複数の歯車が複雑に噛み合っている様子。

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原理原則をわかりやすく!ものづくりの具体例を挙げて解説

2020年10月10日

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原理原則とは何だろうか。

そんな疑問はないですか?

原理原則を応用したものとして、ものづくりがあります。

ものづくりは、自然の性質(原理)、原理を適応するための条件(原則)に従っています。

これらはパソコンだって原理原則を応用して作られたものです。

私は、高専で5年間工学部に属しており、そのあと、大学、大学院も工学部でした。

また、サラリーマンで10年間メーカーで働いていた経験があります。

なので、ものづくりっていえば、こうだという理屈があります。

パソコンを作るにはという例を用いて、原理原則を解説します。

目次は次の通りです。

・原理原則をわかりやすく

・原理とは

原理とは、ものごとがよりどころとする自然界の性質のことです。

例えば、「てこの原理」というのきいたことはありませんか?

てことは、弱い力で大きな力を発生させるものです。

その原理とは、

回転する力=支店からの距離×そこにかかる力

の自然法則を応用したものです。

シーソーという遊具を思い浮かべてください。

回転軸から遠くに座ると軽い人でも、重い人を浮かせて着地することができます。

・原則とは

原則とは、一般的に適用されるきまりやのことです。

これは人間が作ったものになります。

ものづくりでは、原理を適用するための条件と言った意味合いになります。

例えば、シーソーで体重50kgの人と体重80kgの人もバランスできるようになるための板の長さと座る位置の条件などのようなものです。

・ものづくりから原理原則を分かりやすく解説

・ものづくりは原理原則から応用されている

ものづくりは原理原則から応用されたものです。

手順としては、

・目的を考える
・目的を達成するための手段(=原理原則)を考える

です。

ものを作って商品開発をしようと思った時、まず、目的を考えます。

例えば、パソコンを作る目的は、人が情報を記録できる装置を作ることですよね。

原理と原則を知る必要があります。

詳細を解説します。

・具体例:パソコンを作るための原理

・情報を記録するために豆電球を使う

もうすでに、パソコンは世に出ていますし、どのように作られたか疑問に思うことはないかもしれません。

既存の部品を使わないで、1からパソコンを作ってください。

そういわれたら何をしますか?

私はどのように情報を扱うかということが問題だと思います。

このブログの文章も、情報の集まりです。

パソコンはどのようにこの情報を取り扱っているのか。

それは、電気のONとOFFという2つの状態を作ることから始まります。

・豆電球が1つなら2つの情報を取り扱える

例えば、豆電球を電池とスイッチとつないで、ONとOFFの状態で豆電球の明かりをつけたり消したりする状況を考えてみればわかりやすいかもしれません。

これで、ONとOFFで2つの情報を取り扱えます。

明かりがついているときは晴、明かりが消えている時は雨

つまり

ON:晴
OFF:雨

のような判別ができます。

・豆電球が2つあれば4つの情報を取り扱える

もし、豆電球が2つあった場合はもっとたくさんの情報を識別できます。

ONとON
ONとOFF
OFFとON
OFFとOFF

の4の情報を扱うことができます。

この場合、

ONとON:晴
ONとOFF:曇
OFFとON:雷
OFFとOFF:雨

このように、4つの情報を識別することができます。

・情報は2進数で取り扱う

・豆電球が3つの場合は8つの情報 (2の3乗)
・豆電球が4つの場合は、16つの情報(2の4乗)

このように、豆電球を増やしていけば、たくさんの情報を識別することができます。

2進数を知っている方なら、すぐにわかるはずです。

これは、情報を記憶することにつながりますよね。

このような原理があって、どうやら情報を記憶できるということになったのです。

でも、人間は、このONかOFF、言い換えれば0と1の羅列を一瞬で理解することができません。

そこで、WindowsやmacなどOSを導入することで、人間がパソコンの情報を扱うのを助けるシステムを組み込んだんです。

ONとOFFの状態を作り出す豆電球をたくさん並べることで大量の情報を識別することができるという原理原則を応用したわけですね。

そして、人間とパソコンの間に理解を助けるOSを作ることで、パソコンが出来上がったと考えられるわけです。

・具体例:パソコンを作るための原則

では、次にパソコンをつくるための原則とはなんでしょうか。

それは、豆電球を動作させるための条件です。

例えば、豆電球には、スイッチやバッテリーが必要です。

たくさんの豆電球を光らせるためには、リレーや電子回路も必要になります。

安全に動作させるためのバッテリーや豆電球の規格も必要ですね。

つまり、これらが原則となります。

・まとめ

ものづくりの仕方。

それは、まず目的を考えて、それを達成するための手段を原理原則で考えればいいわけです。

原理とは、自然界の性質のことで、原則とは、原理を適用するための条件のことです。

以上、参考になれば幸いです。

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