沼津高専 電子制御工学科
MIRS98カリキュラム完了報告書
MIR98SF-CURR-0017
改訂記録
版数 作成日 作成者 承認 改訂内容 提出先
A01 1999.3.31 長澤 長澤 初版
A02 1999.4.20 長澤 長澤 授業時間数と総作業時間の検討を追加

目次

  1. はじめに
  2. カリキュラムの実施概要
  3. MIRS98カリキュラムの特徴-MIRS97以前との相違点-
  4. 実施結果
    1. 競技およびルールについて
    2. 作業工程分析
    3. ドキュメント管理
    4. 標準MIRSデータベース
    5. アンケート結果
  5. まとめ

  1. はじめに
  2. 本文書は、98年度3年後期から99年度4年1年間に行われた小型知能ロボット開発カリキュラム(通称MIRS98カリキュラム)の実施報告である。

  3. カリキュラム実施概要
    1. 授業科目名と単位数
    2. 本カリキュラムは98年度後期から99年度にかけて次の科目名で実施された。
      年度授業科目名学年学期単位備考
      98電子機械設計3後期2
      99電子機械設計製作T4前期2
      99電子機械設計演習4前期1夏季集中
      99電子機械設計製作U4後期3
      合計8

    3. 競技
    4. MIRS98では競技名「MIRSオリエンテーリング」を提示しその競技に勝利することを目的とした。競技ルールについてはMIR98競技規定(MIRS98SF-CURR-0003)を参照のこと。

    5. カリキュラム実施状況
    6. カリキュラムはおおまかに、3年後期までに基本設計、4年前期までに詳細設計、製造設計、製造を行い、4年後期に改良設計、4年末に競技会という日程で実施された。
      詳細はMIR98実施要領(MIRS98SF-CURR-0002)を参照のこと。
      仕様書の審査および各フェーズでの試験は下記の日程で実施した。
      1999/4/30開発計画書の改訂内容の審査
      1999/5/25〜6/1詳細設計書の審査
      1999/7/2〜7/16製造仕様書の審査合格するまで製造作業は行わせない。
      1999/7/16標準MIRS規定走行試験
      1999/9/10〜10/4サブシステム試験合格するまで再試験を繰り返す。
      1999/10/15,10/22規定走行試験同上
      1999/11/12〜11/26システム基本動作試験同上
      1999/12/17プレ競技会
      2000/2/4競技会
      2000/3/3開発完了報告書審査
      2000/3/4作業報告書審査

  4. MIRS98カリキュラムの特徴-MIRS97以前との相違点-
  5. MIRS98カリキュラムの実施にあたり97年度までのカリキュラム実施の反省点もとにいくつかの点について改善を行った。

    1. 競技の変更
    2. 従来のいわゆる鬼ごっこ競技では、移動する相手に対して計画的に探索や追跡動作を実現することが学生の技術レベルではかなり難しく、偶然性に起因する勝利パターンが目立ったた。そこで、静止したものに対する計画行動を確実に実現する競技「MIRSオリエンテーリング」を提示した。
      競技が単純になり過ぎないように以下の2点のルールでインテリジェンシを高めている。

    この競技では、物体探索と行動計画の立案・遂行という自律ロボットの自律たる動作がはっきりと現れる点で従前の競技に比べかえって難しくなっているとも考えられる。

  6. ドキュメント管理体系の整備
  7. 従来のドキュメントは、電子ドキュメントになってはいたもののそれぞれがかってなフォーマットで作成しており、文書の所在が不明瞭で作成者、改訂記録などが記載されないケースが多かった。そこで、文書のフォーマットを統一し、管理台帳に基づき厳密に管理を行う管理規定を定め、ドキュメントマネージャに管理を徹底させた。 ドキュメント管理規定(MIRSDBMD-DOCS-2001)

  8. 標準MIRS部品のドキュメントの整備
  9. MIRS標準部品といわれる既設計のボードや部品について上のドキュメント体系に則る文書を作成しその文書の責任と所在を明らかにし最新版の管理を徹底した。
    文書の責任者に教官をアサインし、実作業は主に各チームのエレクトニクス担当があたった。

  10. チームでのアイデア提案
  11. 従来、アイデア提案は個人で行い、プレゼンテーションも個人単位に行っていた。しかし、要素技術に関する知識が不足していることもあり、十分に検討されてない提案内容が目立ち、また全員が発表するため十分に時間がとれないという問題が指摘されていた。そこで、チーム編成を先におこない、ディスカッションした結果を発表するという形態に変更した。

  12. チーム編成法
  13. 従来は教官が個人のアイデア提案を選択し、そのアイデアを実現したい者を募集する形をとっていたが、上の事情により成績順とした。

  14. 97度作成基板の流用
  15. I/O-sub基板以外は97年度作成の基板を流用することを可とした。これはエレクトロニクス担当が標準MIRSボードのドキュメント作成に工数を裂かれることから作業量を削減するために行った処置である。ただし、流用品についてはその動作を保証しない旨をあらかじめ伝え、不具合については各チームで修復することを条件に流用を認めた。

  16. 標準MIRS上でのソフトウェア試験の追加
  17. 97年度の作業分析でソフトウェアの作業量が競技会前に特に集中していることが問題として指摘された。この点を解消するためにMIRS98では標準MIRSをソフトウェア開発に提供し、ハードウェアの完成前からソフトウェアのデバッグを行えるようにした。学生の特質を考えたときに環境を整えただけでは不充分で何らかのマイルストーンを設けなければ実質的な効果は得られない。そこで、標準MIRS上での走行試験を実施した。

  18. ドキュメント、試験の評価方法
  19. ドキュメントの審査、各フェーズの試験については合格までなんどでも再審査、追試験を行うことを前提とした。当然ながら、システム設計は前段階の品質が次の段階の品質を大きく左右しフェーズが進むごとに積み重なって品質を落とすことになる。
    評価は合格までの再試験回数によって規定した。

  20. プレ競技会の実施
  21. プレ競技会は、今回より競技内容が変更されたために競技会の実施運営のリハーサルとして、主にスタッフ側の手順を確認するために実施した。

  22. 競技会でのチーム紹介の改善
  23. 競技会場にスクリーンを設け、各チームのマシンの動作を競技前に説明するようにした。

  24. アンケートの実施
  25. 次年度以降の本カリキュラムの参考のために、開発完了報告書の提出と同時期にアンケートを実施した。

  • 実施結果
    1. 競技ルールおよび競技会について
    2. 競技ルール

      従来の競技では、必ずしも完成度の高いチームが勝つとは限らなかった。行動計画を十分に実現していなくても相手マシンの赤外線が偶然に視野に入れば捕捉でき勝つことができた。しかし、今回の競技では行動計画を確実に実現できるマシンの方が有利であることが確かめられた。センサでのポストおよびスイッチの探索、それに基づく行動といった自律ロボットが備えるべき機能を実現しているかどうか大きく問われるようになった点では、今回のルール改訂は成功であったと考えられる。ただ、観戦する人間の興味としては対戦型のほうがおもしろいという声も聞こえた。卒研や専攻科レベルで対戦型を継承し、より高度な制御を実現することも一考である。
      残念ながら、2回目の試技に学習機能を使ったチームは無かった。今後、AIや最適ルート問題などを扱う卒研があれば技術の進展が見られるであろう。
      問題点として 等があげられる。

      競技会

      競技会の結果はMIRS98競技会記録(MIRS98SF-CURR-0015)に記されているのでそちらを参照されたい。
      競技会では全チームがポストを獲得する動作を実現することができ、まずまずの結果であったと思われる。欲を言うなら、2回目の試技で学習機能を実現して欲しかったことと、自己位置を失った場合のの緊急事態に備えるプログラムに工夫が欲しかった。

    3. 作業工程分析
    4. 全員の作業記録をもとに作業工数の分析を行った。作業記録の精度については以前から問題になっているが、MIRS98においても同様で以下に示すような正確に記録されていたとは思えない記録が多々見られた。
      作業記録の問題点。
      しかしながら、多少のノイズはあるもののおおよその傾向はつかめたと考えられる。

      下表は作業時間と時間外作業時間をクラス全員について合計したものである。

      表1.総作業時間数
      総授業時間総時間外作業時間総作業時間総作業時間/総授業時間
      76824559122411.59

      表から全作業時間は授業時間の約1.6倍であることがわかる。これは1単位の時間配分(30時間の授業に対し15時間の自習)に近い値である。懸案であった時間外作業を減らすという点はかなり改善されたといえる。ただし、個人別に見るとかなりのばらつきがあり特定の学生の頑張りに頼っていることは否めない。今後作業量を平均化するなんらかの工夫が必要と思われる。

      以下、担当部門、チームごとの作業量について分析した結果を述べる。

      図1
      図1は全作業工数をプロットしたものである。1999/7に山があるがこれは夏季の集中講義でこの時期に集中的に作業しているためである。これを除けば、競技会前に多少のもり上りはあるものの作業が平均化しているのがわかる。
      図2

      図2は各担当別にプロットしたものである。担当別に作業の集中時期が異なることが見られる。各担当の集中時期における作業内容は以下のとおりである。
      1999/7メカにクス製造設計
      1999/7エレクトロニクス詳細設計、基板製造
      1999/7ソフトウェア標準MIRS走行試験
      1999/9エレクトロニクスサブシステム試験
      2000/1末ソフトウェア競技会
      課題であった競技会前にソフトウェア担当の作業量が集中する件は大きく改善されたと言える。

      図3
      図4
      図5
      図3〜5は各担当別の作業量をチームごとにプロットしたものである。エレクトロニクスでは9803,9804が9月に作業が増えている。この2チームは基板作成時に製造不良があり、その解決に多くの時間を要したことが原因である。最終的に、これらの問題の解決には指導教官のサポートが必要であった。回路基板を改良設計したチーム(9801)が必ずしも作業量が増加していない点は注目すべきである。
      9801のメカにクスの作業量が他に比べ突出している。これは、次項で詳しく述べるが他に比べてドキュメントの数と改訂回数が格段に多いことが原因である。

      図6
      図6はチーム別にプロットしたものである。ドキュメントを精力的に作成した9801が若干多いもののチーム間の差異はあまり無い。

    5. ドキュメント管理
    6. はじめに述べたようにMIRS98からドキュメント管理を厳密に行う方針を立て、以下の事項を徹底するように指導を行った。
      1. 文書の保管
           
        • 保管場所を明確にする。
        • 管理台帳によって文書の所在、登録・発行の状況を明らかにする。  
        • 保管期間を設定する。  
        • 登録権・閲覧権を明確にする。
      2. 文書の責任の明確化
           
        • 誰が作成して、誰が承認したのかを明確にする。
      3. 改版の管理
           
        • 改版することが出来る人を明確にする。  
        • 改版記録を記載する。  
        • 改版の通知範囲を明確にし、通知を徹底する。
      これらを徹底するためにドキュメント管理規定(MIRSDBMD-DOCS-2001)を制定し、これに基づき管理を行った。
      この管理規定によりドキュメントに必ず作成日と作成者が記されるようになり、台帳により保管場所、登録、発行の管理が行われるようになった点は大きな成果である。また、ISO9000などで叫ばれているドキュメント管理の重要性を体験を通じて感じ取ってもらえたと思う。
      とはいえ、ドキュメントに関してはまだまだ不充分な点が多々ある。 図7は各チームのドキュメントの登録件数の推移を示したものである。ここで言う登録件数とはドキュメントの改訂に伴う再登録も含んでいる。各チームのドキュメントの総数と改訂回数を表2に示す。これらをみると同じようなシステムを設計するのにドキュメント数に2倍の開きが見られる。また、ほとんど作りっぱなしで改訂されて無いチームがあることがわかる。9801のドキュメントは定常的に改訂が行われており、精力的にドキュメントを作成したことが覗われる。逆に9802,9804は作成ドキュメント数も少なくほとんど改訂されていない。明らかにドキュメントの品質が疑われる。
      図7
      表2.ドキュメント作成数および改訂数
      チーム名ドキュメント作成数改訂数改訂率
      98011583642.30
      980279190.24
      9803124430.34
      980488260.29
      9805101600.59

      ドキュメント管理が正しく行われないケースを列記すると

      1. メモであるいは頭の中の文書で作業しドキュメントを作成しない。
      2. 規定のフォーマットで作成しない。
      3. ドキュメントを作成しても登録しない。(図等が未完な場合にこのケースが多い)
      4. ドキュメントに不具合があっても改訂せずに作業を行う。
      5. 改訂記事が記されないで改訂が行われ、ファイルが入れ替えられる。
      6. ドキュメント管理者が保管ディレクトリのパスワードを漏らしていまい、各自が勝手にファイルを入れ替える。
      などである。 また、以下は各チームのドキュメントマネージャのぼやきとも思える声である。
      ここでは、ドキュメントの内容については言及しなかったが、とても満足できるものとは言い難い。あくまで学校教育のなかのトレーニングとしての位置付けを考えれば、この程度が限界と言えなくも無い。

      MIRSスタッフも次項に述べる標準MIRSデータベースの整備や数多くのドキュメント作成要領を作成したが、これらのドキュメントについての学生の評価はアンケートの結果にも見られるように良好であった。 スタッフ側として反省すべき点として が挙げられる。

    7. 標準MIRSデータベース
    8. 新ドキュメント体系への移行に伴い各種ドキュメントのテンプレートやMIRS標準基板の整備を行った。
      作成したドキュメントはドキュメント管理台帳(MIRSDBMD-DBMD-0001)に示す。これらのドキュメントについての学生の評価はアンケートの結果にも見られるように良好であった。

    9. アンケート結果
    10. 競技会終了後にこのカリキュラムについての無記名でのアンケート調査を行った。
      アンケート結果を下記に示す。

      MIRS98アンケート
      T.主に行った作業分担
      a.マネージメント 4
      b.ドキュメント管理 4
      c.メカニクス 16
      d.エレクトロニクス 15
      e.ソフトウェア 14
      U.製作したロボットの完成度について
      a.満足している 6
      b.おおむね満足している 31
      c.不満な点が多い 7
      (満足と不満足が同じくらい1人)
      V.作業時間について
      1.出席を確認する時間について
          開始時
      a.守られている 36
      b.おおむね守られている 9
      c.遅刻が多い 0
          終了時
      a.守られている 11
      b.おおむね守られている 20
      c.早い場合が多い 0
      d.遅い場合が多い 14
      2.授業時間内の作業について
      a.散漫になることが多かった 17
      b.おおむね集中して作業を行った 25
      c.集中して作業を行った 2
      3.時間外の作業について
      a.ほとんど時間外に作業はしなかった 3
      b.ときどき時間外に作業を行った 36
      ・時間外作業が多かった時期と作業内容
      1) 5,6,1月:ドキュメント作成
      2) 7,8月:MIRS製作,シャーシ製作,CAD
      3) 9月:基板の製作と試験・修理,ケーブル作り
      4) 1,2月(試験前):ソフトウェア作りとデバック
      c.毎週、時間外に作業を行った 6
      b,cと答えた人に
      A.効率よく作業すれば授業時間内に終ることができる 7
      B.時間外に作業しなければとても終らない 32
      W.チーム編成について
      1.チーム編成の方法は適当か
      a.よくない 7
      b.だいたいよい 23
      c.よい 14
      ・チーム編成の方法でよい方法
      1) 班長がスカウト(人数は自由)
      2) リーダーを決めてから、その人達がメンバーを選ぶ
      3) 自分たちでチームを決める
      4) ロボコン経験者は振り分ける
      5) 成績順に並べて1,2,3,4,5,1,2,3,4,5…と分ける
      5) 実力で分ける
      6) 息の合う人と組む、かつ公平に
      2.チームワークはよかったか
      a.よかった 13
      b.ふつう 27
      c.悪かった 5
      3.メンバーによって作業量の偏りがあったか
      a.偏りはなかった 4
      b.偏りがあった 41
      b1.特定の人に作業が集中していた 24
      b2.作業量が少ない人がいた 28
      b3.まったく作業をしてない人がいた 14
      X.教官の指導について
      1.教官の説明は解り易いか
      a.解りやすい 6
      b.なんとか解る 27
      c.よくわからない 11
      2.教官は熱心に授業していると思うか
      a.熱心だと思う 30
      b.熱心だとは思うが、あまり熱意が伝わってこない 13
      c.熱心だとは思わない 2
      3.教官は質問に対してよく答えてくれるか
      a.よく答えてくれる 20
      b.おおむね答えてくれる 23
      c.あまり答えてくれない。又は、質問に行っても不在が多い 0
      4.授業の雰囲気はどうか
      a.緊張感があっていい 0
      b.緊張感は無いが、和やかである 23
      c.だらけた雰囲気で良くない 17
      Y.授業の内容について
      1.授業内容について興味があるか
      a.大変興味がある 17
      b.取り立てて興味はないが、技術者になるためには必要だと思う 27
      c.技術者になるためにも必要だとは思わないし、興味がない 0
      2.授業の難易度
      a.難しいと思うが、しっかりやっていれば解る内容である 40
      b.難しいとは思わない 4
      c.易しい 1
      3.授業には満足しているか
      a.物作りに関する知識や技術者としての意識が向上するので満足している 32
      b.興味が湧いてくるので、満足している 11
      c.得られるものがなく、興味も湧いてこないので不満である 1
      4.他の講義科目との関連について
      a.講義科目との関連がよく解らない 23
      b.講義科目で学んだことがおおむね役に立った 19
      c.講義科目で学んだことがおおいに役に立った 2
      実験 11
      システム工学 3
      制御 3
      C言語 8
      回路系の授業 4
      機械実習 3
      数学 1
      製図 1
      計算機工学 1
      Z.ドキュメントについて
      1.ドキュメントの管理方法について
      a.複雑でよく理解できない 9
      b.おおむね理解できた 32
      c.よく理解できた 4
      2.ドキュメント管理は規定どおり行われたか
      a.いいかげんだった 16
      b.ほぼ規定どおりに行った 25
      c.規定どおりに行った 4
      3.教官の提示するドキュメントについて
      3.1 利用頻度
      a.ほとんど利用していない 4
      b.ときどき利用した 13
      c.よく利用した 26
      d.わからない 2
      3.2 有効性
      a.ほとんど役に立たなかった 1
      b.参考程度になった 20
      c.おおいに役に立った 22
      d.よくわからない 2
      3.3 信頼性
      a.誤りが多く信頼できない 0
      b.多少の誤りはあるが、おおむね信頼できる 21
      c.信頼できる 20
      d.よくわからない 4
      3.4 わかりやすさ
      a.説明が不充分でわかりにくい 8
      b.だいたい理解できる 33
      c.わかりやすい 1
      d.よくわからない 3
      4.MIRS97までの先輩たちが作成したドキュメントについて
      4.1 利用頻度
      e.ほとんど利用していない 4
      f.ときどき利用した 26
      g.よく利用した 15
      h.わからない 0
      4.2 有効性
      e.ほとんど役に立たなかった 5
      f.参考程度になった 27
      g.おおいに役に立った 12
      h.よくわからない 1
      4.3 信頼性
      e.誤りが多く信頼できない 10
      f.多少の誤りはあるが、おおむね信頼できる 26
      g.信頼できる 5
      h.よくわからない 4
      4.4 わかりやすさ
      e.説明が不充分でわかりにくい 13
      f.だいたい理解できる 28
      g.わかりやすい 2
      h.よくわからない 2
      [.試験について
      1.試験の回数は適当か
      a.完成度をあげるためには適切な回数である 37
      b.多すぎてチームの開発計画に支障をきたしている 0
      d.完成度を上げるにはもう少し細かく試験を設定したほうがよい 4
      試験、pre競技会を増やす
      本番同様の試験を数回行い、問題点をもっと明確にすべきだった
      走行試験後、一定期間ごとに競技会を行う
      e.よくわからない 4
      2.試験の時期は適当か
      a.だいたいよい 39
      b.時期を変えたほうがよい試験がある 6
      1) 最初の方の試験をもっと期限を短くして良い
      2) 規定走行試験や標準MIRS走行試験の時期を10月始めに早めるべき
      3) 競技会はもっと早めに行った方がだらけなくて良い
      4) 全体的にもっとはやくする
      5) 最後に集中しすぎ
      3.試験の内容は適切か
      a.適切である 34
      c.要求が過大で適切とは言えない 0
      d.簡単過ぎて適切とはいえない 1
      システム基本動作試験
      e.よくわからない 8
      5.採点基準は適切か
      a.透明・公平で解りやすい。満足しているので適切である 17
      b.公平ではあるが不透明なところがあって解りにくいので適切とは言えない 20
      c.不透明で不公平なので、適切ではない 6

      アンケートの集計結果を大まかにまとめると となる。特に最後の個人の成績の評価については、チームとして評価される部分が多く個人の頑張りが評価されないという不満がアンケートの結果として表れていると思われる。

  • まとめ
  • MIRS98は競技ルールが変わったことやISO9000に基づくドキュメント管理を導入したことなど新しい試みが行われたため、そのカリキュラムの遂行が危ぶまれたが、ほぼ順調に実施することができた。

    特に

    などは成功したと思える点である。一方、改善が望まれる点もいくつかある。 などである。

  • 謝辞
  • MIRS98カリキュラムを終えるにあたり、カリキュラムの遂行実施に何かと便宜を図っていただきご協力いただいた電子制御工学科教官の方々に深く感謝いたします(スタッフ一同)。

    最後に、本カリキュラム遂行に実質的に携わったMIRS98スタッフの方々に、この紙面を借りてに篤く御礼申し上げます(長澤)。
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