大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
A.1.講義の再話 工場での量産において、高品質を保つライン管理には物、人、環境等の条件の制御が重要である。 同じ製品を同じように作り続けるためには、条件が維持され続けなければならない。 近年ではライン自動化の高度化に伴い、品質維持のために制御系の重要性が高まっている。 自動化制御には検知、情報処理、操作を担う部分が必要である。 制御方法の最もスタンダードなものにフィードバック制御がある。 これは目標位との差を検出し、それを減少させる方向に操作する制御法である。 2.発表の要旨 演題:エアコン自動制御の関数 グループ名:(用紙未撮影により不明) メンバー:(用紙未撮影により不明) 自分の役割:概念化、方法論 例にエアコン、関数はステップ関数を選択し、室温変化と応答波形を一つのグラフに表した。 ステップ関数の為出力は0か1、即ちon-offのみであることから、吹出温度はon-offそれぞれで常に一定であるとした。 結果温度変化は基準温度を軸にした波形の形をとり、応答波形は温度変化の関数を1/2周期毎に標本化した形をとった。 3.復習 ワークショップでの内容について考察し、調査を行った。 上記のステップ関数は所謂on-of制御と呼ばれる方式で、オーバーシュートとアンダーシュートが頻発し、目標値を維持できないという欠点を抱えている。 したがって、温度を一定に保つことが求められるエアコンにおいて、ステップ関数のみを用いた制御法は不適切だといえる。 そこで、実際のエアコンはどのような制御がなされているのかをgoogle検索を用いて調査した。 エアコンは如何に目標値付近を維持するかが重要視される為、目標値からのズレに応じて制御量が変化する比例制御(P制御)が用いられる。 しかし、P制御は目標値に近づく程制御量が小さくなる為、目標値付近で十分な制御量が得られず目標値とズレて安定してしまうオフセットが生じてしまう。 また、P制御は現時点での制御量を基に操作量を決定する為、起動直後や目標値変更等で大きな制御量が生じても直ちに補正ができずオーバーシュートが生じてしまい、反応性に乏しいとされている。 積分制御(I制御)を加えたPI制御は、P制御の欠点であるオフセットを是正することができる。 PI制御は目標値との差を時間経過で累積させ、その量を操作量に加えることで目標値との差を埋めることが可能になった。 そこに更に微分制御(D制御)を加えたPID制御は、残る欠点である応答性の乏しさを解消することができる。 PID制御は目標値との偏差を記録し、直前の偏差と現在の偏差の差から操作量を補正することでオーバーシュートを小さくし、目標値への収束を早めることが可能になった。 以上より、温度制御にはPID制御が用いられ、目標値との偏差という数値を利用した制御法であると認識した。 また、比例制御が用いられていることから、温度制御の関数について考察する場合、基盤にするのはステップ関数ではなくランプ関数であると認識した。 参考文献 https://www.nippo-co.com/odm-kiban/odm-001/ https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/1005/21/news095.html http://www3.nit.ac.jp/~tamura/embedded/pid.html
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A.【講義の再話】 製品の品質安定のためにはタンクやπウ内の温度、圧力、液面、流量、組成などを自動制御する必要がある。これはプロセス制御と呼ばれ、化学のプロセスにおいて重要なものである。この制御をフィードバック調節することで制御している。またその仕組みの一つとして過度応答がある。 【発表の要旨】 自動制御の例としてエアコンを選べ、過度応答がどのようになっているか調べた。また自動制御について人が手作業で制御することと比べてめとっとデメリット、リスクの視点から製品の品質にどうつながるか議論した。 【復習の内容】 私たちのグループではエアコンが自動制御されていると考え、その過度応答について調べました。 ある定常状態から変化するなかで別の定常状態に向かって変化していくことを過度応答と言います。、エアコンの場合で言うと、エアコンの冷房機能を作動させる前と作動させてしばらくたった後では部屋の温度が違うといったことが例に挙げられます。時間とともに過度応答が進み定常状態に達することから安定性が良く、誤差もそれほどないと考えられます。 自動制御については一つの値が断続的に変化するものについては対応しやすいが変数が無数に増えてくるとコンピュータは苦手だそうで、温度、圧力、液面、流量、組成の一つ一つを独立して行おうとするならば作業を早く行え、またコストも安く大量生産が可能であると考えました。またリスク面でも手をはさんだり、作業でのミスが生まれにくいため、一定基準の製品を作るのであれば機械が自動制御するのが良いと思います。ですが、これらの制御を一度に行おうとすると先ほど述べたように機械では難しいので人間が行った方がいいと考えます。その道の職人が作った方がその経験からより誤差の少ないクオリティの高い製品を作ることができるからです。人件費がかかるためコストは多少かかってしまうことが考えられますが、職人の工夫、職人的感覚に頼った方が目標とする者には近しくなると考えました
A.ファンモーターの回転数が温風の送風量で変化させ温度を保つ。ある温度を下回ったり、上回ったりすると自動的にスイッチがONになったりOFFになったりして制御する。モーターの回転数を上げたり、穏やかにすると制御するようなシステムになっている。そうしたことで時間の節約、人件費の節約、労力の節約になる。
A.【講義の再話】 機械の自動制御について学びました。 【発表の要旨】 工業製品の自動制御について調べ、はっぴょうしました。 【復習の内容】 冷蔵庫は、庫内が冷えるまで4時間、真夏だと24時間ほどかかる。設定温度±0.2℃以内の温度制御がされる。温度を自動制御することによって、人が手作業で制御することと比べて、コストの観点から、自動で温度調節されることにより、手動で調節するよりも人件費の減少や、人為的なミスを防ぐことにつながると思いました。
A.計量と計数は違う。プロセス制御、フィードバック制御、PID制御など、制御(コントロール)にも種類がある。 グループ名 インパルス 出澤一馬 神田碧 日下稜太 インパルス入力 例冷蔵庫 中が冷えるまで400L以上だと約4時間かかる 役割 概念化 可視化 自動制御は手作業に比べ、正確性の高さや人件費の削減などのメリットがあるが、問題が生じた際の責任が誰の責任になるのかなど、リスクもある。
A.工場での生産において高品質を保つには、人、環境などの条件の制御が重要である。同じ製品を同じクオリティで製造し続けるにはこれらの条件を維持しなければならない。温度計を例とすると、コントローラーが頭脳となり温度を調整し、自動制御はコントローラーが電子回路やコンピューターとなる。 発表の要旨 演題:プロセス制御と自動化 グループ名:冷凍庫 冷凍庫は-18?-20℃が平均であり、誤差を出さないためには開け閉めを最小限にする。冷凍庫内をいっぱいにすることで食材同士で冷やしあい、効率よく温度変化を少なくできる。 AIによる温度調整はコストが高い反面、統一にすることができる。 手作業による温度調整はAIよりはコストが低いが、個人差が生じる。
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A.冷蔵庫を調べてみました。最近の冷蔵庫にはエコモードという省エネになることができるシステムがあり、中の食品等の量やドア開閉センサーなどによってエネルギー削減ができている。 人が制御するよりも人件費がかからない点などがメリットで、自動制御が何らかの原因で故障してしまった際に人がいないとすぐに改善できなく損失がでてしまうデメリットがあると考える。
A.生産方式の違いについて説明を受けました。 ステップ入力について調べた。 エアコンの自動制御システムのメリットを書き出し、まとめました。
A.再話:工場での量産において、高品質を保つライン管理には物、人、環境等の条件の制御が重要になってくる。同じ製品を同じクオリティで作り続けるためには、条件が維持され続けなければならない。手動制御と自動制御の違いについて、温度を例にとるとコントローラーが頭脳となり温度計を調整する。自動制御はコントローラが電子回路やコンピューターとなる。制御不能や論理ミスが誤差につながる。 発表の要旨 題材:プロセス制御と自動化(オートメーション) グループ名:冷凍庫 メンバー:?根澤颯太、藤原晃太、斎藤滉平、川口倖明、鈴木朝陽 役職:調査 復習の内容:冷凍庫-18℃?ー20℃が平均であり、誤差を出さないようにする為には、開け閉めを最小限にする。冷凍庫内をいっぱいにすることで食材同士で冷やし合い効率よく温度変化を少なく出来る。 AIによる温度調節はコストが高い反面、統一にすることが出来る。故障時は一部の故障だけでもリスクが伴う。 手作業によるコストは低いが、個人差が生じてしまう。
A.工場ではさまざまな自動化が行われており、そのために計測が行われプロセス制御が行われている。計測で得られる数値はアナログであるため AD変換などがおこなわれる。 演題:エアコンの制御 グループ名:写真に写っていなかったのでわからない 共著 加藤星 百恵さん(写真に苗字が移っていなかったのでわからない) 晃大さん 〃 朝陽さん 〃 自分の役割:概念化 フィードバック制御では、過渡応答 の入力としてステップ入力、インパルス入力、ランプ入力が、よく使われており、また系のモデルとしては、1次遅れ系や2次遅れ系が、よく使われている。そこで今回の調査では、身近な自動制御が応用されている例であるエアコンの過渡応答がどのようになっているか調べ、温度設定から室温が安定するまで、どれぐらいの時間か、安定性はどうか、誤差はどれくらなどかを調べてみることだった。 また、自動制御することについて、人が制御することと比べてどのような利点、欠点があるかを議論した。 方法はインターネットで調査しつつ分かったことや、班員が考えた意見を紙に書き出していった。 結果はエアコンの自動制御の仕組みは設定温度を室温が上回ると自動で電源がOFFになり、下回ると自動で電源がONになるという仕組みだった。自動制御することの人が手作業で制御することと比べてのメリットは人件費の削減などがあるという意見が出た。 復習 私たちの班ではエアコンを取り上げた。 設定温度を室温が上回ると自動で電源がOFFになり、下回ると自動で電源がONになる。 自動制御することの人が手作業で制御することと比べてのメリットは人件費の削減などがある。
A.[発表の要旨] エアコンについて考えた。 エアコンの自動制御システムは、設定値と制御値を一致させるために各エリアに温度センサーを設備し、それぞれの温度情報を収集するものである。 自動制御システムのメリットとして、省資源、省エネルギー、操業条件の一定化によりばらつきの軽減、均一性確保、品質の向上が考えられる。
A.TOSHIBA 冷蔵庫(TCR15AG12) 他社と比べて高速の負荷過渡応答性能を持っており、TOSHIBAは約3分の1となっている。ドアの開閉状況から長時間使用していないことを自動で判断し、冷蔵庫内をさらにゆっくり冷やして電力消費を抑えている。
A.品質を保つために、多くの部門に分かれて管理をしていることが分かった。 冷蔵庫を選択し、そのプロセス制御について調べて議論した。
A.プロセス制御と自動化について、エアコンを調べた。エアコンは比例制御によって温度を調節されている。ON-OFF制御と違い、温度によってモーターの回転数などが細かく調節されるため、安定性は高い。約3、4分くらいで効いてくる。
A.【講義の再話】 品質管理とは、うそがないことである。 【発表の要旨】 演題「プロセス制御と自動化(オートメーション)」、グループ名「PID」、共著者名「富樫聖斗、滋野玲音、新井駆、金子るみ」、自身の役割「執筆-原稿作成」 自動制御は、誤差がなく、操作ミスが起きにくいが暴走するリスクがあり、手動制御は、個人誤差が発生しやすく、ヒトによって成功・失敗がある。 【復習の内容】 ●手動作業から自動作業にすることで、考えられるメリットは、大きく注意を払う必要がなくなることである。例えば、温度管理を例に挙げると、ある温度に達したところで失活してしまうことや、機能を失う製品や材料を扱う場合、手動作業では、その温度付近で計測器を注意深く見て、適切なタイミングで止めなければいけないが、自動作業であれば、その温度に達した時点または達する直前になったら、止めるように指令を出しておくだけでよいからである。 ●一方、デメリットとしてはバグが発生しており、制御が正しく機能しない可能性があることである。自動制御のシステムの大部分はプログラミングであるから、コードが間違っている場合、作動してほしいようには動くことができない。コードの書き間違えといった簡単なミスによって、重要な制御が失われる危険性を孕んでいると考えられる。
A.私たちのグループでは、自動制御が行われている例でエアコンを選択した。エアコンの制御には、主にON・OFF制御と比例制御がある。ON・OFF制御とは、設定した温度に達した場合ONからOFFに切り替わるステップ入力が行われ、反対に設定温度より下回った場合OFFからONに切り替わるシステムである。また、比例制御とは、ファンによって設定温度に近い温度を保たせるようにする。 自動制御と手作業で制御することを比較した際のメリットは、人件費の削減や人には気づくことのできない誤差などを発見することが可能。コストの面では、自動制御は初期費用が高いため容易に導入することができないことや修理する際にさらに高い費用が掛かってしまう可能性がある。リスクは、自動制御の場合に誤作動が起こってしまったら作業が止まってしまうことで、これは手作業の場合であれば簡単な技術を問わないものであれば変わりが効く。このように自動制御は手作業と異なり、同じ品質のものを生み出すことが可能だがリスクやコストを考えると自動制御のみに作業を任せることはできないと考える。 したがって、今後は自動制御と手作業のどちらか一方に頼らず、協力しながらの作業が好ましいと考える。
A.・講義の再話 第3回の講義では,工生産方式とオートメーションについて学習しました。工場の分類による、それぞれの生産形態について理解し、手動制御と自動制御の違いについても考察しました。また、測定の仕組みと尺度についても学習し、データの変換や記録における数値の表現方法について理解しました。 ・発表の要旨 演題:エアコンの自動制御システムについて グループ名:たかし(22age) 共著者名:平野一真,長田卓士,平島駿 役割:調査 工業製品としてエアコンを選び,自動制御について議論しました.調査を進めると,日立の白くまくんXシリーズのエアコンが,約6分で足元が20℃になることがわかりました.自動制御のメリットとして,短時間で最小の電力で温度調整ができることであるという意見が出ました. ・復習の内容 エアコンの自動制御システムでは、設定温度から大きく室温が離れた場合、圧縮機に電源を供給して稼働させ、インバーターは室温を設定値に近づけようと運転します.設定値に近づいた時点で、消費電力を軽減させるため、圧縮機の運転を止め、送風運転にすることで省エネルギーを図ります。P動作で温度の波打ちを解消し、I動作で温度偏差を解消、D動作で外乱に対して素早く反応し、温度制御を可能にしています。日立の白くまくんXシリーズのエアコンでは、設定温度を20℃にした場合、足もと付近が約20℃になるまで、5分20秒ほどです。自動制御のメリットは、省人化、省力化、時間短縮、素早い処理ができる、人の手によるミスをなくし正確に行こなうことができることです。デメリットは、導入のための初期費用が大きい、制御の構築に専門知識が必要、故障時の復旧の必要、暴走や故障のリスクがあることです。
A.【講義の再話】 プロセス制御を行う重要性と仕組みについて学んだ。PID制御、比例制御、ON-OFF制御などがあった。 【発表の要旨】 グループ名 インパルス メンバー 小川駿太 小河詢平 丹野覚佑 鈴木郁磨 関馨太 エアコンの制御について取り上げ、ON-OFF制御、比例制御の仕組みや違いについて調べた。また、上記2種類の制御の図を示した。 【復習の内容】 私達のグループではエアコンを題材に取り上げた。エアコンでは室内温度が設定温度よりも低かったら設定温度に近づけていき、設定温度到達後はそれ以上温度が上がらないように、下がらないように調整している。調整のために用いられる制御法が2種類あり、ON-OFF制御、比例制御である。前者は設定温度に到達でスイッチがOFFになり、設定温度を下回ればONになる仕組みである。デメリットはスイッチがOFFになったあとも余熱で設定温度を超えてしまう点である。比例制御は設定温度と室内温度の差によってモーターの回転数を上下させることで調整を行う仕組みである。比例制御はON-OFF制御と違い、細かい制御が可能であるため、より安定した温度制御を行うことが可能である。
A.私のグループでは、エアコンを例に挙げた。日立製作所の白くまくんは、設定温度20℃にしたところ、約6分で足元まで室温が安定する。これは、従来の電流制御に加え、速度制御を行ってモーターを駆動させることで、高速回転時でもモーターの回転を安定させ、スムーズにハイパワーを発揮するカスケードベクトル方式のPAM制御を用いて実現している。
A.エアコンの温度制御に使われるON-OFF制御や比例制御について調べました。
A.私たちの班では、自動制御が応用されている製品の例として、エアコンの温度変化について調べました。教室のサイズで冷房の際に設定温度になるまでの時間は、設定温度に限らず、約5分ということがわかりました。ファンモーターの回転数や温風の送風量で変化させ、温度を保っていることがわかりました。また、ある温度で上回ったり、下回ったりすると、自動的にスイッチがオンになったりオフになったりして制御しているようです。また、モーターの回転数を上げたり緩やかにしたりして制御しています。 手作業の制御と比べて、時間の節約、人件費の節約、労力の節約ができると思いました。
A.スマートフォンには、画面の明るさを自動調節する環境光センサーが搭載されている。環境光センサーは周囲の明るさを感知して適切な輝度に調節する役割を持つ。具体的な調節方法は2つある。1つ目は、1,2秒ごとにポーリング(システムと周辺機器を連携させる)した後に変化させる方法である。2つ目は、特定の時間光レベルが一定範囲から離れたときのみ輝度を変化させる方法である。
A.講義ではセンサによって一定の環境をたもつには、システムの内部と外部がうまくバランスを撮れるようにすると良いと学んだ。 温度の調節を行うエアコンによって室温がどのようなグラフになるかを調査した。 話し合いでは、ボトルネックがどのくらいの部屋の大きさになるのかなのではという意見が出た。 家でインキュベータについて調べた。
A.「講義の再話」 計数、計量の違い、プロセス制御について学んだ。 「発表の要旨」 演題:プロセス制御と自動化(オートメーション) チーム名:PID メンバー:滋野玲音、富樫聖斗、篠原凛久、新井、駆、金子るみ エアコンについて取り上げた。 自動制御のメリットとしては操作ミスによる誤差が起きない。 デメリットとしては機械の内部暴走により、部屋が適温にならない等がある。 「復習の内容」 エアコン以外の家電に使われているプロセス制御について調べた。
A.自動制御:誤差無し、操作ミス起きない、暴走する(制御できない) 手動制御:個人誤差が発生しやすい、その日の体調に左右される可能性がある、人を変えればうまくいく可能性あり 温度・圧力・液面・流量・組成などを自動制御することは、人件費がかからないためコストは低く、決められた設定を保ち続けることができるメリットがある。それは製品の大量生産を可能にし、より快適な暮らしを作り上げるために重要なシステムだと考える。しかし、例えば生産時点で何か不具合が起こってしまったとき、大きなシステムを一時停止させる必要があるため、その対応や、すでに市場に出回ってしまっている製品の回収作業などのリスクがないとは言い切れない。
A.授業内では、主に工業製品のオートメーションについて学習した。オートメーションとは、人間に代わって、システムが自動化されていることであり、その1次遅れ系や2次遅れ系のプロセス制御によって、身近な電化製品は自動制御されていることがわかった。 また、グループワークとして以下の内容で討論を行い、グループの結論を導いた。 このグループワークにおいて、私は調査、及び執筆-原稿作成に取り組んだ。 演題:プロセス制御と自動化(オートメーション) グループ名:平尾の第2法則 共著者:平尾朱理、宍戸智哉、佐藤智哉 私たちは、自動制御が応用されている例としてエアコンを挙げた。エアコンによってある温度まで加温するとき、エアコンの入力波形はステップ入力(2次遅れ系)で、応答波形は設定温度に対して1度温度が超過した場合に出力が下がり、設定温度を下回った場合に出力が上がるという状態を繰り返して設定温度に収束していく波形である。温度設定から安定するまで、良質なエアコンは約30分かかる。また、一般的には45分程度かかることが分かった。 授業外時間の取り組みとして、エアコンのプロセス制御について調べ、エアコンが該当する2次遅れ系のインパルス波形とその過渡応答について、実際にグラフに図示することで理解を深めることができた。私はこのグループワークにおいて、調査に取り組んだ。 また、授業時間外の取り組みとして自動制御が応用されている例として、他の電化製品を探してみた。その結果、電子レンジ、スマートフォン、スピーカー、テレビ、掃除ロボットなどが挙げられた。
A.デジタル伝送には、直流信号(ベースバンド信号)と変調信号があり、直列伝送、並列伝送もある。また伝送路は減衰特性を有する。光ファイバの減衰特性は、0.2~0.3dB/km程度である。
A.新しい冷蔵庫の庫内が冷えるまでの時間 →通常は3時間、夏など暑いとき10間以上がかかる 人が冷蔵庫の温度を管理することは現実的ではない。 リスクにおいては温度をはかる人によって、誤差が生じるため、庫内に入れていたものがくさってしまう可能がある
A.私の班ではスマホの画面の明るさや消灯を調節する環境光センサーについて調べた。環境光センサーとは周囲の明るさを感知して適切な輝度に変える役割を持つもので、具体的には1.2秒ごとにポーリングした後に変化させること、特定の時間の間に光レベルが一定範囲から離れた時にのみ輝度を変化させることなどが挙げられた。
A.再話:機械化が進んでいるが、人や環境など様々な品質を保つために必要なことがあることを知らなければならない。 発表の要旨:身の回りにあるもので一番関係しているのではないかと考えたエアコンについて議論した。オートメーションについて調べた。 復習の内容:エアコンの自動制御システムは、設定値と制御値を一致させるためにセンサーを設置し、それぞれの温度情報を収集し、判断する。つけたばかりの時のように設定値と制御値に誤差が生じたら、設定値に近づけようと稼働する仕組みである。 設定値に近づいたら機器を停止したり、運転を切り替えたりするなど電力を抑えた省エネ対策も可能にしている。自動制御であると製品の質が安定し、大量生産を可能にする。しかし、人の手で作るからこそできるものがあるのも事実である。
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A.冷蔵庫のプロセス制御と自動化について調べました。定格内容積が400L以上の機種は冷えるまでに4hかかり、以下の場合は10hかかることが分かった。また、冷蔵庫に搭載されている自動省エネ運転は冷え具合に応じて冷却力を効率よく制御することができる。メリットとしては電力を抑え、省エネ効果を発揮できること。デメリットは電力に依存するため繋がらないとしようできないこと。
A.工場の生産形態としてプロセス生産、アセンブリ生産、小品種多量生産、多品種多量生産、フローショップ型生産などがある。 量を 測定し、 デジタルコンピュータで 記録可能なデータにするには、AD変換が必須です。AD変換の分解能は確度を支配する。 エアコンを例として調べました。 日立のしろくまくんは約6分で足元付近が20℃にすることができることが分かりました。自動制御にすることでわざわざ人間の手で調節することなく、効率的かつ安定した温度を保つことができます。 AD変換とは,アナログ信号をディジタル信号に変換する操作のことで,信号処理の一つであるAD変換は標本化と量子化の離散化によって行われる。
A.講義の再話 物の生産方式とオートメーション化の様々な技術について学ぶことができた。 発表の要旨 グループ名:PID 共著者名:富樫聖斗、篠原凛久、滋野玲音、金子るみ エアコンは理想的な応答は目標温度のステップ状変化であるが、現実的には制御対象や検出部や操作部などに時間遅れがあるため調節部は遅れて戻ってきたフィードバック信号に対して訂正動作が行われる。 復習の内容 制御結果はオーバーシュートを起こしたりサイクリングを生じたりする。
A.講義の再話 制御には、ON-OFF制御、PID制御、P制御があり、ランプ関数、STEP関数、インパルス、一次遅れ系、二次遅れ系など関数を用いている。 発表の要旨 グループ名:PID 共著者名:新井駆、篠原凛久、滋野玲音、金子るみ 自動制御は、誤差はなく、操作ミスは起きないが暴走する恐れがある。 手動制御は、個人誤差が生まれやすいなどがある。 復習の内容 冷蔵庫を選んだ。冷蔵庫が冷めるようになるには、メーカーや機種によって異なるが、約4時間である。ただし、真夏の場合は24時間程度かかることもある。JIS規格によると、冷蔵庫の温度は4℃となっており、誤差は±2℃である。 自動制御することで、人が手作業で作業するより正確性が増すメリットがあるので、製品の品質は保たれると考えられる。
A.[プロセス制御と自動化(オートメーション)] 私達の班では冷蔵庫を取り上げて調査、議論しました。 冷蔵庫は定格内容積が400L以上の機種で4時間かかるとのことで、冷え具合に応じて冷却を効率よく制御するとのことで、メリットは電力を抑え、省エネ効果があることです。しかし、一方電気に依存するためつながらないと使用できないことがデメリットとなります。 30196145-6A17-4804-B9D2-3AA955BF8BDC.jpeg
A.私たちの班では自動制御が応用されている例として、電気ケトルに着目した。 電気ケトルにおいて自動制御はバイメタルを用いた温度センサーである。 バイメタルとは二種類の金属を張り合わせ膨張率の違いを利用し、加熱されることで一定の方向に曲がる仕組みでありこの仕組みを利用したスイッチがサーモスタットである。 バイメタルにおける過渡応答としては一定の温度になるまで徐々に曲がり続けるが、電流の流れる量はある温度に達した瞬間にゼロになるためステップ入力の一部であるといえるだろう。また自動制御と人の制御を比較した際に、自動制御の方が人件費が発生ぜず正確に制御できることが多い点などが自動制御の優れている点であり、欠点としては、故障の際に弱いという点が挙げられた。
A.冷蔵庫は、真夏だと中が完全に冷えるのに24時間かかる。
A.プロセス制御と自動化について学んだ。自分達のグループは冷蔵庫を例に挙げた。冷蔵庫について、定格内容積が400L以上の機種は、ものを冷やすのに4時間ほどかかり、400L以下の機種だと10時間かかる。冷蔵庫には、冷え具合に応じて冷却力を効率よく制御できる自動省エネ運転機能をもつものがある。メリットとしては使用電力を抑えられること、デメリットとしては本体の値段が高いということなどがあげらる。
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A.・手動制御と自動制御の違いについて温度を例に取ると、まず手動制御はコントローラが頭脳となり温度計を自分で見て判断する。その際判断ミスが誤差となる。自動制御はコントローラが電子回路やコンピュータとなる。制御不能や論理ミスが誤差につながる。 ・エアコンは30分単位で制御が作動する。しかし最初の10分ほどは早く温度を適温にするため、制御が作動しない。したがって室温が安定するのは10分ほどである。誤差はプラスマイナス2度程度である。これらが私たちの班が調べた結果である。 ・身近な自動制御システムについて調べてみた。講義ではエアコンの温度調整が例として出ていたが、そのほかにカメラのオートフォーカスがあることがわかった。撮影対象が自動で移動しても画像のピントがあうようにレンズが自動で制御されるシステムである。
A.工業生産のラインでどのような制御を使っているかなどの話。 資料作成係 栗原 小池 津嶋 自動制御について1つの値が断続的に変化するものについてが対応しやすいが変数が増えるとコンピューターより、職人的感覚に任せるほうが良い。 PID制御を使っているエアコンならPI制御と制御を比較して即応性・安全性に優れているため、滑らかな温度変化が実現できる。人が手作業で制御することと比べてメリットでは省エネルギーですみ、運転コストの削減ができる。デメリットでは誤作動などで意図しないことが起こることがある点。
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A.工場をITによって自動化することで人件費の削減や人為的なミスを減らすことが出来るため、自動化できる部分は自動化していくことが望ましい。 冷蔵庫の温度は、約4時間で温度が安定する。 また、冷蔵庫は設定温度より高くなることはなく、家で使っている冷蔵庫の誤差は設定温度から約マイナス4℃以内である
A.山炊飯器 温度制御はPIP制御が用いられている。圧力で温度を調 する。40k Paで110°Cに保つ。 メリットは、加熱し続けても圧力弁がついているから温度が110°C以上にならない、時間設定ができる。 デメリットは、壊れたら使えないことである。 従って、米を手作業で炊くより、安心安全の面において メリットが少なく、リスクもないため、常に一定以上の品質を保てているということができる。
A.私は、エアコンの自動制御について調べました。 エアコンに適している自動制御は比例制御であると考えました。なぜなら、ON-OFF制御はスイッチが入っているか入っていないかの0または100でしか調整出来ませんが、比例制御であれば設定温度に近づけるために出力を高め、近くなれば緩やかになっていくという動きができるからです。 また、設定温度になるまでの時間や誤差はその時の部屋の温度や、部屋の作りで変わるため調べることは出来ませんでした。 エアコンの自動制御に関して人が制御することと比較すると、人が調節する場合体感温度で調節はできるものの変える度にリモコンを使う手間があります。自動化することでこの手間が省かれ、手が離せない状況でも温度が調整されるので、この分のコストがかかっても問題がないと思いました。
A.エアコンについて調べます。 温度制御とは、定められた設定温度に対して温度が一定に保たれるようなシステムです。設定した温度を満たすため、ファンモーターの回転数や、温風の送風量を変化させます。特にこの温度制御を比例制御といいます。 メリットは定めた設定温度を安定して維持できる点 デメリットは壊れたら使えない点 従って、エアコンの温度設定を手動で行う場合は、温度を一定に維持できないが、自動制御システムは簡単に、求める 温度を維持してくれるため、リスクもなく常に一定以上の品質を保つことができます。
A.再話:ハイスペックとハイクオリティは異なる 発表の要旨 題材:プロセス制御と自動化(オートメーション) メンバー:記録していなかったため不明 グループ名:記録していなかったため不明 役職:調査 復習の内容 エアコンは自動で温度を調節されている。そのため、安定性は高い。一定温度まで下げた後はその温度をキープしようとする。誤差は1℃程度である。
A.プロセス制御として、スマホの環境光センサーを調べた。周囲の明るさを感知して、適切な輝度に変える役割があり、1、2秒ごとにポーリングした後に変化させる。
A.・最終的な検査としてゴミや、髪の毛の混入がないか、穴は開いていないか、キズはないかなどの検査が行われる。受け入れ検査、工程間検査、完成品検査、出荷検査などがある。これらを学校に対比することができる。入学試験や、卒業研究発表がそれに値する。 ・プロセス制御と自動化では冷蔵庫を製品として挙げた。新しい冷蔵庫の庫内が冷えるまでの時間は8時間ほどであるが夏は、10時間ほどかかる可能性がある。人が庫内の温度を測るのは不適である。そのため、自動で機械的に行われる。 ・事後学習として、冷蔵庫の説明書を読んだ。しかし、冷えるまでの温度の記載は見つけられなかった。
A.外観検査の分野から、実際のねじの標準見本・合格限度見本・不良見本の絵をかき、関心を深めた。
A.3再話 サプライチェーンをさかのぼり資源にたどり着くことを学んだ.工業製品の設計プロセスについて学んだ. 発表 過渡応答のグラフを書き,身近な工業製品がどのような過渡応答になっているか調べよう. チーム名 平尾の第2法則 発表者 佐藤智哉 メンバー 平尾朱里 大堀颯斗 宍戸智哉 エアコンの過渡応答について議論した. 復習 私たちはエアコンについて議論した。良品のエアコンは設定温度で室温が安定するまでに30分かかるが、一般的なエアコンは45?60分かかる。自動制御のメリットは、自分が好きな時に手早く室温を変えることができる点です。コストは1時間で3?25円と安い。しかしデメリットとして、誤作動などが起きてしまうことや、定期メンテナンスを必要とする点があげられる。一方で、人の手作業では、より正確に指定の室温にすることはできるが、人件費は少なくとも1時間800円と高く、高度な技術が必要となる。
A.[再話] 減塩のカップヌードルはグルタミン酸ナトリウムをグルタミン酸カルシウムに変えることで作られている。 [発表] Siセンサーコンロの自動制御について調べた。 [復習] Siセンサーコンロで自動制御がされている。 例えば火事防止のため、250℃になると自動的に消化するという制御がされている。 自動制御にすることで、人が作業するよりも労力がかからずまた、危険な場所での制御も可能になるため、メリットが大きいと考える。センサーの性能によっては人が制御するよりもコントロールの精度落ちる可能性もあるので、品質に悪影響を及ぼさない精度の制御装置を選ぶことが大事である。
A.自分はエアコンの過渡応答について調べました。 エアコンの過渡応答は設定温度に到達するまで外界の温度が作用するので、まず設定温度以上に到達してから設定温度に近付けていくことが分かりました。温度が安定するまでの時間は外気温と設定気温に依存すると考えました。 手動制御と自動制御のメリット等に関してですが、手動での計測等では人それぞれで誤差が生じ、統一するのが難しいと考えられますが、自動ではあらかじめ設定された値でできるため統一性があると考えられます。ですが定期的にメンテナンスを行う必要があるので、目的と製造数等を考慮して制御方法を選択する必要があると考えました。 日本に多くいらっしゃる技術者・職人など芸術性、創造性が求められる場合は手動制御が適していると考えられます。
A.エアコンについて調べました。 エアコンの自動運転とは、設定した温度になるよう、室温や屋外の温度に応じて、エアコンが自動で判断して冷房・暖房・除湿などのモードを切り替えたり、風量を調整したりしてくれる機能です。 メリットとしては、効率よく稼動するため、無駄な電気代の削減になること、デメリットとしては、温度センサーの位置によっては、快適な温度に保つことが難しいことが挙げられます。
A.スマホの画面の明るさの自動制御について調べた。 スマホには環境光センサーという機能が備わっていて、これは周囲の明るさを感知して適切な輝度に変えるという役割を担っている。 具体的には、1?2秒ごとにシステムと周辺機器を連携させた後や、特定の時間の間光レベルが一定範囲から離れたときのみに輝度を変化させる。 適切な明るさで画面を見る場合は、人の手でやるよりも省エネで良いと思う。しかし、輝度が一番低くても場所次第では画面が見える人もいるので、その場合は勝手に変えられると自分で直さなければならず余計な手間がかかってしまう。一般的な適切な明るさには変えられるが、その人の好みの明るさには変えられないので、そこまで対応できるようになるとより良い製品が作れると思う。
A.自動制御については1つの値が断続的に変化するものについては対応しやすいが変数が無数に増えてくるとコンピューターよりも職人的感覚に頼ったほうが目標とするものに近くなると考える。PID制御を使っているエアコンならPI制御とP制御を比較して即応性・安定性に優れている。 自動制御することのメリットとデメリット メリット ・省資源・省エネルギー・省力化を測れ、運転コストの低減に寄付できる。 ・視覚的にわかりやすい ・切り替え、修正などの操作が簡単 デメリット ・誤差づが起こると意図しないことが起きて大変 ・異常が想定出来て正しく制御されていたとしても手遅れなことがある。
A.エアコンの制御 ・ON-OFF制御 設定温度までONにし温度を超えたらOFFに、設定温度を下回ったらON に切り替える制御。 ・比例制御 ON-OFFにはせずに設定に近い温度を保つように制御する。
A.プロセス制御と自動化(オートメーション) こたつ サーモスタット方式による温度調節。2枚の金属板合わせ、一定の温度になるとヒーターへの通電を機械的にオン・オフする。 自動制御によるものを手作業でするとなると、一定の温度になるのを確認してから通電をオフにし、温度が下がってきたら通電をオンにしなければならない。 自動制御によって手間が省けている。
A.エアコンは温度を検知し、それにより送風温度を決め、室温環境を整えている。このように、検知センサーによって適切な制御を行うことで、機器の自動化が行える。信号を検知したのち、ステップ応答などの信号を出すことで、自動制御が行われる。 電気ケトルでは、温度センサが温度を感知しそれに応じてヒーターに電流が流れるようになっている。100℃に設定した場合、100℃を温度センサーが感知すると通電が止まり、時間の経過によって徐々に温度は落ちていく。
A.【講義の再話】工場ではさまざまな自動化が行われている。そのため、生産方式におけるオートメーションについて学んだ。人の手に負えなくなったビッグデータの整理や、デジタル情報の変換などがオートメーション化されていることわ知った。 【発表の要旨】炊飯器について、自動制御がどのように活用されているか調べた。自動制御は、温度制御に使われていて、それにはPIP制御が用いられている。圧力で温度を調節する。40k Paほどで110℃に保つ。メリットは、加熱し続けても圧力弁がついているから温度が110℃以上にならないこと。デメリットは、壊れたら使えないことである。 【復習の内容】オートメーションの重要性について再度考えた。
A.・講義の再話 工業製品は、どんなに品質管理を徹底しても不具合や不良品が発生してしまう。そのため、それらを0にすることが難しいが、できる限り少なくするよう各企業は取り組んでいる。 ・発表の要旨 「プロセス制御と自動化」、グループ名:juice、共著者:津嶋励野・佐藤雅季・栗原大翔、役割:可視化 自動制御については、ひとつの値が連続的に変化するものには対応しやすいが、変数が無数に増えてくると、コンピュータよりも職人の方が目標とするものに近づけると考える。 ・復習の内容 自動制御が応用されている例としてエアコンについて調べた。自動制御は一つの値が断続的に変化するものに対しては効果的であるが、多数の変化が要求される場合では過渡状態が長くなり、目標値になるまでに多くの時間を要するため、人の手作業による制御に劣る。よって、ある一定の目標値への制御に関しては、自動制御の方が一律に制御でき安定性が高く、コストの面でも人工より優れるため、高い品質を保証することができると考える。
A.エアコンについて調べたところ、温度が高くなったらスイッチが切れるという制御が行われていることがわかりました。
A.私はエアコンについて調べました。エアコンの制御にはON-OFF制御と比例制御の2つの場合があることがわかりました。ON-OFF制御は室温が設定温度以上になったらエアコンを起動して一定温度に室温が下がるまで冷房をかけます。この制御では一度上がった室温を下げるためにエアコンを起動してから部屋を冷やすため、室温は安定せず、温度が下がるまでの時間も長くなります。比例制御は室温に合わせてエアコンの出力を調整する制御になっています。室温が上がれば出力を高め、室温が下がれば出力を下げるというような制御で室温はON-OFF制御より安定しており、室温が設定温度になるまでの時間も短くなります。 機械が温度・圧力・液面・流量・組成などを制御することで人には管理しきれない部分まで制御が出来、手作業よりも一定の安定したレベルの製品を製造できるため品質は向上すると思います。コストも機械を導入すれば基本的に定期的なメンテナンスと電気代しかかからないので長期的に見れば人を雇うよりコストもかからないです。リスクは問題が起きたときに柔軟な対応が出来ないことと、センサーでの管理では漏れがある場合があるので人の目でも見る必要があるということです。
A.エアコン 自動制御システム 設定値と制御値を一致させるために各エリアに温度センサーを設置しそれぞれの温度情報を収集するもの。 メリット 省資源 省エネルギー 操業条件が一定であるためばらつきが減少 均一性確保→品質向上
A.
A.[講義の再話] 品質管理には測定が必要となる場合がある。①公正な商取引のための測定②安全・安心のための測定③科学・技術のための測定④生産活動のための測定 [発表の要旨] グループ名:kavi メンバー:清野明日美、佐々木鈴華、神山京花、有賀蘭、矢作奈々 題材:プロセス制御と自動化(オートメーション) エアコンは自動制御システムである。設定値と制御値を一致させるために各エリアに温度センサーを設置し、それぞれの温度情報を収集するものである。 [復習の内容] ステップ入力について調べ、図に描いた。
A.今回はエアコンについて調べた。エアコンにはある温度を下回ったり上回ったりすると自動的にスイッチがオンになったりオフになったりして制御する。オンオフ制御やモーターの回転数を一気に上げたり緩やかにしたりして温度を制御する比例制御というものがある。これらの自動制御を取り入れることによって我々がモーターの回転数やスイッチをコントロールする労力や人件費、時間などのコストを節約でき品質を高めることにつながると考える。例えば時間やお金があれば心の余裕につながる。それは大きな発明を生み出すかもしれない。
A.設計図をつくり、形にするだけでなく、外れ値を出さないようにする管理具合が難しい。 スマホの画面の明るさについて、周囲の明るさを感知して適切な明るさに変わる役割などを持つセンサーに関して自動制御を調べた。Conceptualization 10個、20個ていどならある程度品質を落とさずに提供できても1000子単位だと意味をなさない。
A.・エアコン ・PID動作 線形動作で最も安定した動作であり、定常偏差を解消しつつ、即応性のある制御ができる。また、微分動作によって偏差の変化に対する過渡応答特性を改善し、安定した制御が可能となる。
A.工業製品の品質の測定される場面や設計と仕様、設計プロセスについて学んだ。 フィードバック制御の過渡応答の系が1次遅れ系と仮定できるとき、 ステップ入力、インパルス入力、ランプ入力からひとつ選んで、 入力波形と PID制御の その過渡応答 の応答波形を図示。 チーム名平尾の第二法則 書記 宍戸智哉 平尾朱里 大堀颯斗 佐藤智哉 エアコン、インパルス入力を選び、それぞれの波形の図示をした。 一次遅れ系のインパルス波形 エアコンでの定常状態になるまで 30分で上出来 45?60分で普通一般的 エアコンの応答波形はステップ波形
A.講義の再話 制御の種類(ON-OFF制御、PID制御など)について学んだ。また、それぞれの制御を表す関数について学んだ。 発表の趣旨 エアコンについて調べた。エアコンは温度制御、ON-OFF制御、比例制御がある。 復習の内容 効率よく部屋を設定温度にするためにはどうしたらよいかについてさらに調べた。
A.【講義の再話】 「高品質」という言葉をよく耳にしますよね。では、高品質とはどういうことなのでしょうか。答えは、「表示にウソがないこと」です。製品は、重量や形などが正確に製造されなければなりません。その基準となっているのが「設定値」です。工場などでは、この設定値からのずれを最小に抑えるために制御システムを活用しています。 【発表の要旨】 プロセス制御と自動化(オートメーション)、チームエアコン 私は、調査の役割を担当しました。自動制御が応用されている製品としてエアコンを選び、調査を行いました。エアコンはPDI制御が応用されており、カスケード制御や加熱冷却制御が行われていることが分かりました。また、温度制御の応答として、乱流やその制御対象の温度特性を知った上で、その特性に合った温度制御が行われているということも分かりました。 【復習の内容】 復習として、自動制御と手動制御の比較を行いました。手動制御は機械トラブルなどがなく比較的正確だというメリットがあります。一方で、自動制御は人件費を削減することができ、怪我や事故などが少ないというメリットがあります。目的により使い分けることが大切だと思いました。
A.プロセス制御と自動化について、工業製品としてエアコンを選択した。 エアコン(HITACHI しろくまくん) 約6分で足元付近が20℃になる。また、短時間かつ低電力で温度を調節できる。時間内ではこれぐらいしか調べることができなかった。
A.エアコンの風量設定は、環境にもよるが、微風にすると設定温度に至るまで時間がかかかかり、逆に消費電力が増えてしまうという。パナソニックの独自の調査によると、「自動」と「微風」を比較したとき、「微風」は「自動」に比べて設定温度に達するまでの消費電力が20%高く、到達するまでの時間が6.4分も長いという結果となった。そのためエアコンの風量設定は「自動」にした方が良い。
A.
A.プロセス制御と自動化の例として冷蔵庫について考えた。 新しい冷蔵庫の庫内が冷えるまでの時間は通常3時間、夏などの暑い日は、10時間以上かかる。 人が冷蔵庫の温度を管理することは、現実的ではない。 リスクとして、温度を測るひとによって誤差が生じる可能性がある。
A.炊飯器 温度制御:PIP制御 圧力で温度を調整40kPaで110℃に調整する 自動制御のメリット、デメリット 加熱し続けても圧力弁がついてるため温度が110℃以上にならない。→めを離して他のことできる。 時間設定できる。 故障のリスクがある。
A.カップヌードルチリトマトは、すべて食べるとWHOが定める健康的な1日の食塩摂取量を一発で上回る製品だ。また、NHKの料理番組では味の素の商標が出せないがために、「化学調味料」と紹介してしまい、「化学的ななにかを使った調味料」として味の素に対し悪いイメージがついてしまった。 カップヌードルプロでは減塩を試みるために出汁をカルシウム塩に変更したのだろうか? 高品質とは表示から嘘がないことを言うこと。 鉄は量り売りに対してカップラーメンなどは1個、2個…という定数量で販売される。 気体の品質管理においては、ハーバボッシュ方から見ても、圧力と温度の管理が最初にやるべき重要な要素であり、それにより安全性と品質の確保が図られる。 制御に関して、エアコンのセンサーは重要な役割を果たす。暑いと感じるセンサーから冷たいものを飲むと反応するアクチュエーターまで、様々な機能が含まれる。 PID制御は広く使用される制御システムであり、システムの応答を調整するために活用される。 工学部で重要な関数として、インパルス関数、微分、ステップ関数、積分、ランプ関数などが挙げられる。これらの関数は様々な工学分野で重要な役割を果たす。 自動制御について、たった一つの決まった値や、一つの値が断続的に変化するものについては応答しやすいが、変数が無数に増えてくると設定したプログラムよりも人間の職人的感覚に頼ったほうが目標とするものに近いものが得られるのではないかと考える。 ハーバボッシュ法について更に調べた ハーバーボッシュ法は、20世紀初頭にドイツの化学者フリッツ・ハーバーと技術者のカール・ボッシュによって開発された人類史上最も重要な化学反応の一つである。この法則は、窒素と水素からアンモニアを合成する方法を発見したことで知られている。 ハーバーボッシュ法は、窒素ガスと水素ガスを高温・高圧の反応器内で反応させ、窒素と水素の原子が結合してアンモニアを生成する反応です。この反応は窒素固定として知られ、非常に重要な意味を持っている。これはアンモニアは肥料や爆薬の原料など、様々な産業用途に使われる重要な化合物だからである。 ハーバーボッシュ法の発明により、窒素固定が可能になりました。これによって、人類は食料生産の増加や肥料の製造に革命をもたらし、世界の農業生産を大きく向上させた。また、アンモニアを原料として合成される硝酸などの化合物は、爆薬などの製造にも使用された。
A.IH炊飯器は温度制御はPID制御、圧力で温度を調節する。40kPaで110℃に保つ。メリットは加熱し続けても圧力弁がついているから温度が110℃以上にならない、時間設定できるなどで、デメリットは壊れたら使えないことだ。様々なプロセス制御があることがわかった。また、仕組みを調べて理解できた。
A.データ通信や伝送の品質管理について学びました。デジタル信号やアナログ信号の例や、それの基盤になっている数学の分野について学び、特にインパルスやステップ入力について重点的に学びました。 チーム名は、平尾の第二法則です。司会・進行をしました。メンバーは平尾朱理、大堀颯斗、宍戸智哉、佐藤智哉です。話し合った内容は、一次遅れ系のインパルスについて図を用いて話し合いました。また、エアコンではどのような図になるのかを確認しました。 エアコンが設定温度までにかかる時間は、高性能なモノで30分、普通のエアコンで45?60分かかるそうです。また、設定温度との誤差は±1℃程度であると分かりました。人が手作業するより、物理量は自動制御の方が正確に行えるため、品質は高くなると考えます。しかし、正確に出来る機器であるほど機器自体のコストが高くなります。コストを抑えるために機器のコストを抑えると品質は高性能の機器に比べて劣ると考えます。
A.私たちの班名は品質管理です。 PID制御はエアコンで用いられていて、PI制御はP制御と比較してPID制御は即応性、安定性に優れている。 制御をすることのメリットは省資源、省エネルギー、省力化を図ることができ、運転コストの削減に寄与すること。 制御を導入するリスクとしては、誤作動が起こると意図しないことが起こってしまうこと。
A.
A.講義の再話 工場の量産で高品質を保つ為には、品質を保つライン管理の条件が制御され、一定に維持されてなければならない。条件とは人、物、環境などがある。手動制御と自動制御の違いについて温度を例にとると、コントローラーが脳となり、温度を調整する。自動制御ではコントローラーが電子回路やコンピューターによって自動化されており、理論ミスや制御不能が誤差につながる。 発表の要旨 演題:プロセス制御と自動化(オートメーション) グループ名:冷蔵庫 メンバー:高根澤颯太 川口倖明 斎藤滉平 藤原晃太 鈴木朝陽 復習の内容 冷蔵庫について調べました。室温内は0℃から6℃が一般的となっている。温度差については小型の冷蔵庫内では上下では大きな気温差は生まれにくいが、冷蔵庫の開閉の頻度などにより室温は大きく変化する。 人が手動で制御するには一日中温度管理をする必要があり、かなりの手間がかかるので自動制御にすることでかなりの手間を短縮することができる。
A. 様々な金属の抵抗率を学び、家で使っている家電の電力量などを聞いていた。 プロセス制御と自動化、チーム架空配電線、丹野、鈴木、小川、小河、材質が鋼心アルミ線で断面積は410?で重さは1mあたり1.7kgである。電圧を6600Vとする。アルミの抵抗率は1.204Ω/kmであり、電線の長さを10kmとすると電気抵抗は12.04Ωとなる。使う電力量は例としてヘアアイロンを挙げると301Wになった。 家に帰ってから講義資料をもう一度読み直し、講義内容の理解を深めた。
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大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。