経営工学実験Ｂ （１組）

Industrial Administration Experiment B （１組）

9974428

74BEBMS202

堂脇　清志、徐　維那、苗　山、伊髙　静、鈴木　知道

Kiyoshi Dowaki, Tomomichi Suzuki, Yuna Seo

2023年度後期

2023, Second Semester

木曜4限、木曜5限

Thursday, 4th and 5th Periods

1.0単位

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対面授業 /
On-site class

[概要]
「計測」と「制御」は，工学の基礎として重要な意義を今なお持ち続けている。この実験では様々な機器を実際に操作しつつ、計測と制御の体系に接近することを目標とする。この実験では、数人の実験グループに分かれ、燃料電池・太陽電池を利用したシステム解析、統計的方法、３Dモデリング・３Dプリントを行う。テキストには、オリジナルに作成したものを用いる。本実験を通じて、エネルギーシステム工学、統計学、生産管理での適用の場を知るとともに、測定機器を用いた計測やデータの解析についてエクセル等を用いて評価できる。

[目的]
社会で扱うさまざまな計測と制御の分野において、実際に測定し、その結果をもとに分析し評価する手法を身に付ける。本科目は、本学科のディプロマポリシーの「修得した専門知識や教養をもとに、自ら課題を発見し、解決する能力」に相当する科目である。

[到達目標]
本実験は、３つの種類の実験を行うことになるが、当該分野におけるそれぞれの知見や応用を理解するこができ、かつ、データ解析の手法やエクセルの機能を使えるようになる。

前期に２組、後期に１組を対象として開講する。また、実験には各自のノートパソコンを使うので、必ず持参すること。なお、詳細については、各教員の指示に従うこと。なお、各期において班名簿を作成し配布するが、その際に自分の名前がない場合には申し出ること。

ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation／実験　Experiments

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（堂脇担当）
燃料電池・太陽電池を利用したシステム解析では、現在実用化されている太陽光発電や燃料電池発電について、調べてくること。特に、導入に際して、どのようなことを考えなければならないのか、測定データから各発電装置の特徴をつかみ、議論できるようにすること。

（徐担当）
実験に先立ち、指導書を十分に読み、実験の手順と目的をよく理解しておくこと。

（鈴木担当）
実験に先立ち、指導書を十分に読み、実験の手順と目的をよく理解しておくこと。

各担当の実験ごとにレポートを評価し、その平均点を最終評価とする。なお、すべてのテーマに出席し、かつすべてのテーマのレポートが提出されていることを前提とする。また、病欠等で欠席する場合には、診断書の提出等、理由を明確にし、担当教員の許可をとること。なお、採点したレポートのうち、再提出のレポートの場合には、当該レポートを返却し修正箇所を含めフィードバックする。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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堂脇担当のテーマについては、別途、eテキストを配布する。その他、特に、指定はしないが、エクセル関数の利用に関する参考書があると便利である。また、プログラム等に自信がない学生は、関連の参考書を用意することが望ましい。

1　実験ガイダンス 　　
本講義は、計算機を用いた各種実験を行う。
班を３つのグループに分け、グループごとに３つのテーマ（3Dモデル・プリント(4週)、燃料電池・太陽電池を利用したシステム解析(4週)、統計解析(4週)）の各課題を行う。なお、各グループにおいて、結果の報告、評価等が行なわれる。第1回は、実験の進め方の注意、レポートの書き方の注意等のガイダンスを行う。

2　3Dモデル・プリント(1)
　1週目：３Dモデリング・３Dプリンター技術説明・３Dモデリング（鉛筆）　

3　3Dモデル・プリント(2)
　2週目：３Dモデリング（鉛筆立て、コマ）
　
4　3Dモデル・プリント(3)
　3週目：３Dモデリング（マグカップ、計量スプーン）　
　
5　3Dモデル・プリント(4)
　4週目：３Dプリンターで計量スプーン制作

6　太陽電池の発電効率とI-V特性の測定　　　
1週目は、ハロゲンランプあるいは晴天の場合は屋外にて、太陽電池を用いて、電流-電圧特性を測定する。このとき、抵抗値をいろいろ変えて、その特性を理解する。また、実験結果から太陽電池の発電効率を計算する。また、実験結果を用いて、ある家庭のエネルギー需要に対するコスト・環境分析を行う。
※天候が良い場合には、屋外で実施する。

7　直流電源装置による水素生成特性の解析
２週目は、直流電源装置を用いて、電流を出力し、水の電気分解から水素を生成する。このとき、電流の出力をいろいろ変えて、その特性を測定する。また、実験結果から水の電気分解の効率（ファラデー効率）や水素生成効率などの性能に係る指標を計算する。

8　燃料電池の発電効率とI-V特性の解析
３週目は、あらかじめ用意した水素を利用して、燃料電池の開回路電圧及び電流-電圧特性を評価し、この特性を回帰分析によりモデル化し、燃料電池の発電効率を計算する。また、水の電気分解＋燃料電池の総合効率を実験結果により評価する。

9　水素吸蔵合金バッテリーの性能比較
４週目は、２週目の“水素を作る”、３週目の“燃料電池による発電”の結果を踏まえ、小型のアプリケーションを意識して、“溜める”ための性能比較を行う。特に、持ち運びを可能とするため、“溜める”を水素吸蔵合金による燃料電池バッテリーシステムを勘案し、これを既存の乾電池との重量単位でのエネルギー放出性能の比較を行い、将来の燃料電池利用可能性について検討する。　

10　統計的方法−１
科学的，社会的な非常に多くの場面で，複数の変数間の関係を分析する必要に迫られる。得られたデータに基づき統計解析を行うにあたっては，変数間の関係を解析する代表的な手法に「回帰分析」がある。本実験「統計的方法：の目的は，実際に回帰分析を行うことによって回帰分析に関する理解を深めながら，一連の分析を通じて，統計的方法の適用方法を体得することである。
１週目は単回帰分析について，
　①データの入力，吟味
　②回帰係数の推定
　③残差分析
の各課題を行い，その内容を理解する．

11　統計的方法−２
単回帰分析において，分析ツールを用いて解析を行う．
重回帰分析については，
　①適用の場の理解
　②解析対象データ作成，吟味
を行い，その内容を理解する．

12　統計的方法−３
重回帰分析について，
　③回帰母数の推定
　④回帰診断
　⑤解析結果のまとめ・解釈
を行い，その内容を理解する．

13　統計的方法−４
行った重回帰分析について，各自が発表を行い，発表内容について議論を行う．
その議論を通して，統計的解析及び重回帰分析に関しての理解を深める．

14　各課題の再実験・再計測
各課題について、再実験あるいは再計測が必要な場合についてのみ実施する。

15　最終評価
レポートを作成・提出し、内容のチェックを行い評価する。

公益財団法人地球環境産業技術研究機構（エネルギーシステム），米国ハワイ大学（燃料電池開発関係）
燃料電池関係を含むエネルギーシステム評価の経験を活かし、実験とシステムの評価を行う（堂脇担当）

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