。
