技術士R07対策版｜R04~R06【07金属部門】必須問題Ⅰ『解答論文例：6題』-解答骨子例付き-

👇 添削・相談について

過去問題に対して添削、試験に関する相談をご希望の方は、
下記受付フォームに必要事項を登録のうえ、
送信をお願いいたします。👇👇👇

📖 参考記事

▼ 年度別解答例（R04～R06）

▼ 全部門【必須問題Ⅰ】🔗全体リンク版🔗

🔽 以下、本記事の主内容

📅R04年度

R04_I-1「過去問題」

　2018年、経済産業省より示されたDX（デジタルトランスフォーメーション）施策は、近年発達が著しいデジタル技術の利用推進によって、我が国の産業力の維持・強化に革命的な変化をもたらすことを目指している。産業界におけるDX推進は、新しいビジネスモデル構築等の経営戦略、製品・サービスの向上による国際競争力の強化などに留まらず、人材有効活用を含む働き方改革まで、その適用範囲は多岐にわたる。
　上記の状況を踏まえて、以下の問いに答えよ。
（１）金属関連産業に携わる技術者としての立場で、DX推進を図るための技術的な課題を多面的な観点から３つ抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、課題の内容を示せ。
（２）抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。
（３）すべての解決策を実行しても新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（４）上記事項を業務として遂行するに当たり、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から必要となる要件・留意点を述べよ。

R04_I-1 ＜解答骨子例＞

１．DX推進における技術的課題
　〇デジタルインフラ整備の観点
　　・レガシーシステムの更新と統合
　　・最新デジタル技術との連携の困難性
　〇データ活用の観点
　　・品質データの収集と分析体制の構築
　　・熟練技術者の暗黙知のデジタル化と分析人材の育成
　〇セキュリティの観点
　　・サイバー攻撃への対策強化
　　・IoT化やネットワーク接続に伴うリスク増大
２．最重要課題と解決策
　〇最重要課題
　　・品質データの収集と分析体制の構築
　〇IoTセンサーとAI技術を活用した品質データの自動収集システムの導入
　　・高精度センサーによるリアルタイムでの品質データ収集・分析
　　・経験や勘に依存しない客観的な品質管理の実現
　〇デジタルツインを用いた仮想生産ラインの構築
　　・デジタル空間上での生産ライン再現とシミュレーション
　　・最適な製造条件の探索と不良品発生の予測
　〇AI支援による熟練技術者の暗黙知のデジタル化
　　・画像認識技術とAI学習による熟練技能の定量化
　　・若手技術者への効率的な技術伝承
３．新たなリスクと対策
　〇AIによる判断の過信リスク
　　・想定外の不具合に対する対応力の低下
　　・ダブルチェック体制の構築と定期的なAIモデルの検証
　〇データ偏重による創造性の低下リスク
　　・革新的なアイデア創出の阻害
　　・ハイブリッドな意思決定プロセスの確立と創造性向上の取り組み
４．業務遂行に必要な要件・留意点
　〇データの取り扱いに関する倫理的配慮
　　・機密情報に対する適切なアクセス制御とデータ保護
　　・従業員のプライバシーへの配慮と明確な同意取得
　〇AI技術の公平性と透明性の確保
　　・AI判断基準の明確化
　　・公平性と透明性を担保するための定期的な監査
　〇持続可能性を考慮したDX推進
　　・環境負荷を最小限に抑える取り組み
　　・雇用の持続可能性確保のための人員再教育・再配置
　〇継続的な学習と技術革新への適応
　　・最新技術動向の把握とDX戦略への反映
　　・自己研鑽と外部連携による持続的なイノベーションの推進

R04_I-2「過去問題」

　我が国では、脱カーボン社会の実現へ向けて、水素利用をキーテクノロジーの１つと位置づけ、世界に先駆けて水素基本戦略を策定し、様々な産業分野における技術開発を展開している。自動車を含む各種輸送機器、発電プラント設計などの社会インフラ、及び素材製造等に関わるそれぞれの分野においては、ⅰ）水素を安心して利用するための技術を確立すること、ⅱ）水素を低コストで供給するための製造・輸送・貯蔵の技術向上を図ること、の２点が重要となる。
　上記の状況を踏まえて、以下の問いに答えよ。
（１）水素利用社会の実現へ向けて、金属関連産業に携わる技術者としての立場で多面的な観点から課題を３つ抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、課題の内容を示せ。
（２）抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。
（３）すべての解決策を実行しても新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（４）上記事項を業務として遂行するに当たり、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から必要となる要件・留意点を述べよ。

R04_I-2 ＜解答骨子例＞

１．水素社会実現への課題
　〇観点１：材料の耐水素性能
　　・水素脆化現象による金属材料の機械的特性の劣化
　　・高圧・低温環境下で用いる構造材料の耐性向上
　〇観点２：製造・輸送・貯蔵技術の効率化
　　・水素の製造・輸送・貯蔵における高コストとエネルギーロス
　　・プロセス効率化と低コスト化を実現する金属材料の開発
　〇観点３：リサイクル・環境負荷低減
　　・使用金属材料のリサイクル技術の確立
　　・採掘・精錬・製造過程における環境負荷の低減
２．最重要課題と解決策
　〇最重要課題
　　・材料の耐水素性能の向上
　〇ナノ組織制御技術の活用
　　・ナノレベルの組織制御による耐水素脆化性能の向上
　　・水素トラップサイト増加による水素拡散の抑制と進行遅延
　〇合金設計の最適化
　　・水素と親和性の低い元素の添加による耐水素性能の向上
　　・合金元素の添加量最適化による水素脆化感受性の低減
　〇表面処理技術の開発
　　・水素不透過性皮膜の形成による水素侵入の防止
　　・表面改質技術の適用による水素脆化リスクの低減
　〇水素センシング技術の統合
　　・材料内部の水素濃度を監視するセンサーの開発と統合
　　・水素脆化進行の早期検知と予防保全の実施
３．新たなリスクと対策
　〇コスト増加のリスク
　　・新技術導入による材料製造コストの上昇
　　・量産技術確立やライフサイクルコスト評価によるコスト削減
　〇新技術の信頼性不足
　　・新開発された材料・技術における長期信頼性の不足
　　・加速試験や寿命予測モデル構築による信頼性の確保
　〇複合的な劣化メカニズムの出現
　　・水素・応力・腐食環境の相互作用による新たな劣化現象の顕在化
　　・シミュレーション活用による複合的劣化メカニズムの予測と対策
４．業務遂行に必要な要件・留意点
　〇安全性の最優先
　　・設計・開発における安全性の最優先
　　・潜在的リスクに関する適切な情報開示
　〇環境負荷の最小化
　　・材料製造から廃棄までのライフサイクル全体での環境負荷最小化
　　・リサイクル技術の開発・推進による資源の有効利用
　〇社会的受容性の向上
　　・技術の安全性や有用性に対する社会の理解促進
　　・専門知識を分かりやすく伝達し社会的受容性向上への貢献
　〇国際協調と技術移転
　　・世界的課題としての国際協調と技術移転の重要性
　　・グローバルな視点での技術開発と普及への取り組み
　〇継続的な学習と技術革新
　　・最新知見の継続的な学習と技術革新への努力
　　・異分野融合や産学連携によるイノベーション創出

📅R05年度

R05_I-1「過去問題」

　鉱物資源の多くを海外に依存する我が国においては、世界的な資源需要の拡大や国際情勢の変化に伴う資源の供給不足・価格高騰のリスクに備え、資源の有効活用を推進し、資源制約の軽減を目指していかなければならない。
（１）資源の有効活用に関して、技術者としての立場で多面的な観点から３つの課題を抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、その課題の内容を示せ。
（２）前問（１）で抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を、金属部門の専門技術用語を交えて示せ。
（３）前問（２）で示した解決策を実行しても新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（４）前問（１）～（３）の業務遂行において必要な要件を、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から、題意に即して述べよ。

R05_I-1 ＜解答骨子例＞

１．資源有効活用の３課題
　＜観点１＞技術的課題
　　・リサイクル・リユースの技術革新と高度化
　　・効率的な資源回収・再利用のためのプロセス改善
　＜観点２＞経済的課題
　　・資源回収コストの抑制と循環利用できる仕組みの構築
　　・初期投資負担の軽減とインセンティブ付与による民間活力の促進
　＜観点３＞社会的課題
　　・国民一人ひとりの資源に対する意識改革
　　・3R実践の環境教育推進と製品設計の改善
２．最重要課題と解決策
　〇最重要課題
　　・技術的課題
　1. 選別・分離技術の高度化によるリサイクル効率の向上
　2. 製錬技術改良によるスクラップからの効率的な金属資源回収
　3. 人工知能(AI)を活用した最適リサイクルルートの検討
　4. バイオリーチングなどの新規資源回収技術の開発
３．解決策実行に伴うリスク及びその対策
　〇リスク１：新規技術導入に伴う環境負荷の増大
　　・LCA実施による環境影響評価と対策立案
　〇リスク２：希少金属等の確保が困難になる可能性
　　・都市鉱山からの回収強化と代替材料の開発推進
　〇リスク３：巨額の投資が必要となり、コスト高になる恐れ
　　・国による技術開発支援とインセンティブ制度の活用
４．業務遂行に求められる要件
　〇公平・公正な立場から専門知見を
　　・金属業界の発展への寄与
　　・公平・公正な立場からの専門知見の提供
　〇環境負荷の低減と資源効率の最大化
　　・製錬・リサイクルプロセスの継続的改善
　　・環境負荷の低減と資源効率の最大化
　〇将来世代への責任を自覚した倫理的判断
　　・社会的影響の常時考慮
　　・将来世代への責任を自覚した倫理的判断
　〇法令遵守、さらに高い次元での社会規範を尊重
　　・法令遵守の徹底
　　・高い次元での社会規範の尊重

R05_I-2「過去問題」

　人口減少や第四次産業革命、人生100年時代といった大きな環境変化の中で、いろいろな視点で多様性が求められている。この多様性の尊重は、事業機会の拡大やイノベーションの創出につながると期待されている。人材や働き方の多様性、人々のニーズの多様性などを前提として、金属産業の製造プロセスや製品の変革が求められている状況を踏まえて、以下の問いに答えよ。
（１）ニーズの多様性を尊重する考え方に基づき、技術者としての立場で多面的な観点から３つの課題を抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、その課題の内容を示せ。
（２）前問（１）で抽出した課題の中から最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題の解決策を３つ、金属部門の専門技術用語を交えて示せ。
（３）前問（２）で示した解決策に関連して新たに浮かび上がってくる将来的な懸念事項とそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（４）前問（１）～（３）の業務遂行に当たり、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から必要となる要件・留意点を題意に即して述べよ。

R05_I-2 ＜解答骨子例＞

１．ニーズの多様化に伴う課題
　〇観点１：製造プロセスの柔軟性
　　・多品種少量生産への転換の必要性
　　・多様な要求に柔軟に対応できる生産システムの構築
　〇観点２：製品の付加価値創出
　　・顧客の価値観に沿った高付加価値製品の開発
　　・市場ニーズの的確な把握と独自の強みを活かした製品作り
　〇観点３：技術継承と人材育成
　　・専門技術の継承危機
　　・次世代人材の計画的育成と経験知の体系化
２．最重要課題と解決策
　〇最重要課題
　　・製造プロセスの柔軟性確保　　
　〇解決策１
　　・生産設備のモジュール化
　　・ライン構成の短期変更の実現
　〇解決策２
　　・IoTセンサーによるデータ収集
　　・人工知能を活用した最適生産条件の探索
　〇解決策３
　　・設備の遠隔監視と予知保全
　　・計画的な設備保全の実現
３．新たな懸念事項とその対策
　〇懸念事項１：デジタル技術導入に伴うセキュリティリスクの高まり
　　・多層的認証システムの構築
　　・従業員への継続的な教育によるリスク管理の徹底
　〇懸念事項２：技術の高度化・多様化によるスキルミスマッチ
　　・産学官連携による実践的な再教育の場の提供
　　・社会人の継続的な能力開発支援
４．技術者倫理と社会の持続可能性の要件・留意点
　〇技術者倫理
　　・法令遵守と高い倫理観の保持
　　・環境保全、製品安全性、社会貢献への配慮
　〇多様な人材が活躍できる機会の創出
　　・人権尊重の理念
　　・多様な人材が活躍できる機会の創出
　〇持続可能な社会の実現
　　・事業活動を通じた持続可能な社会実現への寄与
　　・技術者の使命としての自覚

📅R06年度

R06_I-1「過去問題」

　持続可能な社会のため、現状の化石エネルギー中心の産業構造・社会構造をクリーンエネルギー中心に変換するグリーントランスフォーメーション（GX）が求められている。金属産業においてもさらなる省エネルギーの推進、燃料・原料の転換、資源循環の推進、他産業分野のGXに資する材料の開発等が求められている。
（１）金属産業のGXに関して、技術者としての立場で多面的な観点から３つの課題を抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、その課題の内容を示せ。
（２）前問（１）で抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を金属部門の専門技術用語を交えて示せ。
（３）前問（２）で示した解決策を実行しても新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（４）前問（１）～（３）の業務遂行において必要な要件を、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から題意に即して述べよ。

R06_I-1 ＜解答骨子例＞

１．金属産業GX推進の多面的課題抽出
　〇観点１：製錬プロセスのCO2排出削減
　　・コークス依存型高炉プロセスの環境負荷
　　・水素還元製鉄における技術的障壁
　〇観点２：金属リサイクルにおける不純物蓄積
　　・トランプエレメントの除去困難性
　　・リサイクル材の品質低下問題
　〇観点３：再生可能エネルギー設備用の耐食性材料開発
　　・海洋環境下での材料耐久性不足
　　・溶接部近傍の選択的腐食課題
２．最重要課題およびその解決策
　▼最重要課題：水素還元製鉄プロセスの実用化障壁
　　・高温水素環境下での材料劣化
　　・連続操業安定性の確保困難
　▽解決策１：耐水素脆化合金の開発
　　・Ni基超合金による水素透過抑制
　　・微量元素添加による強度・寿命向上
　▽解決策２：熱回収システム最適化
　　・CVD法による高機能コーティング
　　・複合被膜によるエネルギー効率改善
　▽解決策３：プラズマ活性化還元法
　　・低温還元反応の実現技術
　　・耐火材熱負荷軽減メカニズム
３．リスク及びその対応策
　◇リスク及びその対応策１：高コスト化問題
　　・リスク：設備投資コスト増大と競争力低下
　　・対応策：粉末冶金技術による材料最適化
　◇リスク及びその対応策２：熱交換器の腐食進行
　　・リスク：混合ガス環境下での効率低下
　　・対応策：表面処理と非破壊検査の活用
　◇リスク及びその対応策３：プラズマ制御不安定性
　　・リスク：電極消耗による還元効率変動
　　・対応策：自動再生システムと分析制御
４．業務遂行に必要な要件
　☆技術者としての倫理の観点
　　・水素プロセスにおける安全設計徹底
　　・環境影響評価と情報公開責任
　☆社会の持続可能性の観点
　　・ライフサイクル全体での環境負荷低減
　　・地域社会との共生と環境配慮

R06_I-2「過去問題」

　現在、多くの企業でデジタルトランスフォーメーション（DX）により新たな生産技術が開発されつつある。最近になり金属材料分野でもデジタルツイン（実際に稼働している設備・装置の実際の情報を仮想空間上にモデルとして再現する）技術が注目を集めている。
（１）このデジタルツインを金属材料製品作製の分野に用いる際、技術者の立場で多面的な
観点から、技術的な３つの課題を抽出し、それぞれの観点を明記したうえで、課題の内容を示せ。
（２）前問（１）で抽出した課題のうち最も重要と思われる課題を１つ挙げ、その理由とその課題に対する複数の解決策を専門技術用語を交えて述べよ。
（３）前問（２）で示した解決策を実行しても新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（４）前問（１）～（３）の業務遂行において必要な要件を、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から題意に即して述べよ。

R06_I-2 ＜解答骨子例＞

１．デジタルツイン適用における技術的課題
　◯観点１：材料組織モデリングの精度限界
　　・複雑な組織変化の再現困難性
　　・マルテンサイト変態予測精度の不足
　◯観点２：センシングデータの精度と同期性
　　・製造現場のリアルタイムデータ取得限界
　　・組成分析の時間遅延問題
　◯観点３：シミュレーション結果の検証手法
　　・実機データとの比較検証の必要性
　　・フィードバック手法の体系化課題
２．最重要課題およびその解決策
　▼最重要課題
　　・微視的組織変化の予測精度不足
　　・構造用鋼の相変態モデル化の重要性
　▽解決策１：マルチスケール解析技術
　　・ミクロ、マクロ統合的アプローチ
　　・CALPHAD法と相変態シミュレーション連成
　▽解決策２：その場測定データ活用
　　・高温X線回折による結晶構造リアルタイム計測
　　・実測値に基づくモデル最適化
　▽解決策３：デジタル材料データ統合
　　・異種測定手法からの情報統合プラットフォーム
　　・特徴量と材料特性の相関体系化
３．リスク及びその対応策
　◇リスク及びその対応策１：計算コスト増大
　　・膨大な計算リソース要求
　　・変数階層化と並列計算の導入
　◇リスク及びその対応策２：実機再現性低下
　　・製造現場の変動要因による乖離
　　・インライン評価と早期異常検出
　◇リスク及びその対応策３：データ統合障壁
　　・測定データ形式の不一致問題
　　・標準化データ交換形式の導入
４．業務遂行に必要な要件
　☆技術者としての倫理の観点
　　・シミュレーション結果の正確な報告責任
　　・透明性のある情報開示の徹底
　☆社会の持続可能性の観点
　　・省エネルギー、省資源化への貢献
　　・環境調和型材料開発の促進

📘 解答論文例（以下、有料）

R04_I-1【解答論文例】