材料選択と設計

部品の質量とコストという2つの目的を同時に小さくしたいが、軽い材料ほど高価で、両方で最良の材料がない。このような場合の材料の選び方として適切なものはどれか。

  1. A質量の性能指数で最良の材料を選べば、コストの面でも必ず最良になるので、一方だけで比べればよい
  2. Bどの候補にも両方の目的で同時には負けないパレート最適な候補を集め、質量とコストの交換の比率を決めて選ぶ
  3. C質量(kg)とコスト(円)の性能指数を、単位をそろえずにそのまま足し合わせ、和が最小のものを選ぶ
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正解:B. どの候補にも両方の目的で同時には負けないパレート最適な候補を集め、質量とコストの交換の比率を決めて選ぶ

目的が競合するときは、まず、ほかのどの候補にも両方の目的で同時に負けていない候補を選び出します。これらはトレードオフの曲線(パレート前線)の上に並び、前線の上ではどちらかを良くすると他方が悪くなります。最終的には、質量を1 kg減らすのに何円まで払えるかという交換定数を決め、質量とコストを1つの評価関数(ペナルティ関数)にまとめて選びます。航空機のように軽さの価値が高い製品では高価でも軽い材料が、一般の製品では安い材料が選ばれるのはこのためです。一方の目的で最良の材料が他方でも最良とは限らないので、一方で最良なら他方でも必ず最良になるとする選択肢は誤りです。単位の違う量をそのまま足すと、数値の大きさが単位の選び方で変わってしまい、意味のある比較になりません。

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