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システムの俯瞰方法による 製品システムの開発マネジメント

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システムの俯瞰方法による 製品システムの開発マネジメント
第200回 PMAJ例会
2015年 7月22日 一橋講堂
システムの俯瞰方法による
製品システムの開発マネジメント
- 複雑化する製品システムの開発設計における
マネジメント支援システムの構築 東京大学 大学院工学系研究科
システム創成学専攻
技術経営戦略学専攻 兼担
教授 青山 和浩
[email protected]
http://www.m.sys.t.u-tokyo.ac.jp/
自己紹介
東京大学大学院
工学系研究科 システム創成学専攻
生産システム工学研究室
自己紹介
2
システム創成学専攻の紹介
研究教育領域:システム創成学専攻
SoS: System of Systems
5  人工物ネットワークシステム
–  低炭素社会に向けたエネルギーシステム開発
–  エネルギー・環境システムのための先進材料
–  グローバル生産・物流のための技術開発
5  グローバル循環システム
–  グローバル物流のシステム化・高度化
–  資源循環・炭素循環の動態解明とシステム化
–  資源・エネルギー安全保障のための技術開発
5  社会経済システム
社会経済システム
Supply Chain-­‐Network
Social-­‐Network
Design
&
Management
グローバル
循環システム
–  人間行動の分析・モデル化とシミュレーション
EU-­‐Energy-­‐Network
–  マーケット・社会制度などの社会デザイン
–  サービスデザイン
人工物
ネットワーク
Product-­‐Network
3
システム創成学専攻の紹介
システムを創成する過程と能力
具体的な現象
からその背景
にあるものを
見抜くことが
できる抽象化
の能力
構成要素の認識,
仮定
要素間の関係の
認識,仮定
常に新しい試みを果敢に実験する志向
抽象化力に基
づいて広い視
野から判断を
行うための体
系的思考がで
きる能力
構成要素の評価,
確定
要素間の関係の
評価,確定
異なる文化や価値観をもつ人々を含めて共同作業を行う能力
21世紀の教育で重要な課題は,シンボリック・アナリストを人類全体の役
に立つ手だての発見に向かわせると同時に,その弊害を最小限に抑制するよ
うな市場を組織し,作りあげることである。(ライシュ)
4
研究活動の紹介:生産システム工学研究室
研究概要:生産システムに関連する研究
5  システム工学と設計学を基盤とするシステム設計学
5  基盤とする学術領域
–  システム工学,設計工学,生産工学
5  研究のアプローチ
–  システムモデリング環境の構築(UML,SysML, BPMLなどに関連)
–  システムモデリング環境を駆使し,システム工学的手法の利用によるシステム
設計論を展開し,課題を解決する.
5  研究課題
–  システム設計統合環境の構築(CADとCAEなどの融合とDfXによるエンジニ
アの試行錯誤環境)
–  製品の設計不具合と製造工程の不具合情報の記述と管理による製品開発支援
–  モジュール・プラットフォーム設計の支援によるマス・カスタマイゼーション
型の製品設計,生産システムの実現に関する研究
–  ライフサイクルシミュレーションとDfE:Design for Environment
–  ビジネスプロセスモデリングとプロセス・シミュレーションを統合したツール
の構築 など
5
研究活動の紹介:生産システム工学研究室
製品-プロセス-知識の融合
知的情報構造のマネジメント
◆情報間の依存関係
◆知識の因果関係
◆情報と知識の対応関係
Product
製品の情報モデル
(階層ネットワーク)
Integrate
&
Management
Process
製品開発プロセス
の情報モデル
(階層ネットワーク)
Knowledge
知識構造の
情報モデル
(階層ネットワーク)
Ontology の実用化
知識マイニング
6
INCREASING COMPLEXITY
Structures in product design
Complexity ...steadily increases ...involves many domains ...can provide compe��ve advantages
Maik MaurerǥMul�-­‐Domain Analysis and Op�miza�on in Product Development, DSM Conference Tutorial ī›ƕƗ
7
INCREASING COMPLEXITY
Complexity in product development
マーケット,製品システム,企業組織が複雑化する中で
製品開発プロセスの高度なマネジメントが必要不可欠である
良いプロセスは,製品システムを革新させる基盤となる
Maik MaurerǥMul�-­‐Domain Analysis and Op�miza�on in Product Development, DSM Conference Tutorial ī›ƕƗ
8
本日の内容
本日の内容
背景と目的
5  革新的な製品の実現には,設計開発力を強化する必要がある.
5  設計開発力の強化のためには,設計開発のマネジメント力を強化しなけ
ればならない.
5  製品情報や組織情報等を有効活用し,良い設計開発プロセスの計画や組
織マネジメントに必要な情報提供を実現する方法を議論する.
アプローチと方法
5  製品システムの開発における設計プロセスのマネジメント
–  システムのプロファイル情報から設計パラメータを決定する順序を確定する手法
–  システムのプロファイル情報から関係情報を抽出する方法の検討
5  設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
–  製品情報から関係情報の抽出と関係情報からプロセス情報への変換などを議論
–  設計組織を考慮した機能構造に基づく製品ファミリーの設計支援
5  ビジネス・プロセスのモデリングとマネジメント
–  多領域の情報からプロセスを抽出,記述する方法とシステムを議論
9
システムの構造分析手法
DSM: Design Structure Matrix
MDM: Multiple Domain Matrix
研究活動の紹介:生産システム工学研究室
人工衛星のシステムデザイン環境の構築
注:1999-2003 NASDAとの共同試験研究.プロトタイプシステムの構築.
11
DSM: DESIGN STRUCTURE MATRIX
DSM:Design Structure Matrix 概要
DSMƌ
ƿǛƶƟƭǒƺǙƨ
森 俊樹:工程・組織効率化のための設計手法,東芝レビュー Vol.60 No.1 (2005)
12
DSM: DESIGN STRUCTURE MATRIX
Design Structure Matrix 概要
DSMを用いると、次の4つの領域にお
ける要素間の関係を表すことができる
• タスク,アクティビティ
• パラメータ
• チーム,リソース,組織
• 製品コンポーネント,部品など
Ali A. Yassine , University of Illinois at Urbana-­‐Champaign, 2007.12.27 ŰDesign Structure Matrix (DSM) njƱƵƹƜÒųƂĔFľÖǃǗưƯƌǍƷǕ8ƈě®űƕƗlÒ
DSM データタイプ
表現するもの
ƲƯƧDŽǛƯ
ƲƯƧ/ƞƧƶƟǀƶƟ"5/
*5ŀ
ƿǓnjǛƲDŽǛƯ ƿǓnjǛƲ¾YÅ ŶƕƎxĖƊ!ď¬
応用範囲
分析メソッド
ǃǗƮƢƧƸƯƩƮǐǛǔǙƨŬ ƞƧƶƟǀƶƟƌŋi¾YŬƬƠƧǕ£
ĿƌÝÿ
ƿǛƶƟƭǒƺǙƨŬƶƟƞǔǙƨŬƾ
ǙƷƟǙƨŬƭNJǐǖǛƭǒǙŬJ¦
+®
ǖDŽǕƌƞƧƶƟǀƶƟƌŋi¾YŶ
ƕƎǃǗưƯƌ÷ƑèƆ
ƿǛƶƟƭǒƺǙƨŬƶƟƞǔǙƨŬƾ
ǙƷƟǙƨŬƭNJǐǖǛƭǒǙŬJ¦
+®
ƴǛNjDŽǛƯ
ĕ˜ƴǛNjƌƠǙƲǛǁƢ
ƠƯÈ|
÷ĀğĜŬƠǙƲǛǁƢƠƯíÏŬƴǛ
Njù@
ƧǓƯƲǔǙƨ
ƫǙLjǛƻǙƸ
DŽǛƯ
ĕ˜ƫǙLjǛƻǙƸ
Ŀƌŀ
ƭƯƶNj·ïŬƣǙƮƺƞǔǙƨŬğĜ
ƧǓƯƲǔǙƨ
13
MDM: MULTIPLE-DOMAIN MATRIX
Feedback loops in system structures
*%őUdo Lindemann: Structural Complexity Management, Springer
14
MDM: MULTIPLE-DOMAIN MATRIX
MDM ‒ Introduction
*%őUdo Lindemann: Structural Complexity Management, Springer
Engineering Systems Mul�ple Domain Matrix
15
システムLSI
4G Mobile Phone
(Next Generation)
システムLSIの構想設計支援
設計プロセスのマネジメント
製品システムの開発における
設計プロセスの導出支援
日本学術会議 177委員会:SDSI
17
設計プロセスのマネジメント
システムLSIの設計における問題
過去
問題が明確
パフォーマンスの追求
vö8ƌŃÔ
ǰǴǸǫǹǬǮĿńő(nm)
100nm
今日
問題が不明確
万能なLSIは存在しない
HŌYăƌ¢ß8
ÇÏ×ŃÔ
SoC:
System-On-a-Chip ?
Ťť
10nm
2013
SiP:
System-In-Package ?
主要関心事:
問題をどのように解決するか?
主要関心事:
どちらの方針で設計すべきか?
どのような問題を設定すべきか?
2007
2010
hj
「良い問題定義」自体が重要に
設計プロセスのマネジメント
システム構想段階の問題設定とは
HŌƌYăƜǟǡǠǧǣǠƋģö8
1. 1’¬ ({¾YƌB)
1’¬B
1’¬A
Logic Chip
Memory
VnjǍǔƜ
ÂÒ
OR
Memory
Logic Chip
njǍǔğĜƜ
QÀ
2. Ù×ŀ˜ (ĹĖjǟƲǛƪƵƸ)
Objective A
0ŃƊž
Cost
Heat
¥`8
¥`8
OR
Size
3. ğĜP˜ǝĔFƞǛƥƶƧƴǎǞ
Objective B
Heat
Cost
7$ ŷƖő9$
ƌĿƋ0Ń
40mm2©Ä
Size
設計プロセスのマネジメント
LSIのネットワーク構造
System LSI: Integrated circuit
Dependencies between Design Parameter
Physical Structure
Šţş#
ZĒMØ
·IJ
DzdzǵǯǨDZǺ
·IJ
ǷǫǹǨǪǯǨDZǺ
·IJ
Šţş#
DzdzǵǯǨDZǺ
ƌVŀ
ZĒMØ
ƌVŀ
ǷǫǹǨǪǯǨDZǺ
ƌVŀ
20
設計プロセスのマネジメント
SysMLによるシステムプロファイル定義
SŁSW
ĎǚeÓ
21
設計プロセスのマネジメント
様々な領域の制約ネットワーク(LSI)
消費電力に関する
制約ネットワーク
容積・面積に関する
制約ネットワーク
コストに関する
制約ネットワーク
22
設計プロセスのマネジメント
ネットワークからの設計手順の抽出
Good Process
Bad Process
重要な依存関係が設計上流から下
流まで散逸
大きな手戻りの発生リスクが高い
重要な依存関係毎に,まとめて設計
可能
大きな手戻りの発生リスクが低い
ũğĜƲƯƧƌðjŸĶ,
ūDŸ¢ßƋĦƑ>ƙƘ
ǷǫǹǨǪDZǺǷǭǬǶǩǶ
ŞŢŝšDZǺǷǭǬǶǩǶ
ǷǫǹǨǪǯǨDZǺ˜
ŞŢŝšDZǺǷǭǬǶǩǶ
<dŕRd·IJ
Ŧďǜ-ƍǟƿǓnjǛƲĿƌ0ókƜǟưǕƌčƍǟVƀƘƿǓnjǛƲƌãōƜDƀƘŭ
ūőVŀƌ&\ƜCŹ*žƇĞ
23
設計プロセスのマネジメント
LSIの設計システム外観 LSIƌĖ½
¸
ロジックチップ�
Ø Electric requirements
Ø Process speed
Ø Number of gates
ZĒM­
Ø Latency time
Ø Gross area
Ø Production cost
メモリチップ�
Ø Thickness of chip
Ø Power consumption
Ø Defect density
Based on product model, Constraint network is derived ←Constraint DSM�
Attribute DSM��
:Constraint (chart, equation, etc.)�
:Attribute (parameter, shape, etc.)
Difficult problem:
How to define the directions?
(Some is come from problem definition)
24
設計プロセスのマネジメント
設計プロセス探索
2つの指標による評価
1.  Process Return
2�
1�
:Constraint�
:Attribute�
3�
�����
Process Return : 2�
2.  Conflict Attributes
Conflictが起き
るAttribute
Conflict Attributes
⇒Conflictが起きるAttributeの数
���������
25
設計プロセスのマネジメント
Plan A
ŖŜőƨǕǛǃ8ő‡¿
ŗŜőŋiĜìő‡¿
����:�
��������
グループ化と順序最適化の効果
Plan B
ŖŜƨǕǛǃ8ő‡¿
ŗŜőŋiĜìő’±‡¿
�������
��������
Plan C
ŖŜőƨǕǛǃ8ő’±‡¿
ŗŜŋiĜìő‡¿
�������
��������
Plan D
ŖŜƨǕǛǃ8ő’±‡¿
ŗŜŋiĜìő’±‡¿
�����リ������
��������
26
設計プロセスのマネジメント
システムLSIの設計問題の構造化
(B) ��プロ���������
(A) ��プロ���������
Ù¹ƿǓnjǛƲ
Ù¹ƿǓnjǛƲ
ďŶƕƎ-ǥğĜƲƯƧ
ưǕǥƿǓnjǛƲêƌVŀ
ŒŖœő»Ĉǚ·IJƌĘÅŷƖ
őőőőőğĜƲƯƧƌƨǕǛǃ8
Œŗœő‡…ƗŸaƊźƊƘƕŴƋ
őőőőőŋiƜ¾Y
ŒŘœő‡…ƗŸaƊźƊƘƕŴƋ
őőőőőğĜƲƯƧĿƌij“ƜğĜ
Ù¹ƿǓnjǛƲ
Ù¹ƿǓnjǛƲ
Ù¹ƿǓnjǛƲ
27
設計プロセスのマネジメント
システムLSIのMDM全体図
28
設計プロセスのマネジメント
属性、制約ネットワークからワークフローへ
属性,制約ネットワーク
iSIGHT(最適化実行)
iSIGHT(WorkFlow)
ディスクリプションファイル
設計プロセスの算出
IN-OUTマトリクス
ワークフローの算出
29
設計プロセスのマネジメント
試行錯誤の効率化に基づく問題設定支援
1. HŌƌğY
システムプロファイル情
報
1.  1’¬ƌYă
2.  Ù×ŀ˜ƌYă
3.  ğĜP˜ƌYă
4. ø¯ŷƖÜėƜÌt
njǍǔƍĬ"
)ÏıjƜ¥S8ǟ
ʼnäƜ¥`8
2. HŌƌ·IJ8
1.  ğĜǃǗưƯƌ·ƒ
2.  ğĜƋŶŻƘ‡…Ɨǚ
Đçƌ¥`8
3.  ğĜƨǕǛǃƋČų
Ù¹ƜğY
1.  ƸǖǛƹƤǁ
ƌÖė
2.  LJƸǕƻƵƧ
ƌÖė
3.  ŃÔƜÜƘ ěæĿ
ƸǖǛƹƤǁ
3. ğĜ
Ù¹
ƨǕǛǃ
‡…Ɨ
ğĜǃǗưƯ
1.  ğĜ±ƌĜì
2.  ğĜ±ƌ¥Ķ8 FiPER 30
設計プロセスのマネジメント
5. ^ĪƌǍƷǕ8
システムプロファイルの定義
システムの設計(定義)
問題の記述環境
1.  ğĜ}N 2.  ĔFǍƷǕ
1. ÊăƌHŌƌğY
4. ø¯ŷƖÜėƜÌt
njǍǔƍĬ"
1.  ƸǖǛƹƤǁƌÖė
システムプロファイル情報
2.  LJƸǕƻƵƧƌÖė
1.  1’¬ƌYă
3.  ŃÔƜÜƘ 2.  Ù×ŀ˜ƌYă
)ÏıjƜ¥S8ǟ
ʼnäƜ¥`8
3.  ğĜP˜ƌYă
2. HŌƌ·IJ8
1.  ğĜǃǗưƯƌ·ƒ
2.  ğĜƋŶŻƘ‡…Ɨǚ
Đçƌ¥`8
3.  ğĜƨǕǛǃƋČų
Ù¹ƜğY
ěæĿ
3. ğĜ
Ù¹
ƨǕǛǃ
‡…Ɨ
ğĜǃǗưƯ
1.  ğĜ±ƌĜì
2.  ğĜ±ƌ¥Ķ8 ƸǖǛƹƤǁ
FiPER 31
システムモデリングの課題と対応
関係情報の抽出手法の検討
32
関係情報の抽出方法の検討
パラメータに注目したシステム思考設計
u  パラメータ間の関係
:製品の構造や振る舞いの情報が集約された関係
:影響関係や制約関係が存在する
·IJ×Ɗ ĘÅƋƕƘ ŀ
Ė½ŽƙƘ ŽƘĉųƌ ŀ
ĔFÒƌ ZηIJƋ
ƕƘŀ
c| (ƿ
ƿǓnjǛƲ) ƌŀ
u  パラメータ間関係を利用すると様々な設計支援が可能となる
u 特に、製品全体を踏まえたシミュレーションや検証が可能となる
Ø  設計プロセス導出
Ø  計算機による物理シミュレーション
Ø  製造方法の検討、モジュール設計等
33
関係情報の抽出方法の検討
システムモデリングの課題
5  属性値間の関係を定義
することは大変である
ŦǓDŽǕƋc|ƜYƒƂDSM ŀƌŲƘë†Ƌ˜Ÿ"5ŽƙƘ
–  膨大な可能性を一つず
つ確認していく必要が
ある
DSMによる属性値間の
関係定義の様子⇒
Ø  膨大なセルを一つずつ確認して
いく作業が求められる
Ø  定義ミスが発生すると、検討や
設計支援の結果に影響が出る
Ø  様々な専門知識がないと定義が
できない
34
関係情報の抽出方法の検討
システム要素間の関係示唆を行う既存研究
ǔǙƧljƠƺǙƨ
ƧǓƯƲǔǙƨ
ü 
ü 
ü 
ü 
ǓǙƥǙƨ
·IJ
ÃƌMª¶z
ŮƼǛƹ}NƋƕƘ
Ãů
Node’s
Information
Node’s
Information
ªÞåƌÙ×ƈƌƦǎƵǃ
1)ğ
ğĜǚƭƯƶNjǍƷǕƏƌĶÒƍRźƊų
ǚǚǚƭƯƶNjğĜƋŶŻƘŀàGƜďŴO@ƌĆ]Ÿ9+
2)c
c|ƌŰ}NűƓƻƵƸǘǛƧƋƊƄƆųƘ
»Ĉ
Node’s
Information
Node’s
Information
ǚǚǚƼǛƹ}Nƈŀƌ^yƜWĄ
Node’s
Information
·IJ
Ã
ơƢǂ/SNSƻ
ƻƵƸǘǛƧ
šËƻƵƸǘǛƧ
ÐÇƌЁƻƵƸǘǛƧ
áƻƵƸǘǛƧ
êƋ/ÒŽƙƆųƘ
??
Node’s
Information
c|
»Ĉ·IJƋ
ŶŻƘŀ
3)c
c|ĿŀƍƼǛƹĿƌoŊŀƃŻƇƍƊų(0
0óƌVK)
þ
þ
F(ʼn
ʼnä,þ
þ,º
º)
þ
ǚǚǚWĄø¯ŷƖŀƜàG
Ŧ·IJ}NƋƕƘ
ÃƓVK
ūǚǚǚ$İƌŅƼǛƹƜƅƐƉŀŸŲƗtƘŬê
ʼnä
º
ʼnä
º
ʼnä
º
35
MDM: MULTIPLE-DOMAIN MATRIX
Composition of the MDM
*%őUdo Lindemann: Structural Complexity Management, Springer
MDM: MULTIPLE-DOMAIN MATRIX
例:911テロの人間関係の抽出
h�p://www.washingtonpost.com/wp-­‐srv/na�on/graphics/a�ack/inves�ga�on_24.html
37
関係情報の抽出方法の検討
製品システム要素の関係情報と類推する関係
DSM
DMM
DSM
DMM
DMM DMM
DSM
DMM
àG^Ī
DSM
38
関係情報の抽出方法の検討
属性情報の関係情報の抽出結果
Simple Model ūūūūū(AutomobileǞ Select by User
Select one relationship, then this
system shows suggested relationships
based on selected information
(ǝø¯ƌĸŒSǞ
Small gray node:
Parameter
Big black node:
System Function, Functional Role
Blue line:
Selected Relationship
System Func�ons:4
Structural Members:8
Func�onal Roles: 8
Parameters: 56 Outputs: Generated Dependency Network of Parameters
Relationships entered by designers
are displayed in the list
Show Candidates by System
ü 
ü 
ü 
ü 
Light blue line:
Suggested impact
relationship
ưǕ&˜UǥƭƯƶNjƋƕƘàG ūū(ŸSŹųƐƉŀ|ƌ?Ĉ|ŸŐų) ưǕƌčǥŸ.œžƂŬŀŸŲƘƈżƚ
関係情報の抽出方法の検討
設計プロセスの探索
Constraint
Parameter
2
2
3
4
Evaluate the design
processes without
entering information
about the direction of
this relationship
Explore the
processing
order of the
constraint
1
Explore order of
parameters and
the input / output
information
3
3
Good Result
1
1
2
Explore the design
process based on the
information processing
order of the constraint
6
5
4
2
5
1
Choose one plan
3
1
6
2
3
Choose one plan
Bad Sequences of Constraints
Less rework procedure
Good Sequences of Constraints
Parameter DSM
Sequencing
of groups and
design tasks�
(Directed Dependency Network considering constrains of parameters)
Design Process
Parameter DSM (Undirected Dependency Networks)
Number of constraints between parameters 40
設計上流における
製品情報の抽出と設計マネジメント
設計上流の重要性
%
100
製品ライフサイクル・コストの確定度
80
発生コスト
(積算)
66
生成された
製品ライフサイクル情報
変更の容易性
企画構想
概念設計
詳細設計
製造組立
据付/保守/回収
出典:大富浩一,製品開発における上流設計の重要性とその方法,東芝レビュー01 2005 VOL.60 No1
年・日
42
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
設計情報のモデル化:クルーレス・ソーラーボート
ĔF}Nő=> ĔFǍƷǕ
·ƒĸǥ ƱǛǓǛƿƻǕǟċǟ¼ą
»Ĉbjǥ ¥ŐıjǟĊúĮŇǟŸI:q
ğĜP˜ǥ ċnÉǟƾƵƶǔ\ĺǟǍǛƲ*5
ǃǗưƯ}Nő=> ĔFľÖǃǗưƯǍƷǕ
ğĜƲƯƧǥċƌğĜǟŎ6òƌğĜ ÷Ā}Nő=> ğĜ÷ĀǍƷǕ
ƩǛƿǀǔƶƟ
Â5Wǟ«›5Wǟ65Wǚ0u ĠƲƯƧǥĊďġŏǟŸIġŏ ġƲƯƧǥċƌġǟƯƧǔǐƌġ ³ĝƲƯƧǥċğĜĻĩǟŎ6òğĜƌˆĤ ğĜǔƱǛƯ
ǀǕǟƣƠǂǓƽNj ÷ĀǑƺƵƸ
DƴǛNjǟRƴǛNj (ċ·IJğĜħ, ‘Ĵ0uƭƯƶNjƊƉ) 43
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
背 景
5  製品開発を取り巻く環境
どうやったらうまく設計できる
だろう?
5 勘所はどこだろう?
5 どんな手順で設計しよう?
5 誰に何を任せよう?
5 今の組織でいいのだろうか?
設計マネジメント
5  製品の「複雑化」によって…
–  製品の複雑化・プロセスの複雑化・組織編成の困難性
5  製品不具合の発生 => 製品の問題
5  開発遅延,予算超過 => プロセスの問題
5  市場や技術の変化に組織改編が間に合わない => 組織の問題
44
Product Design Management using QFD and MDM
問題設定・着眼点
5  設計マネジメントにおける要件
–  製品を基にした設計開発プロセスおよび設計組織の構成・分析
–  製品・設計開発プロセス・設計組織の統合モデルベースを上記
要件を横断的に支援可能なように構築し,また,上記の要件そ
れぞれに対する支援手法を開発・実装する
ŔǍƷǕDŽǛƯőŜő·IJ8ŽƙƂǍƷǕƌǔLjƮƸǔ
5  適切な設計マネジメントとは…
–  製品における構成要素間の関係を適切に調整
–  設計・開発プロセスにおけるタスク間の関係を適切に調整
–  設計組織における構成要素間の関係を適切に調整
上記を包括的・戦略的に検討する必要がある.
–  設計マネジメント性 = 関係の調整の良し悪し
45
Product Design Management using QFD and MDM
QFD: One Example of Multiple-Domain Matrices
46
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
製品・プロセス・組織の統合モデル
製品モデル
製品設計プロセスモデル
製品設計組織モデル
製品開発プロセスモデル
47
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
製品・プロセス・組織の統合モデル―マトリクス表示
5  製品・プロセス・組織
をそれぞれの構成要素
間の関係性を記述する
ことによってモデル化
製品―開発プロセス
モデル統合
5  関係性を辿ることで他
のドメインにおける関
係を説明・導出
製品―組織
モデル統合
開発プロセス
―組織
モデル統合
開発プロセス―組織
モデル統合
48
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
品質機能展開(QFD)
製品―開発プロセス
モデル統合
製品―組織
モデル統合
開発プロセス
―組織
モデル統合
QFD
開発プロセス―組織
モデル統合
49
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
製品情報モデルと設計変数間の関係の導出
Fm.: Func�on metric Dp.: Design parameter
Comp.: Component
製品―開発プロセス
Product Model
モデル統合
製品―組織
モデル統合
関係導出
開発プロセス
―組織
モデル統合
Func�on Metrics
Accelera�on
Yaw stability
Sensi�vity : 3 Characteris�cs : Lower the be
Affects
S�ffness
Length Width
Design Parameters
開発プロセス―組織
モデル統合
Belongs
Side hull
Main wing
Components
50
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
設計変数間の関係の導出
5  機能尺度に対する設計変数の対応関係から導出
–  設計変数間の調整関係:設計変数の共役
–  設計変数間の優先関係:設計変数の相反
ğĜP˜ P
È|
»Ĉbj
Ex) §`È|
a
b
c
A
4 ŧ3 Ũ3
B
3 ŧ3 ŧ1 Ũ1
C
2 ŧ1
Ũ1
ğĜP˜ a
»Ĉbj A ĹĖjőǤ
ŧ3
»Ĉbj B ĹĖjőǣ
ŧ3
ŧ
1
ŧ
1
Ũ3
€j
ğĜP˜ b
»Ĉbj C ĹĖjőǢ
»ĈbjƌĹĖj
51
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
設計変数間の共役性に基づく調整関係の導出
ğĜP˜ a
»Ĉbj A ĹĖjőǤ
ŧ3
»Ĉbj B ĹĖjőǣ
ŧ3
ŧ
1
ŧ
1
Ũ3
ğĜP˜ b
»Ĉbj C ĹĖjőǢ
52
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
調整関係の導出
Func�on ǝ»ĈbjǞ
065
3
Ž6XY|
ƗwL
ƣǙƮǙ>Ɨ
Żā
ƭǎǛƭ
džƠǛǕDŽǛƯ
ƳǙƿ˜
ƬƯDžǙ
ƭǒǙ
ƾƻY˜
2|
:q
†ƌ
}N
ƲƠǏ
1
1
1
ū
1
»Ĉbj †cŀǝĔFĖôǛğĜP˜Ǟ
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設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
機能尺度に対する設計変数の影響
5  機能尺度の実現のために設計変数を操作
–  設計変数の設計優先順序は,機能尺度と設計変数の関係
を特徴づける情報に依存
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54
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
操作リスクに基づく設計変数間の優先関係の導出
55
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
変更伝播の把握
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ΔA/Δa
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»ĈbjB Fm. B Fm. A ğĜP˜dƌ ΔB/ΔA=(ΔB/Δa)/(ΔA/Δa)=1/3
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/3 + 1/3 + 1 + 1/3) /3
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0.50
B 0.30
0.33
C
0.33
D 0.20 0.57 2.00
56
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
製品情報モデル 「ソーラーボート」
構成部位
機能尺度 (+重要度)
a) ĔF}NCSV (oŊÈ|) b)ĔF}NCSV (€j) 57
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
実行例 設計プロセスの構成
機能尺度
設計変数
設計変数間の優先関係DSM
-ĖôūŰ1ą/ļŽű ĹĖjƌE
ďĖôūŰą/ļŽű
列の設計変数⇒
行の設計変数の
優先関係
ķ‰ưǕ
58
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
製品・プロセスの統合モデル
5 
5 
製品・プロセスを各構成要素間の関係性を記述することによってモデル化
関係性を辿ることで他のドメインにおける関係を説明・導出
製品モデル
製品設計プロセスモデル
59
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
設計変数間の関係から設計プロセスへ
5  設計変数間のお互いの影響関係を考え,どういった順序で
設計変数を決めていくかが設計プロセスを構成する
5  設計変数の操作優先順序を論理的に導き,それを基に設計
プロセスの立案を支援
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60
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
モデル統合‒ 製品モデルと設計プロセスモデル
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設計タスクは対応する
設計変数の決定を担当する
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1ą ğĜ
5  設計タスクは対象とする設計変数を宣言する
–  設計タスク間の調整は設計変数間の調整によって説明することができる
–  タスクの定義が変われば,タスク間の調整を説明する設計変数間の調整
の組み合わせが変化する
5  設計プロセスの構成を製品モデルに基づいて検討・評価できる
61
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
全設計変数DSM
実行例 設計プロセスの構成
ĭ°ő: ğĜƲƯƧē
閾値の指定
部位毎にトリム
ļŽ
1ą
g
2|
部位毎の設計変数DSM
「前翼」 => 設計タスク候補
ƲƯƧ ē1
ƲƯƧ ē2
62
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
実行例 設計プロセスの構成
4つのプロセス評価指標
5  プロセスマネジメント
性
5  タスクマネジメント性
5  物理的マネジメント性
5  機能的マネジメント性
によって多くのプロセス案
を探索・比較し採択
63
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
QFD:品質表(性能ー設計パラメータ)の実例
64
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
QFD:品質表(性能ー設計パラメータ)の実例
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65
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
性能ー構造ー設計パラメータ 影響関係
66
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
優先度DSMのパーティショニング
ŪƿǛƶƟƭǒƺǙƨƋƕƗŬ !ŋiŸƋ¾ƒƖƙƊųÈ|ĂƜÖė
特
性
優
先
順
序
!jŸǕǛǃžƆ ŶƗŬƉƌÈ|Ɯ ! ×Ƌ•ƀƘŷ¾ƒƖ ƙƊźƊƄƆųƘÈ|Ă
67
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
設計組織モデル
ƩǛƿǀǔƶƟ
Barack
Bill
John
George
a�on
c
i
n
u
Comm
Abraham
ğĜǔƱǛƯ
Belongs
Organiza�on Model
Cp.: Capability
D Team
R Team
ğĜ÷Ā
Dr.: Design resource Ou.: Organiza�on unit
68
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
設計組織モデル 「ソーラーボート」
a) ÷Ā}NCSV (ğĜǔƱǛƯ – ÷ĀǑƺƵƸ) b) ÷Ā}NCSV (ğĜǔƱǛƯő– ƩǛƿǀǔƶƟ) 69
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
モデル統合‒ 製品情報モデルと設計組織モデル
設計変数
ą/ļŽ
ą/2|
1ą/2|
Ĩ™ŀ
ğĜP˜ƌ¾YƜ ZďƇŹƘ ケーパビリティ
ą/g
1ą/ļŽ
_*
Ž65W
Â5W
ƭǙư
ƭƯ
·IJ5W
設計リソース
_*
ƫNJǐƺƩǛƭǒǙ
ǀǕ
ƾǓƧ
õ
組織ユニット
5  設計変数の決定に必要
とされるケーパビリ
ティを宣言する
–  設計変数間の調整の必
要性からケーパビリ
ティ間のシンセシスの
必要性を導出できる
–  設計変数間の調整の必
要性から設計リソース
間のコミュニケーショ
ンの必要性を導出でき
る
5  設計組織の編成を製品
情報モデルに基づいて
検討・評価できる
ǑƺƵƸ±D
70
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
製品情報モデルー設計組織モデル連携
Ĉ5}NCSV (ƩǛƿǀǔƶƟ – ğĜP˜) 71
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
モデル統合‒ 設計プロセスモデルと設計組織モデル
×
_*
Ǧ
Zď đĺ 72
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
プロセス実行体制の評価
5  製品構造+プロセス構造
から判る設計プロセス上
のマネジメントのポイン
ト
5  プロセスの実行体制が規
定するタスク間の理解
5  両者を適合させるような
適切なプロセス実行体制
を決定
5  評価指標
–  実行マネジメント難度
–  タスク偏向
73
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
実行例 プロセス実行体制の決定
ƲƯƧ+— #ƈžƆŐųZďljƻƮnjǙƸ| ZďljƻƮnjǙƸňj µéƋņžƂƌ+‹ easy difficult 5  仕事量の適正配分を無視し,プロセスの効果的な実行を追求した実行体制
–  ジョージ(rsc5)には仕事が割り当てられない
–  バラク(rsc2),ジョン(rsc3),エイブラハム(rsc4)は可能な限りタスクを担当
–  タスク間でリソースの取り合いが発生するため,プロセス自体は長くなる恐れがある
74
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
実行例 プロセス実行体制の決定
ċnÉğĜƌZďć ƣƠǂǓƽNj 0±1 ąğĜ ǀǕ 0±2 ąğĜ ċnÉğĜ Ė½ƩǛƿǀǔƶƟ Â5Wǚ«›âW Â5W «›âWƋƅųƆƣƠǂǓƽNjƌŸ ñİžƆųƘ+ǟÏějƋfŸÐſƂ «›âW ǀǕ 5 
ƣƠǂǓƽNj 0±1 0±2 e d タスク実行者が変わることで,プロセス実行の際のマネジメントの難度が変化
–  各タスク実行者の能力に依存
–  能力差のある組織においては,マネジメント性と均一な仕事分担とのトレードオフが生じる
75
設計上流における製品情報の抽出と設計マネジメント
実行例 プロセス実行体制の決定
ąğĜ ąğĜ ǍǛƲğĜ ĔF·IJƌljƻƮnj
ǙƸňj:305 ƲƯƧĿÏěj:0 ƮǒǙ ǍǛƲğĜ ƮǒǙƌƑŸǍǛƲğĜƌZďđĺŲƗ ąğĜ Ė½ƩǛƿǀǔƶƟ Â5Wǚ«›âW Â5W «›âW ƮǒǙƍmĢƩǛ
ƿǀǔƶƟƜ¦žƆ
ųƊų easy 5 
difficult 組織における設計リソースのケーパビリティ保有の様態
によっては,実行体制の如何によっては対応のしきれな
いタスク間調整が存在する
– 
– 
検討タスクによる調整のマネジメント(プロジェクトレベルの対応)
コミュニケーション増進・ケーパビリティ醸成(組織レベルの対応)
76
設計組織を考慮した機能構造に基づく
製品ファミリーの設計支援
ŚŚ
製品ファミリーの設計支援
製品ファミリ戦略における問題意識・研究の目的
製品ファミリ戦略の初期段階における意思決定:製品
ファミリアーキテクチャーの決定問題
ü  モジュール分割構造の決定
ü  モジュールの共有構造の決定(バリエーションの検
討)
5 
モジュール分割のメリット,デメリット
5 
共有化のメリット,デメリット
メリット:分業が可能になり製品開発リードタイム短縮
に繋がる
–  デメリット:擦り合わせがおこなえなくなる
– 
– 
– 
メリット: 設計開発コストが削減できる
デメリット:個別最適した部品の設計ができない
⇒様々な問題が複雑に絡み,意思決定が難しい
¡ÑƌCommon Module Family (CMF) „Õő
本研究の目的:設計の上流段階で製品ファミリアーキテクチャーを決定する際
の設計者の意思決定を支援する.
製造業
関係者
どうモジュール分割おこなえばいいの?
各モジュールのバリエーションは?
設計組織ってどうなっていればいいの?
78
製品ファミリーの設計支援
Śś
研究の全体像
ĔFǁƝNJǔ±α
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�����A
��B
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�����B
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�����A
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�����B
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džƠǛǕDŽǛƯ AB
ƳǙƿ˜ A
2| A
ğĜ÷Ā·IJ
����#
�����AB
②
:q A
① 製品ファミリ案の表現方法
② 製品ファミリ案の生成方法
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機能構造モデル
:q B
ƳǙƿ˜ B
ƾƻY˜ A
ƣǙƮǙ>Ɨā AB
Ĩ™ƻƵƸǘǛƧ
ğĜ ǑƺƵƸA
2| B
ƾƻY˜ B
ğĜ ǑƺƵƸB
ğĜ ǑƺƵƸC
ğĜ ǑƺƵƸD
②
ƬƯDžǙƭǒǙū
A
ğĜ÷ĀǍƷǕ
ƲƠǏū
ABC ƣǙƮǙB
ƭǎǛƭ
AB
ƬƯDžǙƭǒǙūB ƣǙƮǙAC
ƬƯDžǙƭǒǙūC ・実行体制を考慮した観
点から製品ファミリ案を
ğĜ÷Ā 評価
ǚûĨ™˜ ǚT;Í ǚĨ™£Ŀ ǚĨ™ł[j ƭǎǛ
ƭC
③QCDの観点から評価
製品ファミリーの設計支援
結果:総調整数と妥協率の関係性
Product A
ƯƸǓƵƸŬąǥ J¦ǍƮǐǛǕ
Product B
Product C
ǁƝNJǔ±2
ǁƝNJǔ±1
XįǥT;Í
YįǥûĨ™˜
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ƯƸǓƵƸŬąǥ $¦ǍƮǐǛǕ
80
製品ファミリーの設計支援
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Unit 5
Unit 1
Unit 2
Unit3
Unit 3
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Unit 4
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DSM
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ğĜ÷Ā·IJǡ
$"'
設計組織編成(実行体制の検討)に関する考察
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Ĩ™ł[j
Unit 2
Unit 1
ğĜ÷Ā·IJ±ūǣ
Unit 1
Unit 5
Unit 2
Unit 3
Unit 4
Ĩ™£Ŀ
81
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ğĜ÷Ā·IJǡ
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Unit 5
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îÅ1-­‐1ƇƠǙƲǛǁƢǛƯƜ¾ƒƂs
Mod 8
Mod 5
Mod 5
Mod 1
Mod 1
Mod 4
Mod 4
Mod 2
Mod 2
Mod 7
Mod 7
Mod 3
Unit 4
ǍƮǐǛǕĿĨ™ƻƵƸǘǛƧ
"$(##" (##
$"'
Mod 8
"$'&('"$
"$!( &
%
%
DSM
$"'
設計組織編成に関する考察
%
$"'
製品ファミリーの設計支援
Mod 6
Mod 3
Mod 6
Ĩ™´ƋŶŻƘ+´ƈĨ™ƌžƔƀŽƜA£ƋƂžƂƾǓǙƯƌƈƙƂğĜ÷Āýƒ±ƜЃ
82
製品ファミリーの設計支援
想定するシステムの使い方
–Ɨ@ƛƁƜ ĹĘžƂųO@
XįǥT;Í
YįǥûĨ™˜
Zď0ƜƂžƂO@
XįǥĨ™£Ŀ
YįǥĨ™ł[j
ƿǖǛƸ±ƌŠ* Zď0ƜƂžƂƇ±Ɯ
ķƎƂų
+´Ɯ ĹĘžƂųO@
Product A
Product B
Product C
83
ビジネス・プロセスのモデリング
とマネジメント
Business Process Modeling
and Management
Business Process Modeling and Management
企業組織における業務プロセス改善の現状
企業組織の抱える課題:「市場の変化」「法令の変化」「技術の革新」
などに対する継続的かつ迅速な業務の対応
5 
5 
EA(Enterprise Architecture)策定
–  組織全体における業務の最適化を目指した体系化
BPM(Business Process Management)
–  業務プロセスの継続的改革を目指した仕組み
部門ごとの局所最適を脱却した,組織全体の現状業務の
●暗黙的に認知される業務プロセスの「見える化」
●記述されたモデルの「分析・評価」
●モデルの整合性を確保した迅速な「改善」
現状は設計者(ビジネスコンサルタント)
などの多大なる労力に委ねられている
85
ǃǗưƯ ǝ'ǞğĜ
ǃǗưƯ ZĒ
BPM ƬƠƧǕ
ǃǗưƯ +®ǚĠ
ūūūūZžǜǃǗưƯ ūūūūǍƺƲǔǙƨ
Business Process Modeling and Management
「断片的なモデルの統合化」というアプローチ
Step 1: 現状業務の見える化
Step 2: プロセス改善
組織横断の業務プロセス
(AS-ISモデリング)
(TO-BEモデリング)
全体を把握する人が皆無
→ 直接抽出が極めて困難!
現状業務
(人による認識)
AS-ISモデル
改善モデル
仮定:
業務担当者が関与する業務に関する情報やプロセスのモデルは
断片的(一側面,局所的)に記述可能
断片的なモデル
定量的な評価が
可能なモデル
統一的なモデル
統合化
評価
?
?
86
Business Process Modeling and Management
迅速なPDCAサイクル実行のための方法論
計算機と設計者との協調的モデリング ğĜćƋƕƘ"5 -­‐ œÆ×Ɗ}N -­‐ 4IJ|ƌŲƘÖ~ -­‐ {¾YǟĠǟ.œ
87
段
階
的
�
統
合
�
�
�
�
成
長
Ęę×ǟÚĚ×Ƌ•?ĈƊƨǓǁǍƷǕǟ ljƸǔƵƧƯǟƴǎǛƸƌäµ×ÁÒ
Ĝì»ƋƕƘ*5 -­‐ ò×Ɗ}N -­‐ »²×Ɗ)Ï -­‐  ·IJ+®ǟƭNJǐǖǛƭǒǙ
Business Process Modeling and Management
統合モデルにおける各視点の位置付け
»ĈƌĘÅ
プロセスモデル
アクタ連携モデル
機能プロセスモデル
データ依存モデル
ljƧǗƌĘÅ
主
体
�
視
点
÷Ā
´7ǔƯƸ
ƒ¯Ç
ĸĽ
´7ǃǗưƯ
Ŀƒ¯Ç
‹mć
´ǃǗưƯ
ĵ}N
客
体
�
視
点
NJƧǗƌĘÅ
アクタプロセスモデル
データプロセスモデル
ƞƧƶƟǀƶƟ
プロセス連携 Ɂ
モデル
)Ï
ƞƧƶƟǀƶƟ
Ɂ
Ɂ
ƞƧƶƟǀƶƟ
)Ï
ǃǗưƯƌĘÅ
88
Business Process Modeling and Management
ビジネスプロセスの統合モデル
ƞƧƲ»Ĉ3ǀǐǛ
»ĈǃǗưƯǀǐǛ
»Ĉ1 »ĈƷǛƲ3ǀǐǛ
»Ĉ2 ƞƧƲA »Ĉ1 »Ĉ1 ƷǛƲA ƞƧƲB »Ĉ2 »Ĉ2 ƷǛƲB ƞƧƲǃǗưƯǀǐǛ
ƞƧƲA ƞƧƶƟǀƶƟ1 ƞƧƲB ƞƧƶƟǀƶƟ2 ƞƧƲij“ǀǐǛ
ƞƧƲA 統
合
モ
デ
ル
ƷǛƲǃǗưƯǀǐǛ
ƷǛƲA ƷǛƲB )Ï1 ƞƧƲB 最終的に統合モデルから 業務プロセスモデルを得る )Ï2 ƷǛƲVǀǐǛ
ƷǛƲA ƷǛƲB 89
Business Process Modeling and Management
モデルの構築フロー(概観)
Decomposing
Phase 1 Phase 2 Decomposing
Decomposing step by step Keep consistency between Models Decomposing
Phase N 90
Business Process Modeling and Management
モデリング・シミュレーション環境のプロトタイプシステム
継承性分析
相似性分析
プロセス分析
割付分析
91
Business Process Modeling and Management
シミュレーションと評価,分析
パフォーマンス分析
Load of Process ボトルネックポイントの分析
92
Standalone Process Process Modeling
Example
(Product Design Task
and Process)
アクタプロセスと データプロセスの 内部連携と外部連携 Core Data for Interactions Core Actor for Interactions Interac
tion wi
th Data
Internal Data 93
まとめ
まとめ
5  システム設計ではシステムの構成要素間のインタフェイス設計が重要で
あるが,情報間の関係情報からインタフェイス設計に有用な情報を抽出
することは重要である.
5  システム設計における意思決定のマネジメントを実現するには,様々な
情報の相関関係(影響,依存等)の情報を有効活用することが期待され
る.
5  詳細な情報が未確定な状況である上流工程においても,情報間の関係情
報を有効活用し,その関係の背後にある多様な情報を抽出し,意思決定
のマネジメントに活用されることが期待される.
5  構造化手法など,情報間の関係から必要とされる情報を抽出する手法を
整理し,体系化することはシステム設計の手法として重要となる.
5  アナログ時代の情報獲得には限界が存在した.デジタル時代,クラウド
時代では情報獲得の敷居は低くなり,多種多様な情報をまとめて取り扱
うことも可能となっている.
5  情報の相関関係から組織の集合知を収集し,有効活用する事は組織力の
観点で重要である.
94
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