独立行政法人 国立高等専門学校機構

弓削商船高等専門学校紀要
第 46 号

第 46 号 令和 6 年 3 月【学術論文】
No.

頁

表題

1

1-4

2

5-13

2022 年の日本におけるクルーズ船の運航状況

野々山 和宏，加藤 博

3

14-20

Python を用いた分散処理システムの研究開発

前田 弘文

4

21-28

学生主事室における DX 推進

峯脇 さやか，前田 弘文，本間 孝拓，―学生支援システムの開発―

池田 真吾，村上 知弘

5

29-35

6

36-39

7

40-43

8

44-52

船舶係留監視システムの考察―係船方法と係留索張力動態の関係―

ノイズバイアス補正法による夜間画像のノイズ低減
Beamer スタイルの TEX 文書における複数の項
目の水平方向の配置について
3 次元 Lorentz-Minkowski 空間の Möbius の帯型極大曲面とその特異点について
楕円コンパス教材を活用した教育実践

著者名
稲本 有我，二村 彰

峯脇 さやか，村上 しずく

久保 康幸

金田 伸

南郷 毅，牧山 隆洋【教育・研究報告】
No.

頁

9

53-58

10

59-64

11

65-70

12

71-76

表題
高専における Z 世代の学生指導

モンゴル国ウランバートル市における大気汚染
物質の濃度測定
機械学習を用いた外国為替自動取引システムの構築
二輪倒立振子型移動体の走行および姿勢制御に関するアルゴリズムの考察

著者名村上 知弘, 前田 弘文，峯脇 さやか,
池田 真吾, 本間 孝拓
ダワァ ガンバット，益崎 智成,
ハヤンヒリワ－ サランゲレル，
ムンフツウヤ エレデネバット
徳田 誠，岡野 有志

徳田 誠，山本 美奈子

アーティキュレーションを保証する海事英語教
13

77-79

育・研究を目指したデータ駆動型学習教材の開発と運用に関する提案―令和４年度校長裁量経費研究報告書―

山本 健太

1

船舶係留監視システムの考察―係船方法と係留索張力動態の関係―
稲本 有我*・二村 彰**

Development Of Ship Mooring Monitoring System
Relationship between mooring method and mooring cable tension
dynamics
Aruga INAMOTO * , Akira FUTAMURA**
Abstract
In recent years, in the shipping industry, the realization of automated ships is expected due to thedevelopment of maritime broadband communication, the development of IoT, big data, etc., and the
spread of onboard equipment such as automatic identification systems (AIS). However, in terms of ship
operation, the technology for remote monitoring and maneuvering is being developed, but the situation isdifferent for remote monitoring while moored. Therefore, in this study, we develop a vessel mooring ropetension measurement device that utilizes commonly used mooring ropes and existing equipment on thequay wall, and visualize the change in mooring rope tension when a ship is moored. Then, therelationship between mooring rope tension, mooring rope length, and distance between the hull and thequay was clarified. In addition, we have developed a remote mooring rope tension monitoring systemusing Wi-Fi to address issues related to the image display surface, which can only be measured near thesystem.
１．はじめに必要がある．このため，船舶係留を遠隔監視するには，係留索の張力や船体動揺等の情報を数値化し，それら
近年，海運産業では，海上ブロードバンド通信の発 の船舶係留情報を理解・分析するなどデータを総合的達，IoT，ビッグデータ等の発展，および自動船舶識別 に監視する能力が船員に新たに求められる．船舶係留装置（AIS）などの船内機器の普及により，自動運搬船 時の遠隔監視の例では，船舶側面の前後 2 か所以上にの実現が期待されている．日本では，日本財団が推進 真空吸着盤あるいはワイヤーやロッドを吸着・固定さする無人運航船プロジェクト「MEGURI2040」の一環 せ る こ と に よ っ て 船 舶 を 係 留 ・ 監 視 す る 技 術として，2022 年にコンテナ船「すざく」の無人運航の （CAVOTEC 社，MACGREGOR 社）等がある．これ
監視と遠隔操船が可能な「陸上支援センター」を用い らの係船・監視技術の共通点として，安全性，運用効率た実証実験を行い，航行に成功している[1]．このよう の向上，船舶と岸壁の接続の最適化，港の省インフラに， 船舶運航面では，船橋（船舶運航監視・操作部） 化の実現などが挙げられるが，これらの係留・監視技を模した陸上船橋において船員があたかも実際の船舶 術は，船舶側あるいは陸上岸壁側に大規模な設備を必にいるように遠隔監視・操船できるような技術が整え 要とするため，一般的港湾にはまだ普及された状況にられつつある．しかし，船舶係留時の遠隔監視では状 ない．また，船舶の係留中における係留索切断事故は況が異なる．停泊当直時，当直者は，係留索の状態を確 過去に発生している．また，日本では船員の高齢化が認し，引き継ぐ職員に知らせなければならないと船員 進んでおり，今後，荷役中や気象・海象変化状況におけ
法施行規則航海当直基準で定められている．そのため， る係留索の監視がおろそかになることが多いと考えら
船舶の係船時の係留索の長さおよび張力は，船体と岸 れる．
壁の位置関係，気象・海象の影響，船体動揺による張力 そこで，本研究では，一般的に普及している係留索おの変化などの情報を視認・把握して総合的に判断する よび岸壁既存設備を活用した船舶係留索張力測定装置* 玉井商船株式会社**（弓削商船高等専門学校）商船学科

令和 5 年 11 月 24 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要

2

第 46 号（令和 6 年）を開発し，船舶係留時の係留索張力変化を可視化する． を岸壁に固定する．
さらに，係留索張力，係留索長さ，船体と岸壁との距離 以上の係船方法及び８つの実験条件を用いて１つの係の関係性を明らかにし，船舶係留監視システムを開発 船にあたり 10 分間，データの時間分解能は 0.1 秒に 1
することを目的とする．
個である．
表１ 実験条件
２．実験
係留索本数
岸壁距離
２．１ 使用船舶
船舶係留監視システムの開発にあたり，本校実習船「はまかぜ」（長さ 14.9m，排水量 16 トン）（図１）を使用し，2021 年 10 月 5 日，11 月 9 日に本校学校桟橋で行った．
２．２ 実験機器
張力測定装置として，引張用ロードセル（LTM-1KN，
日本特殊測器株式会社），増幅器（NTS-1280，日本特殊測器株式会社），データ収集システムおよび AD 変換器（NR-500，NR-TH08，KEYENCE）を使用する．
船体と岸壁を結ぶ 6 本の各係留索に引張用ロードセルを取り付け，船舶係留時の係留索張力変化を測定する．
収集されたデータをパソコンに映し出し張力の変化の状態を時系列軸と張力軸に分けて表示・保存する．船員は画面上の係留索張力の変化を確認し，船舶の係留状態を遠隔監視する．また，同システムを用いて船舶係留情報の可視化実験を行う．

実験１
実験２
実験３
実験４
実験５
実験６
実験７

2
2
4
4
6
6
6

実験８

6

スプリングライン

1ｍ
1ｍ
1ｍ
0ｍ
0ｍ
1ｍ
船首：0.5ｍ
船尾：1ｍ
船首：1ｍ
船尾：0.5ｍ

ブレストライン

ヘッドライン

スタンライン

図２ 岸壁係船
３．結果
３．１ 実験結果
表 1 の実験条件により行った 8 つの実験より，顕著な反応を示した実験結果をいくつか紹介する．

図１ 実習船「はまかぜ」
２．３ 実験方法
実験では，適切な船舶係留についての知見を得るた
め，船舶係留情報は，係留索張力，係留索の使用本数，
岸壁距離，船体と係留索の角度，風向風速とし，これらの船舶係留情報を実験条件として様々な条件に変更した（表１）．実験中の係船方法は，「大型船の係船装置の図３ 実験１の係留索張力時系列
設計指針 研究委員会報告書
社団法人日本船舶海洋工学会」を参照し，最も一般的
図３は，実験 1 の船舶の前後方向の力を担うヘッドな係船方法である岸壁係船（図２）を用いる．この係船 ライン，スタンラインの 2 本を用いた張力の推移を表
方法は，船体と岸壁の間にフェンダーを挟み，船上あ している．スタンラインを中心に負荷がかかっており，
るいは陸上の係船機を利用して係留索を引っ張り船体

3

船舶係留監視システムの考察―係船方法と係留索張力動態の関係―

どれか 1 本に負荷が集中しているため，切断等の事故につながる恐れがあるため，適切な係船方法ではないといえる．実験２も本数を 2 本だが，船首尾方向ではなく横方向の力を担うブレストラインを用いた結果から，同様にどちらか一方の係留索に負荷が集中するという結果となった．これらの 2 つ実験から，船舶の前後および左右を担う係留索のうちどちらか一方だけでは，風潮流の影響もあって，安定した係船とは言えな
い結果になると分かった．
図４は，船首尾方向の力を担うヘッドライン，スタンラインと横方向の力を担うブレストラインの 4 本を用いた実験 3 の張力の推移を表している．実験中の後方からの風の影響でスタンラインに負荷が集中している．これは，後方からの風によって船舶が前に押し出される形になり，そうなることで船首側の力を担うフォワードスプリングラインとスタンラインに負荷がかかるが実験 3 ではスタンラインのみしか使用してないからこのような結果になったと思われる．このことか
ら船首尾方向の力を担う係留索が 1 本ずつだと，うまく張力が分散できないことが分かった．

ロにして揺れを少なくする必要があるため，それを想定して岸壁距離を 0ｍとして測定した．結果から，常時張力の変化が頻繁に起きていることが分かる．特に，船舶後方からの風の影響か後方のブレストライン，ス
プリングラインに負荷が集中している．このことから，
実験 5 の係船方法は，船舶の動揺は少ないがその分係留索に強い負荷がかかり続けるということが分かる．
実験４でも同様の結果が得られた．
図６は，6 本の係留索を用いて岸壁距離を 1ｍとした
実験 6 の張力の推移を表している．結果から，うまく張力が分散できていることが分かる．特に，3～5 分あたりに快速船の通過による引き波が生じたが，その波に対してもうまく力が分散されている．以上の 8 つの実験から，係留索を 6 本使用し岸壁距離を 1ｍとした
実験 6 が最も適した係船方法であることが分かった．

図６ 実験６の係留索張力時系列
４．考察

図４ 実験３の係留索張力時系列

図５ 実験５の係留索張力時系列

４．１ 実験結果のまとめ
これらの実験から以下の２つの成果が得られた．
１．船舶の前後方向の力を担う係留索と横方向の力を担う係留索を充てる必要があり，岸壁距離を適切にする必要がある．
２．前方向，後ろ方向および左右方向にそれぞれ咲いて 2 本ずつの合計 6 本が必要である．ただし，岸壁距
離を 0ｍとする場合は，6 本以上が必要である．
ここで，実験で測定した値と理論的な値を評価する
ため係留状態における係留索が受ける全抵抗を算出した．全抵抗の算出に当たり大型船の係船装置の設計指針を参考にした [4] ．その結果，算出値と実験値の張力はおおむね一致していたことから，本実験の測定値
は理論値と一致しているといえる結果となった．

４．２ 遠隔での係留索張力測定監視システムの開発
図５は，船首尾方向，横方向ともに 2 本ずつ計 6 本
係留索張力測定の課題点として，今回の実験では，の係留索を用いた実験 5 の張力の推移を表している．
データ収集ユニットとパソコンを直接ケーブルで接続
荷役を優先するような大型船では，岸壁との距離をゼしているため，陸上のデータ収集ユニットの周囲でし弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号（令和 6 年）

か係留索の張力データを監視することができない．こ 船舶係留時の係留索張力変化を可視化し，さらに，係のため，Wi-Fi を活用した遠隔での係留索張力の監視 留索張力，係留索長さ，船体と岸壁との距離の関係性
システムの作成に取り組む．実験には，前回と同様に を明らかにした．そして，本システムを実装するにあ本校実習船「はまかぜ」を使用し，実験場所も本校学校 たって，引張り用ロードセル，データ収集ユニット等
桟橋を利用する．前述した実験と同様の器具として引 を用いて係船実験を行い，適切な係船状態について調
張り用ロードセル，増幅器，AD 変換器「NR-TH08」 べた．さらに，遠隔での監視システムの開発にあたり，を用いた．さらに，データ取集システム「NR-500」で 岸壁付近でしか係留索の監視ができない映像の表示面はなく「NR-X100,KEYENCE」を使用し，無線 LAN に関する課題について，無線 LAN を用いて測定箇所
ユニット「NR-XW1,KEYENCE」を接続，遠隔での係 を変えながら遠隔での係留索張力測定実験を行い，本留索張力の監視を可能にする．この実験では，前回行 校桟橋においてはどの箇所からでも監視可能であるとった実験条件と同様に一般的な係船方法である岸壁係 いえる結果となった．しかし，表示画面上の課題は改船とした．係留索の使用本数並びに岸壁距離は，8 回の 善できたが，大型船での測定の際の係留索の強度に関
実験中，最も適していた係船条件である係留索を 6 本 する課題や，増幅器やシステム収集ユニットは，天候使用し，岸壁距離を 1m として行う．そして今回は Wi- の影響を受けるため，炎天下の中や，雨天時にはシス
Fi を活用した遠隔での監視ということで条件として測 テムの設置が困難となるため改善が必要である．
定場所を様々な場所に変更しながら行う．条件は以下
それでも，これらのシステムを用いることで，今まの通りである．
で現場での経験値が必要であった船舶の係船作業にお① データ収集ユニット付近での監視ける各係留索の張力の推移の理解について，このシス② 実習船「はまかぜ」の船内での監視
テムを通じて学生の授業にも導入することで，今まで③ データ収集ユニットから約 50m 離れた場所
経験を積むことでしかできなかった係留索の張力変動
3 つの実験結果として，すべての場所において係留 解析等に役立つと考えた．
索の張力推移をリアルタイムで監視することができた．
岸壁にある無線 LAN と区画を挟んでの船内や，本校
参考文献
桟橋で最も距離のある個所でも問題なく張力の測定監視を行うことができた．係留索の張力を表示している [1] 無人運航プロジェクト「MEGURI2040」
モニター画面上の特徴として，張力の監視中，すべてhttps://www.nipponの係留索の波形を重ね張力の分布を監視が可能になり，
foundation.or.jp/what/projects/meguri2040
各々の係留索の張力を並べて表示させることも可能と [2] https://www.nauticexpo.com/ja/prod/cavotecなった．グラフでの監視のほかにも，リアルタイムで
msl/product-30849-236238.htmlの係留索の張力の数値も表示されるため，これらの表 [3] https://www.macgregor.com/jp/macgregor/ports-示を見ながら船員は監視を行うことになる（図７）．
terminals/moorex-/[4] 大型船の係船装置の設定指針 大型船の係船装置の設計指針研究委員会 社団法人日本海洋工学会
https://www.jasnaoe.or.jp/research/dl/9a8aca550
43f875d5bb3684a6a578a6fd8759701.pdf

図７ 係留索張力測定モニターの一例
５．おわりに
本論文では，一般的に普及している係留索および岸壁
既存設備を活用した船舶係留索張力測定装置を開発し，

4

5

2022 年の日本におけるクルーズ船の運航状況
野々山 和宏*・加藤 博**

Voyage Logs of Japanese Cruise Ship in 2022
Kazuhiro Nonoyama* , Hiroshi Kato**
Abstract
From 2020 to 2021, Japanese cruise ships experienced many cancellations and cruise reschedulings. In
2022, Japan's cruise ships generally operated smoothly, although some operations were canceled.
However, there were many short cruises. International cruises by Japanese ships resumed in December
2022, but the Pacific Venus has ceased operations. In this way, the environment surrounding Japanese
cruise ships in 2022 has changed significantly.
１．はじめに2022 年 12 月 15 日、
日本船社クルーズ船による国際クルーズが再開された[1]。2023 年 3 月には外国船社クルーズ船の日本寄港も再開され[2]、コロナ禍により運航が停止されていた国際クルーズは再興に向けた機運の高まりを見せている。
2023 年 3 月 31 日に閣議決定された新たな「観光立国推進基本計画」[3]では、「令和 7 年に訪日クルーズ旅
客をコロナ前ピーク水準の 250 万人まで回復させるとともに、外国クルーズ船の寄港回数がコロナ前ピーク

水準の 2,000 回を超えることを目指した取組を推進する」とされ、「地方誘客を進めるため外国クルーズ船が寄港する港湾数について、令和 7 年にコロナ前ピーク
水準の 67 港を上回る 100 港とすることを目指して取り組む」ことが明記された（p.53）。
だが一方で、外航クルーズ船「ぱしふぃっくびいなす」
を運航していた日本クルーズ客船株式会社は、
2023
年 1 月に客船事業を終了した。報道によれば、運航終了の要因は「コロナ禍の影響による厳しい事業環境」であったという[4]。コロナ禍以降、国際クルーズに先ん
じる形で運航を再開した国内クルーズだったが、その

（回）
3,500

外国船社が運航するクルーズ船の寄港回数
日本船社が運航するクルーズ船の寄港回数

3,000
2,500

2,866

751

1,017

934

2,013

1,913

1,932

2,017

2,000
1,454

1,500
1,204
1,000

2,930

2,764

1,001

574

489

551

500
373

653

965

352
286

420
420

720

66

0
2013
※

720

1,443

628

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

（年）

2022年 値 は 、 港 湾 管 理 者 か ら の 聞 き 取 り に よ る 速 報 値 で あ り 、 今 後 変 動 す る 可 能 性 が あ る 。

出所：国土交通省「訪日クルーズ旅客数及びクルーズ船の寄港回数（2022年速報値）」p.2

図１ 我が国港湾へのクルーズ船の寄港回数*商船学科**練習船弓削丸

令和 5 年 11 月 30 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要

6

第 46 号（令和 6 年）

運航は決して順風満帆だったわけではなかった。事実、 占有容積（表１では、スペース比率）が大きければ、
コロナ禍における日本船社クルーズ船による国内クル また乗組員 1 人当たりの乗客数（同、乗組員比率）がーズについて 2020 年から 2021 年末までの運航状況を 少なれければ、グレードが高い[6]。表１では、「スタン確認した野々山・加藤（2023）[5]は、この時期の国内 ダード」
「プレミアム」「ラグジュアリー」の順でグレ
クルーズは運航中止やそれに伴うスケジュール改定が ードが上がっていく 3)。
頻繁に行われていたと指摘している。
表１の 4 隻の中で最もホスピタリティが高いのは、
図１は、日本の港湾へのクルーズ船の寄港回数の推 「ガンツウ」である。
「ガンツウ」は広島県尾道市を船移を表している。2013 年以降、日本の港湾へのクルー 籍港とする内航クルーズ船であり、ベラビスタマリー
ズ船の寄港は増加傾向にあり、特に外国船社が運航す ナを拠点に瀬戸内海を周遊している[7]。他方、「飛鳥Ⅱ」るクルーズ船の寄港回数の増加が顕著だった。このよ 「にっぽん丸」「ぱしふぃっくびいなす」の 3 隻は、国
うな中で発生したのがコロナ禍である。2020 年からク 際クルーズも行う外航クルーズ船である。これらのこルーズ船の寄港回数は激減し、国際クルーズが再開さ とから、今後のクルーズ振興のあり方を考える上でのれないこともあって 2021 年および 2022 年は日本船社 基礎資料の作成を目指す今回の確認では、日本船社がが運航するクルーズ船のみが寄港していた。
運航する外航クルーズ船である「飛鳥Ⅱ」「にっぽん丸」
以上を踏まえて、本稿ではコロナ禍であった 2022 「ぱしふぃっくびいなす」を対象として、運航記録を年における日本船社クルーズ船の運航状況を確認した 収集した。
い。この確認は、今後のクルーズ振興のあり方を考える上での基礎資料とすることが目的である。
３．2022 年の日本におけるクルーズ船の運航状況
２．2022 年に運航していた日本船社クルーズ船 1)３．１ クルーズ船の運航記録の収集方法等
本稿における確認を行うにあたり、先行研究である
2022年に運航していた日本船社クルーズ船は4隻で 野々山・加藤（2023）を参考にして、日本船社が運航あった 2)。それらの主要目等を表１に示す。表１をみ する外航クルーズ船の運航記録を集めた。具体的には、
ると、一般に船の大きさを表す総トン数が最も大きい 日本におけるクルーズ船社の業界団体である一般社団のは「飛鳥Ⅱ」である。船体が大きいこともあり、他 法人日本外航客船協会のウェブサイトにある「クルー船と比べて乗客定員や乗組員数も多い。
「にっぽん丸」 ズニュース」[8]に掲載されていた記事から、2022 年にと「ぱしふぃっくびいなす」はともに総トン数が 2 万 おける各クルーズ船の運航記録を収集した。
「クルーズ
トンを超えており、乗客定員や乗組員数もほぼ同じで ニュース」の閲覧時期は、2023 年 11 月中旬である。
ある。4 隻の中で最も小さいのが「ガンツウ」であり、 なお、今回の確認で収集する運航記録は、各運航船社
総トン数は 3 千トンほどである。
が企画・運航するクルーズを対象とし、いわゆる「チここで、クルーズ船のカテゴリーを確認する。クル ャータークルーズ」は含めない。また、今回収集したーズ船にはグレードがあり、一般に乗客 1 人当たりの 記事の中には、運航予定に記載はないものの運航中止
表１ 2022年に運航していた日本船社のクルーズ船
飛鳥Ⅱ

にっぽん丸

ぱしふぃっくびいなす

ガンツウ

所属

郵船クルーズ

商船三井客船日本クルーズ客船

せとうちクルーズ

総トン数50,444トン

22,472トン

26,594トン

3,013トン

全長240.96m

166.65ｍ

183.40ｍ

81.20ｍ

型幅29.60m24.00ｍ25.00ｍ13.75m

喫水

8.00m

6.56ｍ

6.52ｍ

2.45m

船籍

日本

日本

日本

日本

カテゴリー

ラグジュアリープレミアム／
ラグジュアリープレミアム／
ラグジュアリーラグジュアリー

乗客定員

872人

400人

460人

38人

乗組員数

490人

230人

220人

46人

1）

1.78人

1.74人

2.09人

0.83人

2)

57.85トン

56.18トン

57.81トン

79.29トン

乗組員比率

スペース比率１） 乗組員１人当たりの乗客定員
２） 乗客定員１人当たりの総トン数

出所：海事プレス社『クルーズ客船データブック2022-2023』より筆者作成

72022 年の日本におけるクルーズ船の運航状況

表２ 2022年における「飛鳥Ⅱ」の運航状況（当初予定）
開始日

出発港

到着港

終了日

泊数

日数

飛鳥Ⅱ2022年 オセアニア グランドクルーズ

2月2日

横浜

神戸/（略）/横浜

神戸

3月15日

41

42

中止
□

飛鳥Ⅱ2022年 世界一周クルーズ～30の寄港地と、31の世界遺産へ～

3月29日

横浜

神戸/（略）/横浜

神戸

7月14日

107

108

□

神戸発着 夏の日南クルーズ

7月15日

神戸

油津(日南)

神戸

7月18日

3

4

□

神戸発 夏の神戸・横浜クルーズ

7月18日

神戸

横浜

7月20日

2

3

若大将クルーズ

7月20日

横浜

横浜

7月22日

2

3

A-styleクルーズ～夏彩～

7月22日

横浜

横浜

7月24日

2

3

夏の北海道クルーズ

7月24日

横浜

室蘭/網走/小樽/函館

横浜

8月1日

8

9

サマークルーズ

8月1日

横浜

鳥羽

横浜

8月3日

2

3

夏祭りに沸く 東北 秋田・青森クルーズ

8月3日

横浜

船川(男鹿)/秋田/青森

横浜

8月9日

6

7

夏休み 伊東クルーズ

8月9日

横浜

伊東

横浜

8月11日

2

3

夏祭りに沸く 四国 阿波・高松クルーズ

8月11日

横浜

小松島(徳島)/高松

横浜

8月16日

5

6

夏の鳥羽・熊野沖クルーズ

8月16日

横浜

鳥羽

横浜

8月19日

3

4

夏休みウィークエンドクルーズ

8月19日

横浜

横浜

8月21日

2

3

夏の横浜・門司クルーズ

8月21日

横浜

門司

8月23日

2

3

神戸発着 熊野・駿河クルーズ

8月27日

神戸

新宮/清水

神戸

8月31日

4

5

神戸発着 晩夏の土佐クルーズ

8月31日

神戸

高知

神戸

9月2日

2

3

神戸発着 秋の西海道 悠々クルーズ

9月2日

神戸

佐世保/八代/鹿児島

神戸

9月9日

7

8

神戸 A-tripクルーズ ～フランス気分～

9月9日

神戸

神戸

9月11日

2

3

神戸発 秋の神戸・横浜クルーズ

9月12日

神戸

横浜

9月14日

2

3

グループサウンズクルーズ

9月14日

横浜

横浜

9月17日

3

4

秋の連休 伊豆諸島周遊クルーズ

9月17日

横浜

横浜

9月19日

2

3

秋の西国漫遊クルーズ

9月19日

横浜

横浜

9月30日

11

12

JAZZ ON ASUKAⅡ with BLUE NOTE TOKYO

9月30日

横浜

東京

10月2日

2

3

秋の東京・神戸クルーズ

10月2日

東京

神戸

10月4日

2

3

神戸発着 爽秋の瀬戸内 土佐・別府クルーズ

10月4日

神戸

神戸

10月8日

4

5

神戸 A-style クルーズ ～秋彩～

10月8日

神戸

神戸

10月10日23

神戸発 秋の神戸・門司クルーズ

10月10日神戸門司

10月12日23

門司発着 秋の日本海 舞鶴・境港クルーズ

10月13日門司

門司

10月17日45

神戸発 秋の神戸・横浜クルーズ

10月20日神戸

横浜

10月22日2

3

錦秋のみちのく ・函館クルーズ

10月22日横浜

横浜

10月29日7

8

横浜 A-style クルーズ ～秋彩～

10月29日横浜

横浜

10月31日2

3

芸術の秋 駿河クルーズ

10月31日

横浜

清水

横浜

11月3日

3

4

のんびり秋旅クルーズ

11月3日

横浜

高松/新宮/四日市

横浜

11月11日89

石川さゆり50周年記念 『飛鳥座』クルーズ

11月11日横浜

横浜

11月13日

2

3

12月6日

横浜

横浜

12月8日

2

3

12月8日

横浜

横浜

12月10日2

3

Dynasty 80’s LIVE and MUSIC ON ASUKAⅡ

12月10日横浜

横浜

12月12日2

3横浜スペシャルクリスマス ON ASUKAⅡ

12月12日横浜

横浜

12月14日2

3

Xmas 横浜・神戸クルーズ

12月14日横浜

神戸

12月16日23

神戸スペシャルクリスマス ON ASUKAⅡ

12月16日神戸

神戸

12月18日23

神戸発 Xmas 神戸・名古屋クルーズ

12月18日神戸

名古屋

12月20日2

3

名古屋スペシャルクリスマス ON ASUKAⅡ

12月20日名古屋

名古屋

12月22日2

3

名古屋発 Xmas 名古屋・横浜クルーズ

12月22日名古屋

横浜

12月24日2

3

クリスマスウィークエンドクルーズ

12月24日横浜

横浜

12月26日2

3

ニューイヤークルーズ ～瀬戸内航路～

12月28日

横浜

横浜

1月4日

7

8

クルーズ名

若大将クルーズ THE FINAL～俺は海から生まれた男～ Cruise1
若大将クルーズ THE FINAL～俺は海から生まれた男～ Cruise2

寄港地

清水
日髙(和歌山)/姫路/岩国/佐世保/
高知

高知/別府

舞鶴/境港

大船渡/宮古/函館

清水/大阪/佐世保

□
□
□
□
□
□

□

※「中止」欄における○印は当該クルーズが中止になったことを示し、□印は当該クルーズが中止になった後に別のクルーズが組まれた（再設定）ことを示す。
出所：一般社団法人日本外航客船協会ウェブサイト「クルーズニュース」等より筆者作成

表３ 2022年における「飛鳥Ⅱ」の運航状況（再設定以降）
クルーズ名

開始日

出発港

寄港地

到着港

終了日

泊数

日数

横浜 結航路 春の四日市・紀州日高クルーズ

3月7日

横浜

四日市/日高（和歌山）

横浜

3月10日

3

4

A-style クルーズ～春彩～

3月11日

横浜

神戸

3月13日

2

3

春の鳥羽クルーズ

3月13日

横浜

鳥羽

横浜

3月16日

3

4

横浜 結航路 春の駿河・新宮クルーズ

3月16日

横浜

清水/新宮

横浜

3月19日

3

4

春の連休 四日市クルーズ

3月19日

横浜

四日市

横浜

3月22日

3

4

のんびり春旅 横浜・神戸クルーズ

3月24日

横浜

神戸

3月26日

2

3

中止
●
●
●
●
●
●

弓削商船高等専門学校

紀要

8

第 46 号（令和 6 年）

表３ 2022年における「飛鳥Ⅱ」の運航状況（再設定以降）（つづき）
開始日

出発港

到着港

終了日

泊数

日数

神戸 結航路 高知・別府春休みクルーズ

3月26日

神戸

高知/別府

神戸

3月29日

3

4

神戸発着 春の岩国・中津クルーズ

3月30日

神戸

岩国/中津

神戸

4月4日

5

6

神戸発 のんびり春旅 神戸・横浜クルーズ

4月4日

神戸

横浜

4月6日

2

3

春の土佐・みやこ大阪クルーズ

4月6日

横浜

高知/大阪

横浜

4月11日

5

6

春の東北 小名浜・宮古クルーズ

4月11日

横浜

小名浜/宮古

横浜

4月15日

4

5

A-style クルーズ ～春爛漫～

4月15日

横浜

横浜

4月17日

2

3

春の横浜・門司クルーズ

4月17日

横浜

門司

4月19日

2

3

門司発着 金沢・境港 春の日本海クルーズ

4月19日

門司

門司

4月23日

4

5

門司発着 春のウィークエンドクルーズ

4月23日

門司

門司

4月25日

2

3

ゴールデンウィーク ひたち・大船渡クルーズ

4月28日

横浜

常陸那珂/大船渡

横浜

5月2日

4

5

ゴールデンウィーク 北海道・青森クルーズ

5月2日

横浜

函館/青森/釧路

横浜

5月8日

6

7

グループサウンズクルーズ

5月8日

横浜

四日市

横浜

5月11日

3

4

初夏の横浜・神戸ぶらり旅クルーズ

5月11日

横浜

神戸

5月13日

2

3

神戸 A-trip クルーズ ～フランス気分～

5月13日

神戸

神戸

5月15日

2

3

神戸発着 薫風の長崎・日南クルーズ

5月15日

神戸

神戸

5月20日

5

6

神戸 A-style クルーズ ～春彩～

5月20日

神戸

神戸

5月22日

2

3

神戸発 初夏の神戸・横浜ぶらり旅クルーズ

5月22日

神戸

横浜

5月24日

2

3

初夏の西海道 悠々クルーズ

5月24日

横浜

佐世保/八代/鹿児島

横浜

5月30日

6

7

横浜 結航路 初夏の四日市・小松島クルーズ

5月30日

横浜

四日市/小松島(徳島)

横浜

6月2日

3

4

中止
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●

新宮/長崎/金沢/青森/室蘭/大船
渡

横浜

6月14日

11

12

●

神戸

6月16日

2

3

クルーズ名

寄港地

金沢/境港

長崎/油津(日南)

初夏の日本一周クルーズ

6月3日

横浜

初夏の横浜・神戸クルーズ

6月14日

横浜

神戸発着 宮崎・日向ウィークエンドクルーズ

6月16日

神戸

神戸

6月19日

3

4

神戸発 初夏の神戸・門司クルーズ

6月19日

神戸

門司

6月21日

2

3

門司発着 しまなみ周遊クルーズ

6月21日

門司

門司

6月23日

2

3

海の上の東京 島めぐりクルーズ

6月26日

横浜

横浜

6月29日

3

4

初夏の西国・しまなみ探訪クルーズ

6月29日

横浜

横浜

7月7日

8

9

夏の横浜・神戸クルーズ

7月7日

横浜

神戸

7月9日

2

3

神戸発着 九州・奄美クルーズ

7月9日

神戸

名瀬(奄美)/鹿児島/高知

神戸

7月15日

6

7

神戸発着 夏の土佐・日南クルーズ

7月14日

神戸

高知/油津(日南)

神戸

7月18日

4

5

夏のみちのく ・北海道クルーズ

7月24日

横浜

宮古/函館/室蘭/大船渡

横浜

8月2日

9

10

夏祭りに沸く 東北 秋田・青森クルーズ

8月2日

横浜

秋田/青森

横浜

8月9日

7

8

夏祭りに沸く 四国 高松・阿波クルーズ

8月11日

横浜

高松/小松島(徳島)

横浜

8月17日

6

7

夏休み 伊豆諸島周遊クルーズ

8月17日

横浜

横浜

8月19日

2

3

夏の横浜・土佐クルーズ

8月21日

横浜

高知

8月23日

2

3

秋の西国漫遊クルーズ

9月21日

横浜

岩国/佐世保/高知

横浜

9月30日

9

10

初夏の広島・紀州 しまなみ探訪クルーズ

6月29日

横浜

広島/和歌山

横浜

7月7日

8

9

神戸発着 中津・日向クルーズ

7月9日

神戸

中津/細島(日向)

神戸

7月14日

5

6

細島(日向)

別府/広島/高知/和歌山■■※「中止」欄における●印は当該クルーズが中止になったことを示し、■印は当該クルーズが中止になった後に別のクルーズが組まれた（再々設定）ことを示す。
出所：一般社団法人日本外航客船協会ウェブサイト「クルーズニュース」等より筆者作成

表４ 2022年における「にっぽん丸」の運航状況
クルーズ名
初春の宝船 にっぽん丸 新宮・瀬戸内海 ～スペ
シャルエンターテイメント～
にっぽん丸 新春のオペラクルーズ～藤原歌劇団
公演 歌劇「蝶々夫人」Ｇ.プッチーニ作曲 原語上
演・字幕付き～

開始日

出発港

1月4日

横浜

1月8日

横浜

寄港地
新宮

到着港

終了日

泊数

日数

横浜

1月7日

3

4

横浜

1月10日

2

3

中止

九州一周クルーズ

1月11日

横浜

鹿児島/八代/長崎

横浜

1月16日

5

6

名古屋発着 こんぴらさんクルーズ

1月17日

名古屋

坂出

名古屋

1月19日

2

3

にっぽん丸で航く 瀬戸の船旅

1月20日

神戸

高松/瀬戸田(生口島)/岩国

神戸

1月24日

4

5

広島発着 船旅にっぽん丸 ～宮崎 日南～

1月25日

広島

油津

広島

1月27日

2

3

○
○

門司発着 ぐるり四国一周クルーズ ～四万十・こん
ぴらさん～

1月28日

門司

宿毛/高松

門司

1月31日

3

4

○

神戸発着 笑門来福にっぽん丸 ～防府・長崎～

2月3日

神戸

防府/長崎

神戸

2月6日

3

4

高松発着 伊勢神宮クルーズ

2月7日

高松

鳥羽

高松

2月9日

2

3

○
○

神戸発着 にっぽん丸 30 周年記念クルーズ

2月10日

神戸

神戸

2月12日

2

3

名古屋発着 春の瀬戸内海クルーズ ～高松・鞆の
浦～

2月28日

名古屋

高松/鞆の浦

名古屋

3月3日

3

4

東京発着 屋久島・奄美大島クルーズ

3月4日

東京

屋久島/名瀬

東京

3月9日

5

6

広島発着 春の屋久島クルーズ

4月5日

広島

屋久島

広島

4月7日

2

3

神戸発着 にっぽん丸30周年記念クルーズ

4月8日

神戸

神戸

4月10日

2

3

9

2022 年の日本におけるクルーズ船の運航状況

表４ 2022年における「にっぽん丸」の運航状況（つづき）
クルーズ名

開始日

出発港

到着港

終了日

泊数

日数

神戸発着 日南・奄美・屋久島クルーズ

4月10日

神戸

油津/名瀬（奄美大島)/屋久島

寄港地

神戸

4月14日

4

5

名古屋発着 熱海花火クルーズ

4月15日

名古屋

熱海

名古屋

4月17日

2

3

のんびり三陸 春クルーズ

4月18日

横浜

宮古

横浜

4月21日

3

4

スイート ウィークエンドクルーズ ～伊勢志摩～

4月22日

横浜

鳥羽

横浜

4月24日

2

3

春の味覚クルーズ ～紀州日高～

4月25日

横浜

日高(御坊)

横浜

4月28日

3

4

ゴールデンウィーク 日本一周クルーズ

4月29日

東京

新宮/宮崎/仙崎/金沢/佐渡島(小木)/函館/大船渡

東京

5月8日

9

10

東京発着 小笠原クルーズ

5月9日

東京

父島

東京

5月14日

5

6

にっぽん丸花火と南紀串本クルーズ

5月14日

東京

串本

東京

5月17日

3

4

大阪発着 小笠原クルーズ

5月18日

大阪

父島

大阪

5月23日

5

6

門司発着 海の京都 舞鶴と佐渡島プレミアム

5月25日

門司

舞鶴/佐渡島(小木)

門司

5月29日

4

5

八代発着 屋久島クルーズ

5月30日

八代

屋久島

八代

6月1日

2

3

金沢発着 輪島花火クルーズ

6月3日

金沢

輪島

金沢

6月5日

2

3

富山発着 函館と白神山地クルーズ

6月7日

富山新港

6月10日

3

4

新潟発着 初夏の北海道クルーズ ～白老・釧路～

6月11日

新潟

新潟

6月14日

3

4

函館／横浜クルーズ

6月15日

函館

横浜

6月17日

2

3

スイート ウィークエンドクルーズ ～あじさいの里～

6月17日

横浜

蒲郡

横浜

6月19日

2

3

名古屋発着 屋久島・奄美大島クルーズ

6月20日

名古屋

屋久島/名瀬（奄美大島)

名古屋

6月25日

5

6

東京発着 夏の小笠原クルーズ

7月2日

東京

父島

東京

7月7日

5

6

神戸発着 夏の周防大島と沖ノ島周遊クルーズ

7月8日

神戸

周防大島

神戸

7月11日

3

4

門司発着 済州島クルーズ

7月12日

門司

済州島

門司

7月14日

2

3

にっぽん丸 夏クルーズ ～宮崎・宿毛～

7月15日

神戸

宮崎/宿毛

神戸

7月18日

3

4

にっぽん丸 夏のしま・しまクルーズ

7月19日

横浜

浜島

横浜

7月21日

2

3

夏休み 熱海花火と鳥羽クルーズ

7月27日

横浜

鳥羽/熱海

横浜

7月30日

3

4

夏休み ファミリークルーズ ～海と空の探検隊～

7月30日

横浜

横浜

8月1日

2

3

東北夏祭りクルーズ

8月2日

横浜

秋田/青森

横浜

8月7日

5

6

夏休み 館山花火クルーズ

8月7日

横浜

館山

横浜

8月9日

2

3

海峡花火・阿波おどりクルーズ

8月10日

横浜

徳島/下関

横浜

8月15日

5

6

夏休み 熊野大花火クルーズ

8月16日

四日市

四日市

8月18日

2

3

飛んでクルーズ北海道 Ａコース

8月25日

小樽

利尻島/羅臼

小樽

8月28日

3

4

飛んでクルーズ北海道 Ｂコース

8月28日

小樽

利尻島/羅臼

小樽

8月31日

3

4

飛んでクルーズ北海道 Ｃコース

8月31日

小樽

利尻島/羅臼

小樽

9月3日

3

4

飛んでクルーズ北海道 Ｄコース

9月3日

小樽

利尻島/羅臼

小樽

9月6日

3

4

小樽／金沢クルーズ

9月6日

小樽

金沢

9月8日

2

3

門司発着 小豆島クルーズ

9月10日

門司

小豆島

門司

9月12日

2

3

神戸発着 館山・熱海と青ヶ島周遊クルーズ

9月13日

神戸

熱海/館山

神戸

9月17日

4

5

にっぽん丸 瀬戸内国際芸術祭クルーズ

9月18日

横浜

高松

横浜

9月23日

5

6

シェフのふなたび

9月23日

横浜

鳥羽

横浜

9月26日

3

4

にっぽん丸 熊野古道プレミアム

9月26日

横浜

尾鷲/新宮

横浜

9月29日

3

4

名古屋発着 江の島・鎌倉・東京と秋花火クルーズ

10月6日

名古屋

江の島/東京

名古屋

10月9日

3

4

神戸発着 秋の屋久島と高千穂クルーズ

10月16日神戸

宮崎/屋久島神戸

10月19日34

清水発着 秋クルーズ ～大塚国際美術館貸切コン
サート～

10月24日清水

徳島

清水

10月26日23

下関発着 済州島クルーズ

11月1日

下関

済州島

下関

11月3日

2

3

飛んでクルーズ九州 ～奄美・屋久島～

11月4日

博多

屋久島/奄美大島（名瀬）

博多

11月7日

3

4

にっぽん丸で航く 秋のふなたび ～耶馬渓・霧島
神宮～

11月8日

神戸

志布志/別府

神戸

11月11日34

名古屋発着 秋の絶景クルーズ ～寒霞渓～

11月12日名古屋

小松島/小豆島名古屋

11月15日3

4

にっぽん丸食の祭典 ～ワインフェス～

11月16日横浜

横浜

11月18日2

3

にっぽん丸 伝統芸能お能クルーズ

11月19日横浜

高知

横浜

11月22日3

4

11月23日横浜

高知/宮島/新宮横浜

11月27日4

5

11月28日

横浜

大船渡

横浜

12月1日

3

4

12月2日

横浜

横浜

12月4日

2

3

木更津発着 伊勢神宮クルーズ

12月4日

木更津

鳥羽

木更津

12月6日

2

3

東京発着 小笠原クルーズ

12月6日

東京

父島

東京

12月10日45

名古屋発着 にっぽん丸Winter Wonderland ～大塚国際美術館貸切コンサート～

12月11日

名古屋

徳島

名古屋

12月13日2

3

にっぽん丸で航く モーリシャスプレシャスクルーズ

12月15日横浜

石垣島/（略）

横浜

1月31日

47

48

にっぽん丸 秋の絶景クルーズ ～祖谷渓・宮島・
新宮～
世界遺産 中尊寺・東北クルーズ ～秋花火in大船
渡～
にっぽん丸オペラクルーズ ～藤原歌劇団公演 ヨ
ハン・シュトラウス作曲 「こう も り」～（日本語上演）

富山新港 能代/函館
白老/釧路

中止

○

○

○

※「中止」欄における○印は当該クルーズが中止になったことを示す。
出所：一般社団法人日本外航客船協会ウェブサイト「クルーズニュース」等より筆者作成

弓削商船高等専門学校

紀要

10

第 46 号（令和 6 年）

表５ 2022年における「ぱしふぃっくびいなす」の運航状況（当初予定）
クルーズ名

開始日

出発港

びいなす瀬戸内八景クルーズ

3月19日

神戸

春う らら 屋久島・佐世保と瀬戸内海クルーズ

3月22日

神戸

春爛漫 黒潮海道クルーズ ～新宮・高知・日高～

3月28日

横浜

なばなの里 花まつり＆イルミネーショ ンクルーズ

4月2日

到着港

終了日

泊数

日数

神戸

3月21日

2

3

佐世保/屋久島

神戸

3月26日

4

5

新宮/高知/日高（御坊）

横浜

4月1日

4

5

横浜

四日市

横浜

4月4日

2

3

4月6日

東京

小笠原

東京

4月11日

5

6

4月13日

神戸

奄美大島（名瀬）/屋久島

神戸

4月17日

4

5

4月20日

大阪

大洗/清水

大阪

4月24日

4

5

4月26日

横浜

横浜

4月28日

2

3

4月29日

横浜

屋久島/奄美大島（名瀬）

横浜

5月4日

5

6

5月6日

神戸

宿毛

神戸

5月8日

2

3

風薫る日本一周クルーズ

5月9日

神戸

下関/佐世保/富山/秋田/室蘭/清
水

神戸

5月18日

9

10

碧の絶景 屋久島・宿毛クルーズ

5月20日

名古屋

屋久島/宿毛

名古屋

5月24日

4

5

新緑の南紀・土佐と瀬戸内海

5月26日

横浜

新宮/宿毛

横浜

5月30日

4

5

初夏の日本一周クルーズ

5月31日

横浜

白老/青森/輪島/境港/門司/高松

横浜

6月9日

9

10

6月11日

神戸

神戸

6月13日

2

3

6月16日

門司

五島（福江）/屋久島

門司

6月19日

3

4

6月20日

大阪

小笠原（父島）

大阪

6月25日

5

6

6月26日

神戸

宮古島/本部（沖縄本島）/名瀬（奄美大島）/屋久島

神戸

7月3日

7

8

初夏の北海道クルーズ～爽やかな北の大地へ～

7月5日

横浜

稚内/小樽/函館

横浜

7月12日

7

8

気ままにワンウェイ鳥羽クルーズ

7月13日

横浜

鳥羽

大阪

7月15日

2

3

連休満喫 夏めく 高知・別府と瀬戸内海クルーズ

7月15日

大阪

高知/別府

大阪

7月18日

3

4

ぐるっと九州 宮崎日南・五島列島クルーズ

7月19日

広島

日南（油津）/五島（福江）

広島

7月22日

3

4

オリーブの楽園・小豆島クルーズ

7月23日

神戸

小豆島

神戸

7月25日

2

3

びいなす八景クルーズ ～瀬戸内・山陰・丹後～

7月25日

神戸

境港

京都舞鶴

7月28日

3

4

トキめく 佐渡島クルーズ

7月29日

京都舞鶴 佐渡島（小木）

京都舞鶴

7月31日

2

3

東北二大祭り 竿燈・ねぶたと能登輪島クルーズ

8月1日

敦賀

輪島/秋田/青森

敦賀

8月6日

5

6

夏休み あしずり・せとう ちクルーズ

8月9日

神戸

あしずり

神戸

8月11日

2

3

情熱の阿波おどりと紀州クルーズ

8月12日

名古屋

日高（御坊）/徳島

名古屋

8月15日

3

4

キラメク洋上 熊野大花火と南紀クルーズ

8月16日

横浜

新宮

横浜

8月19日

3

4

夏休み 熱海花火と伊勢志摩クルーズ

8月20日

横浜

清水/鳥羽

横浜

8月23日

3

4

気ままにワンウェイ南紀クルーズ

8月23日

横浜

新宮

大阪

8月25日

2

3

大輪輝く 熱海花火と伊豆諸島周遊クルーズ

8月25日

大阪

清水

大阪

8月28日

3

4

みちのく 船旅～岩手・宮城・福島～

8月29日

神戸

小名浜/石巻/大船渡

神戸

9月4日

6

7

旅船神戸・横浜ゆったり2Nightクルーズ

9月4日

神戸

横浜

9月6日

2

3

東海道クルーズ～三河・伊勢・駿河湾周遊～

9月6日

横浜

蒲郡/四日市

横浜

9月9日

3

4

旅船令和の北前航路～神戸×金沢連携記念～

9月12日

神戸

境港

金沢

9月15日

3

4

美の国あきたと佐渡島クルーズ

9月15日

金沢

秋田/佐渡島（小木）

金沢

9月18日

3

4

きらめく 北海道 函館・室蘭クルーズ

9月22日

新潟

函館/室蘭

新潟

9月25日

3

4

瀬戸内島旅 小豆島クルーズ～びいなす八景～

9月27日

門司

小豆島

門司

9月30日

3

4

びいなす瀬戸内八景クルーズ

10月8日

大阪

大阪

10月10日2

3

秋の日本一周シーニッククルーズ

10月11日神戸

宮古/釧路/金沢/鳥取/八代

神戸

10月21日1011

小笠原クルーズ～The 秘島 硫黄三島周遊～

10月22日大阪

小笠原（父島）大阪

10月28日67

洋上の楽園JAZZ＆POPSクルーズ

10月29日神戸

神戸

10月31日2

3

旅船びいなす美食彩クルーズ～駿河湾・伊豆諸島周遊～

10月31日

神戸

横浜

11月2日

2

3

秋の東北クルーズ～大船渡・宮城石巻～

11月2日

横浜

横浜

11月6日

4

5

びいなすAutumnクルーズ～満月の夜に～

11月7日

横浜

横浜

11月9日

2

3

秋の九州一周と瀬戸内海クルーズ

11月9日

横浜

横浜

11月15日67

11月16日横浜神戸

11月18日2

3

11月18日

神戸

高松/佐伯

神戸

11月21日3

4

11月22日神戸

宿毛

神戸

11月24日2

3～ボニンブルーの海へ～ 世界自然遺産 小笠原
オーシャンクルーズ
亜熱帯の島 奄美大島と洋上のアルプス 屋久島クルーズ
天色（あまいろ）の絶景 ネモフィラ観賞と伊豆諸島周遊クルーズ
The秘島クルーズ ～鳥島・孀婦岩（そう ふがん）・
伊豆諸島周遊～GW世界遺産二島めぐり 奄美大島・屋久島クルー
ズ
GW四国 足摺岬・四万十川遊覧と瀬戸内海クルーズ

洋上の楽園 JAZZクルーズ ～びいなす瀬戸内八景～
世界自然遺産 屋久島と祈りの島 五島列島クルーズ
世界自然遺産 小笠原クルーズ～ボニンブルーの海へ～
南西諸島 島めぐりクルーズ～宮古島・沖縄・奄美・屋久島～【横浜発神戸着】横浜・神戸ゆったり 2Nightsク
ルーズ【神戸発着】秋の九州 佐伯・四国 高松 瀬戸内海クルーズ
【神戸発着】味覚の秋 土佐 宿毛クルーズ

寄港地

石巻/大船渡別府/鹿児島/佐世保

中止

□

11

2022 年の日本におけるクルーズ船の運航状況

表５ 2022年における「ぱしふぃっくびいなす」の運航状況（当初予定）（つづき）
クルーズ名

開始日

出発港

【神戸発佐世保着】神戸・佐世保ゆったり 2Nights
クルーズ

11月24日神戸【佐世保発着】佐世保市制120周年記念クルーズ

11月26日佐世保【下関発着】KOREA 港町・釜山クルーズ

11月28日下関

釜山【大阪発着】夜空を彩る 冬の熱海花火クルーズ

12月2日

大阪

四日市/清水【神戸発横浜着】クリスマス神戸・横浜 2Nightsク
ルーズ

12月7日

神戸

【横浜発着】クリスマスクルーズ YOKOHAMA

12月9日

横浜

【横浜発着】クリスマス キラキラクルーズ

12月11日横浜

12月14日

寄港地

到着港

終了日

泊数

日数

佐世保

11月26日23

佐世保

11月27日1

2

下関

11月30日

2

3

大阪

12月5日

3

4

横浜

12月9日

2

3

横浜

12月11日23

横浜

12月13日

2

3

東京

東京

12月16日2

3

12月17日名古屋

名古屋

12月19日23【神戸発着】クリスマス瀬戸内海クルージング

12月20日神戸

神戸

12月22日23【神戸発着】クリスマスワンナイトクルーズ KOBE

12月22日神戸

神戸

12月23日12【神戸発着】Venus on Stage クリスマスイヴクルー
ズ KOBE

12月24日神戸

神戸

12月25日12【神戸発着】びいなすニューイヤークルーズ

12月27日

神戸

神戸

1月4日

8

9

【東京発着】Venus on Stage クリスマスクルーズ
TOKYO【名古屋発着】クリスマスクルーズ NAGOYA ～夜
空を彩る熱海花火～

四日市

奄美大島/石垣島/那覇

中止○※「中止」欄における○印は当該クルーズが中止になったことを示し、□印は当該クルーズが中止になった後に別のクルーズが組まれた（再設定）ことを示す。
出所：一般社団法人日本外航客船協会ウェブサイト「クルーズニュース」等より筆者作成

表６ 2022年における「ぱしふぃっくびいなす」の運航状況（再設定）
クルーズ名

開始日

出発港

土肥サマーフェスティバル海上花火と南紀クルー
ズ

8月16日

横浜

寄港地
新宮

到着港

終了日

泊数

日数

横浜

8月19日

3

4

中止

出所：一般社団法人日本外航客船協会ウェブサイト「クルーズニュース」等より筆者作成を伝えられたクルーズも存在した。そこで、今回は運 すべきことは、当初 2 つの国際クルーズ 5)が予定され航中止のみだけ伝えられたものも含めて「クルーズニ ていたことである。2 月からは 42 日間の「オセアニア
ュース」に掲載されていたすべてのクルーズを集め、 グランドクルーズ」、
3 月末からは108 日間におよぶ「世
運航日程等の不足した情報は旅行代理店等のウェブサ 界一周クルーズ」が計画されていた。だが、いずれもイトから内容を補完した。
「新型コロナウイルスの感染状況や寄港各国の状況を各船の運航状況を収集すると、2022 年も当初予定さ 総合的に判断し」運航が中止された 6)。このため、「飛れていたクルーズが中止になった後に別クルーズが組 鳥Ⅱ」は 3 月から 7 月にかけて新たなクルーズが再設まれるクルーズの再設定が行われていた。このため、 定されている。
クルーズ船の運航記録をまとめる際に、まず各運航会
その再設定されたクルーズも、3 月 16 日出発分まで社が最初に発表していた当初予定のスケジュールを作 の 4 クルーズは「日本政府方針により、2 月末日まで成し、その後の再設定クルーズについては別にまとめ 船内サービスを受け持つ外国人乗組員の入国が困難なた 4)。
状況」のために、その後は 6 月 10 日まで「（飛鳥Ⅱの）
以上のような作業を経てまとめた日本船社の運航す 推進装置に電力を送る変圧器の不具合」のために催行る外航クルーズ船の運航状況を表２以下に示す。表 中止となった。なお、「飛鳥Ⅱ」は 2022 年 3 月に同年
２・表３は 2022 年における「飛鳥Ⅱ」の当初予定され 5 月 30 日から 8 月 21 日までのクルーズスケジュール
た運航スケジュールおよび再設定されたクルーズスケ を公表したが、船内の電気関係機器の不具合のため運ジュールである。2022 年の「飛鳥Ⅱ」には再々設定さ 航を中止していた5 月に6月29 日からの新スケジューれたクルーズもあった。続いて、「にっぽん丸」の当初 ルを発表し、一部のクルーズを残しつつもクルーズ全予定スケジュールをまとめたのが表４である。2022 年 体の再設定を行った。このため、当初予定から数えるの「にっぽん丸」に再設定されたクルーズはなかった。 と再々設定されたクルーズも存在した。
表５・表６は「ぱしふぃっくびいなす」の当初予定おこのような経緯もあり、「飛鳥Ⅱ」が 2022 年のクルよび再設定された運航スケジュールである。次節では、 ーズを催行できたのは 6 月 11 日以降のことであった 7)。
これらからこの時期の日本船社が運航する外航クルー 今回の確認により、2022 年に「飛鳥Ⅱ」が実施したクズ船の動向を概観する。
ルーズは 50 であった。
３．２ 2022 年における「飛鳥Ⅱ」の運航状況
３．３ 2022 年における「にっぽん丸」の運航状況
2022 年の「飛鳥Ⅱ」の運航状況を確認する上で特筆
2022 年の「にっぽん丸」は合計で 68 クルーズが予

弓削商船高等専門学校紀要定された。その中で、1 月 20 日からの 5 クルーズが「寄港地域での（新型コロナウイルス）まん延防止等重点措置が適用され寄港地から受け入れが困難」との要請があり、運航が中止された。
また、7 月と 11 月には済州島への国際クルーズが企画されたが、ともにキャンセルされた。7 月 12 日出発分の中止理由は「日本発着の海外クルーズの渡航がいまだ難しい状況であり、出発予定日までに渡航が許可されていない状況となったため」であり、11 月 1 日出
発分については「海港を利用する日本発着の海外クルーズの寄港に関しては、9 月末現在、寄港許可を得られない状況が続いている」ためであった。加えて、9月 6 日から予定されていた「小樽／金沢クルーズ」は台風の影響で運航が中止された。
2022 年における「にっぽん丸」は 60 クルーズが実施され、クルーズ催行率は 88％であった。上述したように一部のクルーズは中止されたが、ほぼ 1 年を通して「にっぽん丸」は運航されていた。そして、本稿の冒頭でもふれたように 12 月 15 日から、コロナ禍以降
において日本船社クルーズ船として初となる国際クルーズを行った。

第 46 号（令和 6 年）

12

「ぱしふぃっくびいなす」は運航休止中だった 1 月に
5 月から 7 月分のクルーズスケジュールを公表し、その後は 4 月、5 月、6 月および 8 月と矢継ぎ早にスケジ
ュールを発表した。これらの発表は、3 クルーズを追加した 5 月分を除いて、約 2 か月間分のクルーズスケ
ジュールの公表を繰り返していた。そして 2022 年 11月、「ぱしふぃっくびいなす」の運航会社である日本クルーズ客船株式会社は、客船事業の終了を発表したのであった。
４．むすびにかえて以上で見たように、2022 年における日本の外航クル
ーズ船は、「飛鳥Ⅱ」が国際クルーズのキャンセルや船内の電気関係機器の不具合のため運航開始が 6 月となったことや「ぱしふぃっくびいなす」が 3 月から運航再開となったことを除けば、年間を通じて概ね順調に航行していた。クルーズが中止された理由についても、
3 月までの「ぱしふぃっくびいなす」や「飛鳥Ⅱ」の運航中止、「にっぽん丸」の 1 月から 2 月にかけてのク
ルーズ、そして国際クルーズ以外は新型コロナウイル
スの影響ではなかった。その意味で、特に 2022 年下半期のクルーズは、コロナ禍を脱したといってもよいのかもしれない。なお、2021 年の日本船社クルーズ船によるクルーズは「最小催行人数に満たない」との理由
でキャンセルされたものもあったが（野々山・加藤（2023）p.21）、2022 年において最小催行人員未達のため中止されたクルーズはない。
ただ、2022 年に実施されたクルーズはショートクル
ーズが多く、1 週間を超える日程のものはあまりなかった。そして 12 月には「にっぽん丸」にて国際クルーズが再開されたものの「ぱしふぃっくびいなす」は翌年初頭に運航を終了することになる。このように 2022
年の年末に、日本船社クルーズ船の明暗がはっきり分
かれることとなった。これらの要因を子細に考察する用意が今回の確認にはないが、それまでのコロナ禍が日本船社クルーズ船に与えた影響はやはり大きかったのだろう。今後は、コロナ禍がクルーズに与えた影響を、さらに検討したい。

３．４ 2022 年における「ぱしふぃっくびいなす」の運航状況
2022 年 3 月 19 日、「ぱしふぃっくびいなす」は約半年ぶりに運航を再開した。2021 年 9 月下旬以降、「複数の自治体から寄港の自粛要請」や「現在の（新型コロナウイルス）感染拡大状況と社会情勢を総合的に判断した」結果として運航を休止していた。
2022 年の「ぱしふぃっくびいなす」は当初、63 ク
ルーズを企画した。そのうち、8 月 16 日出発の「キラメク洋上 熊野大花火と南紀クルーズ」は観賞予定だった花火大会が開催中止となったため、代替クルーズが再設定された。また、国際クルーズとして企画された「【下関発着】KOREA 港町・釜山クルーズ」（11 月
28 日出発）は、韓国の水際対策により寄港許可を得られずに催行を取り止めた。
2022 年の「ぱしふぃっくびいなす」が実施したクル
ーズ数は、3 月から運航を開始したにもかかわらず、
今回確認した 3 隻の中で最多の 62 であった。クルーズ
催行率も、3 隻の中で最も高い。だが、2022 年の「ぱ注
しふぃっくびいなす」において特徴的なのは、クルー
ズスケジュールの発表間隔である。
1) この章の記述は、野々山・加藤（2023）に拠った。
コロナ禍以前、各船のクルーズスケジュールの発表 2) 先述したが、この 4 隻のうち「ぱしふぃっくびい
は年度を上期と下期に分け、半年単位で行われていたなす」は 2023 年 1 月に運航を終了している。
（野々山・加藤（2023）p.21）。コロナ禍以降は、感染 3) このカテゴリー分けは、海事プレス社がクルーズ
状況や社会情勢への対応もあり、スケジュールの発表
船の総トン数や乗客定員、客室の広さ（最小）等
は短いスパンで行われるようになったが、2022 年のを基に行っているものであり、ラグジュアリーよ2022 年の日本におけるクルーズ船の運航状況

4)

5)
6)
7)

りもサービスが充実した「ブティック客船」も「ラグジュアリー客船」に含まれている。なお、他の文献では、スタンダードを「カジュアル」クラスと表記するものもある。
今回の運航記録は、クルーズ船の運航を基準にまとめた。クルーズ日程に複数のコースが設定されていても、クルーズ船の運航が同一の場合は１つのクルーズとした。
今回まとめた表において、寄港先が多い国際クルーズについては、海外の寄港地の記載を省略した。
運航中止の理由は「クルーズニュース」の記事に拠った。特に断らない限り、以下も同様である。
なお、「飛鳥Ⅱ」が 9 月 19 日から予定していた「秋の西国漫遊クルーズ」は台風の影響でスケジュールが変更された。
参考文献[1] WEB CRUISE ウェブサイト「にっぽん丸、横浜
港からモーリシャスに出航、2 年 10 カ月ぶり国際クルーズ」（https://www.cruise-mag.com/news/
24484/ 閲覧日：2023 年 11 月 28 日）[2] WEB CRUISE ウェブサイト「清水港に「アマデア」入港、3 年ぶりに外国客船による日本寄港が再開」（https://www.cruise-mag.com/news/26662/
閲覧日：2023 年 11 月 28 日）[3] 「観光立国推進基本計画（令和 5 年 3 月 31 日閣
議決定）」[4] トラベルボイス 2022 年 11 月 4 日付記事「日本のクルーズ客船「ぱしふぃっくびいなす」が事業終了、コロナ禍からの回復厳しく、会社は解散へ」（https://www.travelvoice.jp/20221104-152335
閲覧日：2023 年 11 月 28 日）[5] 野々山和宏・加藤博「コロナ禍の日本におけるクルーズ船の運航状況―2020 年から 2021 年の記録―」
『弓削商船高等専門学校紀要』45，11-22，2023[6] 酒井裕規・湧口清隆「外航クルーズ客船誘致活動
における現状と課題」『海運経済研究』50，31-40，
2016[7] せとうちクルーズウェブサイト「ガンツウ 航路」（https://guntu.jp/routes/ 閲覧日：2023 年 11 月
28 日）
[8] 一般社団法人日本外航客船協会ウェブサイト「クルーズニュース」（https://www.jopa.or.jp/news/news.html）

13

14

Python を用いた分散処理システムの研究開発
前田 弘文*

Research and development of distributed processing systemusing Python
Hirofumi Maeda*
Abstract
This paper describes the distributed processing system "Marionette" for easy device management. Thissystem is based on shared memory. As a result, it becomes possible to facilitate the development of rescue
robots. On the other hand, it lacks versatility due to its specialization. Therefore, in order to apply it toother systems, we generalized it at the source level. However, in recent years, artificial intelligence is often
used for robot processing, and Marionette, which is written in C language, cannot meet this need.
Therefore, in this study, we reconstruct "Marionette" using Python and improve its usability.
１．緒

言

阪神淡路大震災をきっかけに，日本国内ではレス
キューロボットの開発が盛んに行われている．しかし，人命救助を直接行えるレスキューロボットは少なく，実際に活躍できる場面としては，二次災害を防ぐための現場調査という形がもっとも一般的である．そのため，多くのレスキューロボットは，操縦者が直接ロボットに接近した状態での操縦は行わず，操縦者が遠く離れた場所から無線を用いて遠隔操縦する形を採用している[1] [2]．
しかしこのことがレスキューロボットを開発する上で，多くの問題を生むこととなる．1 つには，
ロボット・操縦者間の通信の問題が上げられる．通信距離を伸ばすことはもちろんのこと，通信が途絶えた際のロボットの緊急行動をシステムに組み込む必要が出てくる．このことは，プログラムを複雑化する要因となり，開発に莫大な時間を費やすことを意味する．また，通信による遅延などから操縦者側の遠隔操作機器（以後，操作卓）にすべてのロボ
ット制御を組み込むことは暴走を招く原因となるため行えない．そのため，ロボット内部にローカル
で複雑な制御システムを構築する必要がある．また，ロボットを遠隔操作する必要があることから操作
卓についても，通信を含めた複雑なシステムを構築する必要がある．さらに，災害現場においてロボッ
ト 1 台のみで，すべてを調査することは現実的に不可能であることから，複数ロボットの連携も必要と*情報工学科なる．これらのことから，レスキューロボットの開発は，複雑なシステムの構築を必要とし，デバッグ作業に多くの時間を費やすこととなる．この問題を解決する手法として分散処理システムを採用する
ケースが上げられる[3]．
そこで特定非営利活動法人国際レスキューシス
テム機構において，共有メモリを用いた分散処理シ
ステム Marionette の開発が行われた[4]．このシス
テムは，実際にレスキューロボットに搭載された実績を持ち，高専生・大学生などの初級プログラマでも容易に理解できる構造となっている．しかし，Marionette は，
レスキューロボットに特化した専用
ソフトであり，
Marionette 部分のソースコードがむ
き出しとなっていることから，汎用性があるとは言えない．そこで，他のシステムにも適用するため，
この Marionette をソースレベルで一般化した[5]．
しかし近年では，ロボットの処理に人工知能を用いる場合が多く，C 言語によって記述されたMarionette ではこのニーズに答えることができない．
そこで本研究では，Python を用いて Marionetteを再構築するとともに，利便性を向上させる．本論
文においては，
Marionette の概要について述べると
ともに，元となる一般化された Marionette とPython に移植した Marionette のそれぞれについて述べる．

令和 5 年 9 月 4 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号(令和 6 年）

15

２．分散処理システム
分散処理システム Marionette は，糸を使った操り人形を語源としている．操り人形の糸は，各部位を繋ぐ横糸と人形全体を操るための縦糸に分かれる．また，縦糸は人形を操作するために一本もしく
は複数の棒によって接続されている．そのため，棒を操作することで人形全体を操ることが可能となる．
本 Marionette も操り人形を模倣しており，各プ
ロセスと Marionette は縦糸で，各プロセス同士は横糸で接続された形をとる（図 1）．これにより，一つ一つのプロセスは，人形の腕や足のように，それぞれの担当する小規模な機能を実装するだけで済み，プログラムをシンプルに構成することが可能となる．

図 2 Marionette の禁止事項

図 1 Marionette の概略図

図 3 Marionette の接続例

実際にプログラムを実装する際は，縦糸と横糸は共有メモリとなり，プロセス間，プロセス・
Marionette 間はそれぞれ 1 対 1 の関係となっている．そのため，図 2 で示すような 1 対多数や多数対多数という接続は発生しない．もし複数を接続したい場合は，図 3 のような接続方法を用いる．複数接続の方法として，このような形式を取ることはプログラム全体として PC への負担が大きくなることに繋がる．しかし，近年では PC スペックが以前より大幅に向上しており，バグが発生した際に原因を早急に発見できる点も考慮にいれて，このような形式を採用している．
1 つの共有メモリに対して複数のプロセスがアクセスする形を取った場合，同期を取る必要が生じ，プログラムが複雑化するとともに，この部分にバグが発生する恐れが生じる．また，受け渡しデータの中にバグが発生した際，どのプロセスが原因となっているか追求することが困難になる．これに対して
2 つのプロセス間での共有メモリのやり取りであれ
ば，基本的に同期を取る必要はなく，同時読み込みによるクリティカルはセマフォによって回避することが可能で，受け渡しデータにバグが発生した場合であっても2 つのプロセス間のみをチェックするだけでよい．

以下に，Marionette における制約を示す．
・プロセスは 1 対 1 の関係を維持する．
・共有メモリはセマフォ使った排他制御によって管理する．
・プロセスの起動および終了は同期する．
これらの制約を実装するために，
Marionette 本体
では，それぞれのプロセスを同時に起動するとともに，終了の際も同期を取って同時に終了処理を行う．
この管理を行うものが，先に示した縦糸に該当する
共有メモリである．また，プロセス間のデータ通信に用いる共有メモリについても Marionette 本体が管理する．そのため，Marionette 以外が共有メモリを管理できないよう，
Marionette は各セマフォと共有メモリのキーをそれぞれ 2 個ずつ，プロセスの起動時に必要なプロセスのみに受け渡す形を取る（図4）．これによって，システム全体におけるバグの発生を抑制している．

Python を用いた分散処理システムの研究開発

次に，以下の手順で，Marionette の一元管理を実現する．
３．１．１ 起動処理
Marionette プロセスの起動から各プロセスの起動までの流れを以下に示す．
図 4 Marionette のキーの受け渡し

３．一般化された分散処理システム

１．キーの生成marionette において，プロセス全体で使用するセマフォと共有メモリのためのキーを生成する（図 7）．

ここでは，Python を用いて再構築した分散処理システムとの比較のため，C 言語を用いて一般化した分散処理システムについて述べる．
３．１ プログラム構成
一般化するにあたって，Marionette を含む 4
つのプロセス間での通信を行うものとした（図5）．

図 7 キーの生成

２．セマフォの初期化
marionette において，プロセス全体で使用するセマフォを生成し，初期化を行う（図 8）．

図 5 プロセス構成

また，それぞれのプロセス間通信は共有メモ
リを用い，図 6 に示す構造とした．それぞれの共有メモリにはセマフォを設けるとともに，型宣言も行っている．

図 8 セマフォの初期化

３．共有メモリの初期化
marionette において，プロセス全体で使用する共有メモリを生成し，初期化を行う（図 9）．
その際，A，B，C，a，b，c，d がアタッチされ，初期化後に a，b，c，d はデタッチされる．

図 9 共有メモリの初期化
図 6 セマフォと共有メモリの詳細

16弓削商船高等専門学校

紀要

４．プロセスの起動
marionette において，プロセスの起動を行うとともに，キーも複製して受け渡す（図 10）．

第 46 号(令和 6 年）

１．program_c の終了手続き
A，B，C 全ての共有メモリにおいて，0 番目のデータが終了フラグ，1 番目のデータが終了要求フラグとなっている．そのため，program_c が終了する際，C の終了フラグを 1 にセットした
後，全ての共有メモリをデタッチする（図 12）．

図 10 プロセスの起動

５．セマフォと共有メモリのアタッチ
marionette において， a，b，c，d のキーを破
棄 す る と と も に ， program_a ， program_b ，progaram_c において，セマフォと共有メモリのアタッチを行う（図 11）．

図 12 program_c の終了処理

２．marionette からの終了要求
marionette に お い て ， 終 了 フ ラ グ か ら
program_c が終了したことを検知すると，終了要求フラグを全て 1 にすることで，全てのプロ
セスの終了を促す（図 13）．

図 11 セマフォと共有メモリのアタッチ

６．共有メモリの監視
各プロセスにおいて，A，B，C の共有メモリ
を 随 時 監 視 す る と と も に ， program_a ，program_b，progaram_c において，各プロセスのプログラム処理を行う．
３．１．２ 終了処理
ここでは，program_c のプロセスが終了する
場合を例にあげるが，marionette を含む他のプ
ロセスが終了する場合においても同様の処理が
行われる．

17

図 13 marionette からの終了要求

３．program_a，program_b の終了手続き
marionette か ら の 終 了 要 求 を 受 け た
program_a と program_b は，program_c と同様に終了フラグを 1 にセットし，共有メモリをデタッチし（図 14），プロセスを終了させる．

Python を用いた分散処理システムの研究開発

図 14 program_a と program_b の終了処理

４．marionette の終了手続き
全ての終了フラグが 1 にセットされたことを確認して，marionette は共有メモリをデタッチ
し，セマフォを含んだ全てのメモリを開放するとともに，プロセスを終了させる．これらの仕組
みにより，marionette では全てのプロセスが同期して，開始・終了の処理を行うことができる．
３．２ 一般化
ソースコードの一般化に伴い以下の 4 つの作業を行った．これは，marionette の汎用性を高めるとともに，ユーザが marionette を熟知する
必要性をなくすためである．
① marionette 部分のソースコード抽出② セマフォの配列部分の切り離し③ ソースコードの関数化④ マクロによるソースコードの隠蔽化
３．２．１ marionette 部分のソースコード抽
出最初の処理として，元のソースコードから，
marionette 部分のソースコードを抽出する作業を行った．その際，元のソースコードと一体化している部分については新たにソースコードの書
き換えを行った．
３．２．２ セマフォの配列部分の切り離し
一般化前は，セマフォが配列で定義されていたため，図 11 の構造を例にあげると図 15 のよ
うな形を形成していたことになる．このため，セマフォのキーを全てのプロセスが持つこととなり，セマフォの配列番号の指定を間違えた場合，
予期せぬ共有メモリをロックするという問題が生じた（図 16）．以前であれば，marionette を熟知したものがソースコードを記述していたため，
このような問題は発生しなかったが，一般化するにあたっては配慮する必要がある．そこで，図11 のように，それぞれのセマフォを切り離し，
キーもそれぞれが独立する形を採用した．

図 15 一般化前のセマフォ構造

図 16 指定ミスによるロック問題

３．２．３ ソースコードの関数化
marionette の関数部分をセマフォ・共有メモ
リを中心に見直し，改編を行った．
３．２．４ マクロによるソースコードの隠蔽化
ユーザが marionette を意識することなく使用するために，ヘッダファイルを設けマクロを記載することでソースコードの隠蔽を行った．
1 つには，ユーザが使用する構造体とmarionette が使用する共有メモリを共用体によって結びつけることで，ユーザは自分自身が定義した構造体のみを使用するだけでプログラムが組める形を取っている．そのため，ユーザが共有メモリ側を意識しないように，共用体を意味する部分を置換し，構造体の形に見えるように隠蔽している．2 つ目には，データの読み書きにおいて，マクロを使用することで，marionette の内部構造を意識させない形式を取っている．
さ ら に ， main 関 数 に お い て も ， ユ ー ザ にmarionette の内部構造を意識させないため，マクロを使用して隠蔽を行っている．なお，変数宣言部分については，変数の二重定義によるエラーを発生させないためにマクロによる隠蔽は行っていない．

18

弓削商船高等専門学校

紀要

４．再構築された分散処理システム
ここでは，Python を用いて再構築した分散処理システムについて，C 言語を用いて一般化した分散処理システムとの違いについて述べる．
４．１ C 言語との互換性
C 言語から Python へソースコードを移植する際に，Python に実装されていない定数と構造体について対応する必要があった．Python では，定数は変数名をすべて大文字で記載することで宣言することとなっているが，これは慣習的な表記であり，定数に値を再代入することができてしまう．そこで，定数宣言クラスを設け，オブ
ジェクト名を辞書として登録することで，再代入した際に ConstError を発生させることで定数としての機能を持たせた．また，構造体について
は外部関数ライブラリである ctypes を用い，C言語との互換性があるデータ型を使用して構造体を構築することで，動的リンク/共有ライブラ
リ内の関数呼び出しを可能とした．

19

第 46 号(令和 6 年）

ール化が行えたため，モジュール自体がソース
コードの隠蔽の役割を果たすこととなった．また，マクロによるソースコ ードの隠蔽自体がPython で行えないこともあり，移植に際してマクロによるソースコードの隠蔽は完全に廃止し
た．
５．結

言

本論文では，C 言語を用いて一般化した分散処理システムに対して，Python による再構築について述べた．その中で，前者と後者の違いを述べるとともに，その利便性についても触れた．今後は，実際のシステムに組み込んでいく上で，以下の 2 つの課
題を提示しておく．
接触型3次元位置計測器のデータ受信プログラ
ムの構築
すでに別研究で開発した接触型3次元位置計
測 器 の デ ー タ 受 信 プ ロ グ ラ ム を iPad か ら
Windows PCに移植する予定である．その際に，Marionetteを用いて，Pythonista 3からPython

４．２ キーの廃止
C 言語のソースコードでは，キーを用いて各共有メモリへのアクセスを可能とした．しかし，Python ではキーの代わりとして，共有メモリ名
によって共有メモリへのアクセスを可能としている．そのため，marionette が各プロセスにキーを受け渡す必要がなくなり，プログラムが簡素化するととともに，予め決めておいた共有メ
モリ名を各プロセス間で使用するだけでよくなった．ただし，一元管理の観点から，marionette
はすべての共有メモリ名を保有し，共有メモリの確保はすべて marionette が行うこととした．
これにより，marionette 以外のプロセスに対して，共有メモリの機能制限（アタッチ/デタッチのみ）を持たせることが可能となり，保守性が保たれる．
４．３ モジュール化
C 言語で記述されていた関数をすべてクラスにした上で，それらをまとめてモジュール化した．
４．４ マクロの廃止
C 言語による制限により，クラスなどが利用できないため，マクロによってソースコードの隠蔽化を行っていた．しかし，Python ではモジュへとスムーズに移植できるか検証するとともに，Marionetteの利便性を向上させる．
新型レスキューロボットの研究開発
現在開発を進めている船舶用の小型レスキュ
ーロボットに陸上用のレスキューロボットの制御プログラムを移植する予定である．従来の制御プログラムは，C言語によるMarionetteを使用しており，PythonによるMarionetteに移植する際に発生する問題を検討するためのテストケー
スとして使用する予定である．
謝辞
本研究は，「令和 5 年度校長裁量経費」の助成を受けて実施しており，謝意を表する．
参考文献[1] 吉田 智章，小柳 栄次，入江 清，原 祥尭，
岡田 佳都，永谷 圭司：クローラ型移動ロボ
ット Kenaf を使用した屋外自律走行システ
ム，第 8 回システムインテグレーション部
門講演会(SI2007)，2007，pp.955-956．

Python を用いた分散処理システムの研究開発[2] 永谷 圭司，岡田 佳都，徳永 直木，桐林 星
河，小柳 栄次，吉田 智章，油田 信一，久武 経夫：火山探索を目的としたクローラ型
移動ロボット Kenaf による桜島での遠隔操作実験，第 10 回システムインテグレーショ
ン 部 門 講 演 会 (SI2009) ， 2009 ， pp.19431946．
[3] 石井 良典，大坪 義一，小林 滋，小林 泰弘，
山本 祥弘，梅田 栄，海藻 敬之，前田 弘文，
高森 年，田所 諭：閉鎖空間内探索ロボットのための遠隔操縦システムの開発，第 11 回
システムインテグ レーシ ョン部門講演会(SI2010)，2010，pp.1238-1241．
[4] 前田 弘文，五百井 清，大坪 義一，小林 滋，
高森 年：レスキューロボットにおけるデバ
イス管理を容易にするためのミドルウェア
開発，日本機械学会講演論文集 No.115-1，
2011，p.123-124．
[5] 前田 弘文，小林 滋，高森 年，レスキュー
ロボットにおけるデバイス管理を容易にするためのシステム開発，弓削商船高等専門
学校紀要第 34 号，2012，pp.48-153．

20

21

学生主事室における DX 推進― 学生支援システムの開発 ―峯脇 さやか*，前田 弘文*，本間 孝拓**，
池田 真吾***，村上 知弘***

DX Promotion in Student Affairs
Development of Online Application System
to Improve Operational Efficiency of the Student Affairs Office
Sayaka Minewaki*, Hirofumi Maeda*, Takahiro Honma**,
Shingo Ikeda***, Tomohiro Murakami***Abstract
DX (Digital Transformation) has been promoted in many scenes in recent years to improve operational
efficiency. This paper describes DX promotion in Student Affairs. Students must use paper applications
when apply to the Student Support Office for a student discount or permission for part-time job, etc. This
traditional approach is one of the causes of the overload of work in the Student Affairs Office. To improve
operational efficiency of the Student Affairs Office, we develop in the Online Application System. This
online application system will be developed as a team with divided roles which include team leader,changing operations for the better, system development, etc. Currently, paper applications for bicycle
registration, student discount application, and part-time job application have been discontinued, andstudents are using the online application system. Users have no problems using the system, and thesystem has been well received for its ease of use.

１．はじめに
１．１ DX に関する動向
近 年 ， あ ら ゆ る 産 業 に お い て DX （ Digital
Transformation）推進が加速している．DX という言
葉は，エリック・ストルターマン氏が 2004 年に提唱した概念である．日本では，2018 年 12 月に経済産業省
が通称「DX レポート」を発表したことをきっかけに
DX という言葉が一般に普及することになった．
経済産業省では，情報化・情報産業に関する主要施策の 1 つとして企業の DX 推進を掲げ，様々な施策を展開している[1]．2019 年 7 月には，DX 推進において重要な観点をまとめた『「DX 推進指標」とそのガイダンス』を発行した．2020 年には，2015 年から選定してきた『攻めの IT 経営銘柄』を『DX 銘柄』へと名称変更し，企業選定の焦点を DX に当てた．2020 年 11
*情報工学科**総合教育科***商船学科

月には，『情報処理の促進に関する法律』に基づき，DX 推進において優良な取り組みを行う事業者認定する『DX 認定制度』を開始した．
文部科学省でも教育 DX を推進している[2]．
『教育DX』の定義について，文部科学省では明確な定義を示していないが，多くの Web サイトでは，「デジタル技術を活用することで，教育の手法や手段，教職員の業
務などを革新させることにより，時代に対応した教育を確立すること」と説明している．すなわち，教育 DXとは，デジタル技術を活用した教育モデルの改革である．小学校，中学校，高等学校の分野では，(1) 教育データの意味や定義を揃える「標準化」（ルール），(2) 基
盤的ツール（MEXCBT，EduSurvey）の整備（ツール），(3) 教育データの分析・利活用の推進や，教育データ利活用にあたり自治体等が留意すべき点の整理（利活用），の 3 本柱で取り組みを進めている．スポー
令和 5 年 11 月 29 日受理

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紀要

第 46 号（令和 6 年）

22

ツの分野（スポーツ庁）では，DX を導入することで， めに Teams が導入され，現在は学生への連絡手段とし様々なスポーツに関する知見や機会を国民・社会に広 て利用されている．この他にも一部の教員が授業や進く提供することを可能とし，スポーツを「する」「みる」 路指導のために自作の DX ツールを開発し利用してい「ささえる」の実効性を高めることを政策目標とし， る．学寮では，2011 年 9 月から運用を開始した「白砂様々な取り組みを進めている．高等教育の分野では， 寮 外泊・欠食システム」を現在でも利用している[8]．
データサイエンスや AI などを扱える人材の育成をテ DX という言葉が一般に普及する以前から導入されてーマに DX の推進を図っている．2021 年には「デジタ おり，当時としては先駆的な取り組みで，複数の高専
ルと専門分野の掛け合わせによる産業 DX をけん引す から視察を受けたこともある．導入から 10 年以上経たる高度専門人材育成事業」[3]を公募し，高専 7 校が採 現在でも問題なく運用されており，寮生に関わる学寮
択された．
業務に関して業務効率化に貢献している．
高専機構では，2020 年度から進めている「Society
学生支援係は，全学生の生活や経済面における指5.0 型未来技術人財」育成事業の COMPASS 5.0（次世 導・助言に関する事務業務を担っている．奨学金，授
代基盤技術教育のカリキュラム化）において，DX 時 業料免除，緊急時の貸与等の精度に関する相談や受付，代に向け，AI・数理データサイエンス，サイバーセキ 就職や進学等の進路指導を含めたキャリア教育に関すュリティ，ロボット，IoT，半導体という分野を高専教 る事務処理，クラブ活動やアルバイト等の課外活動に育に組み込むことで，新たな時代の人材育成機関とし 関する事務処理，学割証の発行，学生の厚生補導に関ての高度化を図っている[4]．高専機構は，2023 年 3 する事務処理等，その業務は多種多様である．業務時
月にさくらインターネットと DX の推進およびデジタ 間中はひっきりなしに学生が様々な相談や問い合わせル分野の人材育成と教育に関する包括連携協定を締結 のため学生支援係を訪ねている．学生の相談や問い合した．文献[3]で採択されたもの以外でも，自治体や企 わせには，各種申請手続きの書類の書き方に関する軽業と連携して DX 人材を育成する取り組み事例がある 微な問い合わせから，奨学金の相談といった丁寧な対[5][6]．さらに，出前授業で DX に関する講義を実施し 応が必要なものまで様々である．各種申請は，決めらている高専もあり，各高専が DX 推進に関する多種多 れた書類に必要事項を記入して提出するというやり方
様な取り組みを行っている．
である．申請の種類によっては，保護者や担任の自署
文献[7]では，
DX の取り組みテーマは，「攻めの DX」 または押印が必要な場合がある．このような紙によると「守りの DX」に分類されるとしている．
「攻めの 従前のやり方では，事務職員をあてにして書類の書きDX」は，顧客を中心しとしたステークホルダーや自社 方を教えてもらうという軽微な問い合わせをする学生だけでなくエコシステムをも巻き込むテーマである． が多く，このことは業務過多の原因の 1 つになってい一方，「守りの DX」は，自社でコントロールできる改 る．また，申請内容に不備があれば，学生を呼び出し
革的なテーマである．
DX に関する大部分の説明では， て修正箇所を指摘するという手間とさらなる事務処理
DX と「デジタル化」は異なるものであるとしている． の時間が発生する．学割申請の場合では，学生は事務デジタル化は，業務効率化を目的に既存のシステムを 処理の時間を考えることなく，明日から利用できる学
デジタル技術に置き換えることで，DX の手段である 割を発行してほしいなどの無理な依頼をする学生がおからである．しかし，文献[7]では「守りの DX」に業 り，事務職員はこの対応に悩まされている．当然なが務処理の効率化・省力化が含まれており，業務効率化 ら，書類の受け取りから，提出して許可・発行されるのためのデジタル化は広義での DX と解釈することが まで多くの時間を要する．特に決裁が必要な申請につできる．
いては，さらに多くの時間を要してしまう．学生の無理な依頼を聞き届けることは，さらなる業務負担にな
１．２ 本校における DX 化
る．このような状況下では，申請書類を種類応じて分
本校では，10 年以上前から業務効率化や教育手法の 類する十分な時間が確保できず，非効率な事務処理に改革のための DX 化を行っている．教職員専用のもの 加え，申請書類の紛失というリスクも想定される．DX
では，教務システムがある．直近では，休暇簿の電子 化は学生支援係の業務処理の効率化・省力化を実現す
決裁化や授業時間割の自動作成ツールの導入といった るだけでなく，スピーディーな手続きは学生にとって取り組みが検討されている．学生向けのものには，教 学生生活満足度向上に貢献すると考える．
材管理や出欠管理で利用している教育管理システム
本研究では，学生主事室として学生支援係における
Moodle がある．Moodle は，コロナ禍前から利用され 学生の申請手続きを DX 化し，学生支援係の業務効率ていたが，コロナ禍を経て全教員が利用することにな 化・省力化と書類紛失のリスク回避，さらに，学生のった．加えて，コロナ禍中には，オンライン授業のた 学生生活満足度向上を試みる．DX 化実現に必要な主23

学生主事室における DX 推進― 学生支援システムの開発 ―表 1 「学生支援システム」の開発における役割分担
役割担当

リーダー（統括）村上 知弘 教授（学生主事）

規則改正を含む従前のやり方の見直し

前田 弘文 教授（学生主事補）システムの開発，簡易マニュアルの作成

峯脇 さやか 准教授（学生主事補）

動作確認，フィードバック

池田 真吾 助教（学生主事補）
本間 孝拓 助教（学生主事補）
学生課長
学生支援係職員

学生への案内

学生支援係職員

表 2 各種申請の従前のやり方
申請の種類

保護者の同意

担任の確認

添付書類

自転車通学許可願

記名押印
または署名

なし

自転車損害賠償保険等に加入していることがなし
確認できる書類の写し

自転車登録

なし

自転車
チェック

なし

なし

旅客運賃
学生割引証
発行願

なし

なし

なし

なし 学割証発行

アルバイト許可願

記名押印
または署名

押印

なし

あり 許可書発行

車両運転免許取得願

自署

所見の記入，なし
自署あり

車両運転免許取得届

なし

なし

なし なし

単車通学許可願

自署

自賠責保険の写し及び任意保険に加入してい所見の記入，
ステッカー
ることが確認できる書類の写し，略図，無事 あり
自署
発行
故・無違反証明書

なし

決裁

受理の証明

ステッカー
発行

許可日と
学生主事印

なタスクは，規則改正を含む従前のやり方の見直しと④ アルバイト許可願
オンラインシステムの開発である．学生主事室と学生⑤ 車両運転免許取得願
支援係では，表 1 のように役割を分担する．
⑥ 車両運転免許取得届
以下，第 2 章では，規則改正を含む従前のやり方の⑦ 単車通学許可願
見直しについて述べる．第 3 章では，学生支援システ 表 2 に上記の申請の従前のやり方をまとめる．申請書
ムの開発について述べる．第 4 章で学生支援システム で学生本人による必要事項の記入以外に，保護者の同導入における効果について評価し，第 5 章でまとめる． 意を示す保護者氏名の自署や担任の押印等が必要なものがある．願出に関しては，一部を除き学生主事等の２．規則改正を含む従前のやり方の見直し決裁が必要であり，決裁のやり方は許可願の書類を回覧し押印するというものである．決裁完了後の許可や
２．１ DX 化するタスク
受理の示すものは様々である．
学生が学生支援係に申請するものは様々あるが，ひとまず次のものを優先的に DX 化することとした．
２．２ DX 化に伴い変更する内容① 自転車通学許可願
DX 化において，上記のものを学生自身がオンライ② 自転車登録
ンで申請するよう設計する．その際の変更点は次の通③ 旅客運賃学生割引証発行願りであり，適宜規則改正を行う．

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紀要

第 46 号（令和 6 年）

24(a) 保護者のオンライン同意：
３．２ ユーザアカウントデータ
保護者の記名押印または署名が必要なものについ本システムを利用するユーザには次の情報を登録しては，保護者がオンラインで同意できるようにする．ている．
(b) 担任の確認等の廃止：
 ユーザ ID（本校利用のものと同じ）
自転車チェック，所見の記入と自署，押印といった ハッシュ化したパスワード情報
全ての作業を廃止する．なお，自転車チェックにつ ユーザグループ
いては，学生のセルフチェックとする．
- staff：学生主事室，学生支援係関係者(c) オンライン決裁：- teacher：教員
従前のやり方を廃止し，オンラインで決済できるよ- student：学生
うにする．
 氏名，ふりがな(d) 学割申請に申請期限を設ける．さらに，学割を受け 性別取れる日を毎週火曜日と金曜日に限定する．この変 クラス（教員の場合は担当クラス）
更により，いつ訪れるかわからない学生の対応と学 出席番号（教職員の場合は通し番号）
生からの無理な依頼の受け付けの 2 つを防ぐこと
 所属クラブ（教員の場合は担当クラブ）
で，学生支援係の業務効率化を試みる．
 メールアドレス（本校利用のものと同じ）(e) 学割は JR 指定の用紙があり，従前では申請のあっ- 教職員：@yuge.ac.jp ドメイン
た内容について，事務職員が手作業で必要事項を記- 学生：@yuge.kosen-ac.jp ドメイン入していた．この作業を省力化するため，申請内容
 生年月日（学生のみ）
を指定の用紙に印刷できるよう印刷用 PDF を自動 本システムでは，登録されているユーザグループによ生成する．
って，利用できるコンテンツを制限している．
(f) 車両運転免許取得願を廃止する．
(g) 車両運転免許取得届がないと単車通学許可願を申 ３．３ 本システムのコンテンツ
請できないようにする．
第 2 章に従い，次のコンテンツの開発に取り組む．
３．学生支援システムの開発
学生支援係における学生の申請手続きの DX 化に際し，オンライン申請システム「学生支援システム」（以下，本システム）を開発した．3.1 では，システム構成
及び開発環境について述べ，3.２では開発したコンテ
ンツについて述べる．

(1) 自転車登録(2) クラブ部員登録(3) 学割申請(4) アルバイト申請(5) 車両運転免許取得届（※）(6) 単車通学許可願（※）(7) 個人アカウント編集(8) ワンタイムパスワード発行
ここで，(5)車両運転免許取得届および(6)単車通学許可
願は現在開発中である．以下，(5)(6)以外の各コンテンツについて述べる．

３．１ システム構成
本システムの構成について述べる．本システムは，
CGI で作成した Web システムである．サーバは，「白
砂寮 外泊・欠食システム」で利用しているさくらサー ３．３．１ 自転車登録
バ（OS：FreeBSD 13.0-RELEASE-p13 amd64）の学生が自転車通学を希望する際に利用する．2.1 で示一部領域を利用した．バックエンドの開発には した①自転車通学許可願と②自転車登録を統合したもPython3 を利用し，フロントエンドの開発には HTML，のである．
CSS，JavaScript を利用した．なお，教職員が利用すstudent グループのコンテンツは自転車登録のみでるコンテンツは PC 用表示のページのみを作成し，学 ある．従前の自転車通学許可願と同等の内容を入力で生が利用するコンテンツは，PC 用表示とスマホ用表示 できるように開発した．添付書類の自転車損害賠償保の 2 種類を作成した．データベース（SQL 等）は利用 険等に加入していることが確認できる書類の写しにつしていない．個人情報は，ハッシュ化および暗号化し いては，学生がスマホ等で撮影した写真をアップローている．なお，ハッシュ化アルゴリズムは SHA-3 ドするやり方とした．従前の自転車登録の際に担任が（Keccak）[10]，暗号化アルゴリズムは AES[11]を採 行っていた自転車チェックは学生がセルフチェックし，用した．どちらも現在ではもっとも信頼性の高いアル 整備状況を入力するよう開発した．自転車登録ページ
ゴリズムである．

学生主事室における DX 推進― 学生支援システムの開発 ―（スマホ用）を図 1 に示す．全ての項目の入力が完了しないと申請できない仕組みである．入力の途中で一時保存する機能を設けた．全ての入力が完了し，「申請する」ボタンを押すと，学生，保護者，担任の 3 者に申請完了の通知メールが送信される．図 2 に示す保護者用のメールメッセージには，同意確認用の URL が記載されている．この URL にアクセスすると，学生が入力した申請内容が表示される．申請内容を確認した上で保護者が自分のメールアドレスを入力し，「同意する」ボタンを押すことで保護者の同意が完了し，同意作業完了の通知メールが先述の 3 者に送信される．
保護者の同意が得られたら，学生支援係はステッカ
ーの準備等の事務処理を開始する．全ての事務処理が完了したら，自転車通学が許可された旨の通知メール
が同様の 3 者に送信される．メールメッセージには，ステッカーとヘルメットを学生支援係に取りに来るよ
う記載している．
staff グループのコンテンツは，自転車登録一覧の表
示機能のみである．サブ機能として，事務処理の進行状況の保存，許可通知メールの送信，一覧表の Excel
出力を開発した．
teacher グループのコンテンツも，自転車登録一覧の表示機能のみであるが，staff グループと異なり，サブ機能はない．
３．３．２ クラブ部員登録
staff グループは，全クラブの顧問と部員を登録・削除できるコンテンツである．年度当初に提出される部
員登録名簿をオンライン化した．また，全クラブの顧問と部員の一覧を Excel 出力する機能を開発した．な
お Excel の内容には各学生が寮生かどうかも入力されている．teacher グループは，担当クラブのみ顧問と部員を登録・削除できるようにしている．なお，student
グループは利用できないコンテンツである．
３．３．３ 学割申請
student グループのコンテンツは，学割の申請と過去の申請履歴の一覧表示である．従前の旅客運賃学生
割引証発行願と同等の内容を入力でできるように開発した．申請完了には通知メールが学生本人に送信される．
staff グループのコンテンツは，学割申請一覧の表示
機能のみである．サブ機能として，事務処理の進行状
況の保存，許可通知メールの送信，一覧表の Excel 出
力，学割証印刷用 PDF 出力がある．図 5 に JR 指定の学割証，自動生成した PDF，印刷後の学割証を示す．
なお，学生支援システムのトップメニュー画面に新しい学割申請の件数を表示させるようにしており，申請

25

一覧のページで新しい申請を確認する手間を防いでいる．
teacher グループのコンテンツも，学割申請一覧の表
示機能のみであるが，staff グループと異なり，サブ機
能はない．
３．３．４ アルバイト申請
student グループのコンテンツは，アルバイト許可願の申請と過去の申請履歴の一覧表示である．従前のアルバイト許可願と同等の内容を入力でできるように開発した．本校では低学年のアルバイトの許可は長期休業（GW を含む）としているため，この期間以外は申請できないようにした．ただし，諸事情により授業
期間のアルバイトの許可を受けたい場合は，直接学生主事に申し出て許可されれば，申請できるようにしている．全ての項目の入力が完了しないと申請できない仕組みである．全ての入力と確認が完了し，「申請する」
ボタンを押すと，学生と保護者に申請完了の通知メー
ルが送信される．担任には通知メールは送信されない．
保護者の同意確認作業は 3.3.1 と同様である．同意作業完了の通知メールも学生と保護者に送信され，担任には送信されない．
staff グループのコンテンツは，決裁，申請一覧表示の 2 つである．決裁は，保護者の同意がある申請のみ決裁できるようにしている．決裁ができる決裁者は，学生主事，学生課長，課長補佐，学生支援係長，学生支援係員の 5 者である．決裁者以外のユーザは，決裁はできないが，申請を確認することができる．3.3.3 と同様にトップメニュー画面に決裁が必要な件数が表示される．図 3 に決裁の件数が表示されたメニューペー
ジ，図 4 に決裁ページを示す．なお，申請の却下は，決裁一覧で処理できる．決裁者全員の決裁が完了すると，学生と保護者にアルバイトが許可された旨の通知
メールが送信される．
同時に，アルバイト許可書（PDF）が自動生成される．申請一覧表示では，許可書未発行の申請と許可書発行済みが別の表で表示される．サブ機能として，一覧表の Excel 出力を開発した．
学生主事に限定されたコンテンツに，申請可能な学生の設定がある．低学年学生で諸事情により授業期間のアルバイトの許可を申し出た場合，学生主事は許可するかどうかを決定し，その学生が申請できるように設定する機能である．
staff グループのコンテンツは，申請一覧の表示機能のみである．サブ機能はない．

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紀要

26

第 46 号（令和 6 年）(a) ページ上部(b) ページ下部
図 1 自転車登録ページ（スマホ用）

図 3 staff グループのメニューページ

図 2 保護者用通知メール

27

学生主事室における DX 推進― 学生支援システムの開発 ―図 4 アルバイト申請の決裁ページ(a) JR 指定の学割証(b) 学割証印刷用 PDF
図 5 学割証の印刷(c) 印刷した学割証

３．３．５ 個人アカウント編集にした軽微な問い合わせをする学生や無理な依頼をす
全ユーザが自分のパスワードと所属クラブを編集で る学生は多かった．そのような学生の対応は学生支援きる機能である．
係の業務過多の原因の 1 つであったが，本システム導入により対応をしなくてよくなった．少なくとも，問３．３．６ ワンタイムパスワード発行
い合わせがあった場合でも，学生支援係事務職員の対発行から 30 分以内にだけ利用できるパスワードを 応は，本システムに関する掲示を確認して自分で申請発行する．発行したパスワードは，3.2 で示したメール するよう指導するのみでよい．
アドレスに送信される．本システムでは初期パスワー
学割申請については，申請期限と学割受取日を設定
ドを発行していない．従って，パスワードを忘れたと することで，効率的に業務の遂行が実現できている．
きだけでなく，はじめて本システムを利用する場合に さらに，従前では事務職員が手作業で学割の指定用紙
もこの機能を利用する．
に必要事項を記入していたが，申請内容を指定の用紙に印刷できる学割証印刷用 PDF により，業務の省力化
４．学生支援システム導入における効果に貢献できている．大学等で設置されている学割証発行機の導入には，数百万円以上の費用を要する．本シ本システムは 2023 年 4 月から運用を開始した．3.3 ステム導入による学割発行に関する事務処理には印刷で述べたコンテンツを少しずつ開発し，導入していっ 処理等の多少の手作業が必要ではあるが，導入費用をた．学生への案内は学生支援係職員が Teams で通知し 鑑みると十分な費用対効果が得られている．以上によた．
り，本システムは学生支援係の業務効率化・省力化に本システム導入による DX 化の効果について考察す 貢献していると言える．
る．従前の紙による申請やり方では，事務職員をあて利用している学生からは，便利になったとの好評が

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紀要

第 46 号（令和 6 年）

28

得られている．また，本システムは問題なく利用でき―News & Topics | 石川工業高等専門学校，ており，使い勝手について満足しているとの評価も得
https://www.ishikawa-nct.ac.jp/blg/2023/03/2
られている．本システムは「白砂寮 外泊・欠食システ
2/1030，2023/11/15 参照
ム」と似た UI デザインである．本校学生の約 4 分の 3 [6] 「ＤＸリカレント講座」
受講生募集 - 松江工業が寮生であり，寮生は日常的に「白砂寮 外泊・欠食シ
高等専門学校，ステム」を利用している．このことも好評の要因の 1
https://www.matsue-ct.jp/news/「dx リカレン
つであると考えられる．以上より，学生生活満足度向ト講座」受講生募集-3/，2023/11/15 参照
上に貢献しているといえる．
[7] 「日本企業のデジタル化への取り組みに関す
５．まとめ
本稿では学生主事室における DX 推進の取り組み事
例として，学生支援係のオンライン申請システム「学生支援システム」について述べた．学生支援係の各種申請について DX 化する優先順を検討し，規則改正を含む従前のやり方の見直しを行ってから開発に取り組んだ．2023 年 4 月から本システムを導入し，開発完了
したコンテンツ順次運用を開始している．本システム
は使い勝手がよく利用者からは好評である．この取り組みは，学生支援係の業務効率化・省力化と書類紛失のリスク回避，さらに，学生の学生生活満足度向上に貢献できている．
今後は，優先的に DX 化する申請のうち，まだ完成していない車両運転免許取得届，単車通学許可願の開発に取り組む．さらに，対外試合申請書・報告書，合宿許可願等の DX 化も検討しており，学生が学生支援係に申請するものを全て DX 化することを目指す．
参考文献[1] 産業界のデジタルトランスフォーメーション（DX） （METI/経済産業省），
https://www.meti.go.jp/policy/it_policy/dx/dx.ht
ml，2023/11/15 参照[2] 教育 DX（デジタルトランスフォーメーション）の推進について：文部科学省，
https://www.mext.go.jp/a_menu/other/data_000
08.htm，2023/11/15 参照[3] デジタルと専門分野の掛け合わせによる産業 DX
をけん引する高度専門人材育成事業：文部科学省，
https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/sankan
gaku/1413155_00013.htm，2023/11/15 参照[4] 高専発！「Society 5.0 型未来技術人財」育成事業（GEAR 5.0／COMPASS 5.0），
https://www.kosen-k.go.jp/about/profile/gear5.0compass5.0.html，2023/11/15 参照[5] 石川高専、コマツ、クオリカ DX 人材育成の協力関係構築に関する協定を締結 | #石川高専

るアンケート調査」結果速報～日本企業の DX
への取り組み実態、成功企業の特徴について～| NTT データ経営研究所，
https://www.nttdata-strategy.com/newsreleas
e/190820.html，2023/11/15 参照[8] 峯脇 さやか，
“弓削商船高専白砂寮における外泊・欠食システムの開発と運用”，論文集「高専教育」第 38 号，pp.673-678，2015.
[9] デジタル・トランスフォーメーション推進人材の機能と役割のあり方に関する調査～報告書
本編～，
https://www.ipa.go.jp/jinzai/chousa/qv6pgp00
0000buyg-att/000073700.pdf，2023/11/16 参
照[10] NIST (National Institute of Standards andTechnology),
SHA-3
Standard:
Permutation-BasedHash
andExtendable-Output Functions[11] NIST (National Institute of Standards andTechnology), Advanced Encryption Standard
(AES)

29

ノイズバイアス補正法による夜間画像のノイズ低減
峯脇 さやか*，村上 しずく**

Noise Reduction in Night Scene Images
Using Noise Bias Compensation
Sayaka Minewaki*, Shizuku Murakami**
Abstract
When shooting night scene images, a brighter image can be taken by increasing the ISO sensitivity.
However, there is a problem that noise is amplified by brightness adjustment in a digital camera. There
are two components of noise amplified by brightness adjustment: noise bias (= noise with a non-zeromean value) and amplification of noise variance. Our research group is studying the Noise Bias
Compensation (NBC), which is a new approach to noise reduction corresponding to noise bias. In previous
NBC, it is assumed that all pixel values in an image that has no noise (= clean image) are included in theoverhead information. In this study, a new approach to NBC that does not rely on overhead is studied. We
propose an approach that substitutes a dark image taken at low sensitivity as a clean image to reducenoise due to NBC in nighttime images taken at high sensitivity. As a result of experiments, effectivenessof the proposed method is confirmed.

１．はじめに立同分布であることを仮定しており，ガウスノイズを想定して開発している研究がほとんどである．
画像技術はコンピュータとともに発展した技術であ
画像技術の発展とともに，画像を取得するデジタル
り，産業，医療，オフィス，セキュリティ，ロボット カメラも高性能化している．デジタルカメラの主な撮など多岐にわたるシーンに欠かせない技術である．画 像素子（イメージセンサー）には，CCD と CMOS が像技術には，ノイズ低減，鮮鋭化，エッジ抽出，二値 あり，この 2 つの仕組みは同じである．図 1 に CCD
化，減色処理，輝度調整（トーンマッピング），データ カメラの画像化プロセスを示す[3][4]．光は被写体に当
圧縮（符号化），画像認識，画像計測，物体検出，HDR たり，レンズ，CCD 素子を通って電気信号に変換され，画像処理，3 次元画像処理といった技術があり，最近 デモザイク処理，ホワイトバランス処理，ガンマ補正
では高性能な処理結果を得るために AI を導入するこ といった画像処理を行った後，AD 変換されてデジタとがトレンドである．特に近年では AI による画像認識，ル画像として保存される．画像化プロセスにおいて，
画像分類，物体検出，画像生成等の技術が急速に進歩 固定パターンノイズ，暗電流ノイズ，ショットノイズ，
している．
読み出しノイズ，量子化ノイズが混入される．ガンマ
ノイズ低減技術（ノイズ除去，平滑化）は古くから 補正とは，明るさ補正でよく利用される輝度調整処理
存在する画像処理技術であり，現在でもノイズ除去性 の 1 つである．デジカメに取り込まれた光だけでは，能の高いノイズ低減法が様々報告されている．
NLM フ 人間にとっては暗く何が映っているかわからないため，
ィルタ[1]，BM3D[2]は，高性能なノイズ低減技術とし ガンマ補正が行われ，明るい写真が生成される．
てよく知られている．近年ではディープラーニングを夜間の様子をデジカメで撮影する場合，ISO 感度を導入したアプローチの報告が盛んである．ノイズ低減 高い値に設定することによって明るい写真を撮影する
技術は，エッジ検出等の特徴抽出の前処理としても利 ことができるが，ノイズだらけになってしまう．これ用されている．既存のノイズ低減技術において，除去 は，デジカメ内で重畳されたノイズがガンマ補正によするノイズのモデルは，平均がゼロ値，左右対称，独 って増幅されてしまうからである．増幅分のノイズは，*情報工学科**専攻科生産システム工学専攻

令和 5 年 11 月 20 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要30

第 46 号（令和 6 年）

図 1 CCD カメラの画像化プロセス[3][4]

図 2 ノイズバイアス補正の流れ[5][6]①ノイズバイアス（ノイズの平均が非ゼロ値）と②ノイズの分散の増幅の 2 つで構成されている．広く利用されているノイズ低減手法は，②は対応しているが，ノイズのモデルを平均がゼロ値と仮定しているため，①には対応していない．ノイズバイアス補正法（NBC；Noise Bias Compensation）[5][6]は，①に対応した類例のない特殊なノイズ低減手法であり，輝度調整に伴うノイズの低減に効果がある．NBC は，ノイズ低減の対象である観測画像から理想的な出力画像を復元するために，観測された画素値からバイアスの発生量（補正値）を減算する．NBC を行うためには観測
画像と，ノイズの乗っていないクリーン画像が必要である．文献[5][6]では，補正値の計算に必要なクリーン
画像の情報は，オーバーヘッド情報に含まれていることを前提としている．
本研究ではオーバーヘッド情報に頼らずに，NBC の補正値を計算する方法を提案する．提案法では，クリーン画像の代用として，同じ画角で撮影した低感度の写真を用いる．先述の通り，デジカメ内の輝度調整（ガンマ補正）によってノイズは増幅するが，低感度の場
合，高感度と比較すると，ノイズの荒さは気にならないので，十分代用可能であると予想する．さらに，NBCの効果が最も得られるクリーン画像についても調査する．
以下，第 2 章では，ノイズバイアス補正法について述べる．第 3 章では，提案法について述べる．提案法の有効性を示すため，第 4 章で実験結果を示す．最後に第 5 章でまとめる．

２．ノイズバイアス補正法
ノ イ ズ バ イ ア ス 補 正 法 （ NBC ； Noise Bias
Compensation）[5][6]は，輝度調整によって増幅されたノイズのうち，ノイズバイアス（ノイズの平均が非ゼロ値）に着目したノイズ低減アプローチである．観測画像から理想的な出力画像を復元するために，観測された画素値からバイアスの発生量（補正値）を減算する．NBC は次式で定義される．
𝑦2 = 𝑦1 − ℎ(𝑦1 )(1)

ここで，𝑦1 ，𝑦2 は，それぞれ，観測画像の画素値，ノイズバイアス補正後の画像の画素値である．また，ℎ(𝑦1 )は，補正値を算出する補正関数である．図 2 にノイズバイアス補正の流れを示す．
補正関数は次式で定義される．バイアスの発生量を補正値とし，補正値を算出する関数として補正関数を次式で定義する．

ℎ(𝑦1 ) =∑𝑥0 𝑃(𝑥0 , 𝑦1 ) ∙ {𝑦1 − 𝑓(𝑥0 )}∑𝑥0 𝑃(𝑥0 , 𝑦1 )(2)

ここで，𝑥0 は，クリーン画像の画素値である．また，
𝑓(𝑥0 )は輝度調整関数であり，本研究では次式に示すガンマ関数である．

31

ノイズバイアス補正法による夜間画像のノイズ低減

図 3 提案法
𝑓(𝑥)0= 𝑌𝑀𝐴𝑋 ∙ (
{𝑌𝑀𝐴𝑋

𝑥<0
1⁄
𝛾

𝑥
𝑋𝑀𝐴𝑋

)

𝑥 ∈ [0, 𝑋𝑀𝐴𝑋 ]𝑥 > 𝑋𝑀𝐴𝑋(3)

的忠実度には真値が必要であるが，統計的自然度は真値を必要としない．トーンマッピングと写真撮影の過程は類似しているため，カメラによって撮影された画像の品質を評価する目的でもTMQI は有用な評価指標である．TMQI の値は次式で定義される．
𝑄 = 𝑎𝑆 𝛼 + (1 − 𝑎)𝑁𝛽

(4)

３．提案法
ここで，𝑆は構造的忠実度で，𝑁は統計的自然度である．
𝛼，𝛽はそれぞれ，𝑆，𝑁の感度である．𝑎は，𝑆と𝑁の相対的な重要度で値の範囲は𝑎 ∈ [0,1]である．本研究では真値が存在しないため，𝑎 = 0とし，統計的自然度
のみを TMQI の値とする．なお，Ｑの値の範囲は𝑄 ∈[0,1]である．

文献[5][6]における NBC では，式(2)に示す補正関数
において，クリーン画像の画素値𝑥0 はオーバーヘッド
情報に含まれていることを前提としている．しかし，実際にはクリーン画像は存在しない．
そこで本研究では，高感度で撮影した夜間の写真（＝観測画像）と同じ画角で撮影した低感度の写真をクリ
図 4，図 5 に，それぞれ，観測画像，代用クリーンーン画像の代用として補正値の計算に用いる．なお， 画像を示す．表 1 は観測画像および代用クリーン画像
観測画像と代用クリーン画像の露出設定は同じではな の撮影時の設定である．提案法において，NBC の効果
い．提案法の処理の流れを図 3 に示す．
が最も得られるクリーン画像について調査するため，数種類の代用クリーン画像を準備した．
４．実験結果・考察
図 6 は，観測画像および提案法における補正後の画像である．主観的には全て図 4 の観測画像に比べてノノイズ低減効果の客観的な評価尺度として PSNR イズが低減されていることがわかる．
（Peak Signal to Noise Ratio）や SSIM（Structural
表 2 は，観測画像と提案法における補正後の画像のSimilarity）が広く採用されている．対象画像と真値と TMQI の比較である．表 2 より，Y2_c～Y2_h は，Y1の差が小さければ，PSNR や SSIM は高い値になる． より高い TMQI が得られた．
すなわち，真値を用いる評価尺度である．本研究では代用クリーン画像の画素値の平均に着目する．補正
真値は存在しないため，真値を必要としない画像の評 後の画像の明るさは，代用クリーン画像の画素値の平価法の 1 つである TMQI（Tone Mapped image 均に関係していると考えられる．平均が 10 未満の場合，
Quality Index）[7]を用いてノイズ低減効果を調査する．提案法の効果が得られないことが明らかである．
TMQI は，HDR 画像からトーンマッピングされた
画像の品質を評価するための尺度であり，構造的忠実度（Structural Fidelity）と統計的自然度（Statistical
Naturalness）の 2 つの項目で構成されている．構造弓削商船高等専門学校

紀要

５．まとめ
本研究ではオーバーヘッド情報に頼らずに，NBC の補正値を計算する方法を提案した．提案法では，クリーン画像の代用として，同じ画角で撮影した低感度の写真を用いる．実験の結果，提案法はノイズ低減効果があることが確認できた．すなわち，提案法は，高感度で撮影された写真のノイズ低減に有効である．今後の課題は大規模な実験による提案法の有効性の確認および，カラー画像での有効性の確認である．

参考文献[1] Buades, B. Coll, and J. Morel, "A non-local
algorithm for image denoising," in Proc. IEEE
Conference on Computer Vision and Pattern
Recognition (CVPR), pp. 60-65, 2005.
[2] K. Dabov, A. Foi, V. Katkovnik, and K.
Egiazarian, "Image denoising by sparse 3D
transform-domain collaborative filtering,"
IEEE Transactions on Image Processing, vol.
16, no. 8, pp. 2080-2095, 2007.
[3] G.E. Healey, R. Kondepudy, "Radiometric CCD
camera calibration and noise estimation," IEEE
Transactions on Pattern Analysis and MachineIntelligence, Vol. 16, Issue. 3, 1994.
[4] Y. Tsin, V. Ramesh, T. Kanade, "Statisticalcalibration of CCD imaging process," In Proc.
IEEE International Conference on Computer
Vision. ICCV 2001, pp. 480-487, 2001.
[5] S. Minewaki, T. Yoshida, Y. Takei, M. Iwahashi,
H. Kiya, "Noise bias compensation for tone
mapped noisy image using prior knowledge,"
APSIPA Transactions on Signal andInformation Processing, vol.8, pp. 1-11, 2019.
[6] S. Minewaki, Y. Umeki, R. Harakawa, M.
Iwahashi, "Noise Bias Compensation for Color
Images after Tone Mapping," ITE Trans. Media
Technology and Applications (ITE MTA), vol. 9,
no. 1, pp. 13-24, 2021.
[7] H. Yeganeh and Z. Wang, "Objective quality
assessment of tone mapped images," IEEE
Transactions on Image Processing, vol. 22, no. 2,
pp. 657-667, 2013.

第 46 号（令和 6 年）

32

33

ノイズバイアス補正法による夜間画像のノイズ低減

図 4 観測画像

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)
図 5 代用クリーン画像

弓削商船高等専門学校

紀要34

第 46 号（令和 6 年）

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

図 6 提案法における補正後の画像

35

ノイズバイアス補正法による夜間画像のノイズ低減

表 1 実験に用いた夜間写真の撮影時の設定

観測画像

代用クリーン画像

ISO 感度

F値

シャッタースピード(sec)

画素値の
平均値

Y1

12800

1.8

0.25

49.74

X0_a

100

1.8

1

2.41

X0_b

200

1.8

1

5.57

X0_c

400

1.8

1

11.29

X0_d

800

1.8

1

20.76

X0_e

100

1.8

4

10.66

X0_f

100

1.8

8

18.73

X0_g

100

1.8

15

30.83

X0_h

100

1.8

10

22.72

表 2 TMQI の比較
代用クリーン画像
Y1

TMQI
0.047

Y2_a

X0_a

0.008

Y2_b

X0_b

0.051

Y2_c

X0_c

0.215

Y2_d

X0_d

0.574

Y2_e

X0_e

0.202

Y2_f

X0_f

0.620

Y2_g

X0_g

0.971

Y2_h

X0_h

0.770

36

Beamer スタイルの TEX 文書における複数の項目の
水平方向の配置について

久保

康幸 ＊

About horizontal alignment of multiple items in a
Beamer-style TEX document.
Yasuyuki Kubo ＊Abstract
Since the edaenumerate environment provided by the emath package cannot be used in TEX documentswith Beamer-style, we deﬁned an alternative method.

１. はじめに

Beamer [1] スタイルを用いた TEX 文書で，箇条書きの項目を水平方向に並べるために，emath [2]の edaenumerate を使ってみるとエラーとなるため、代わりとなる方法を新しく定義したコマンドで提案した。
２. 状況の確認
私の日常の文書作成において，Beamer スタイル
を用いていないが，本校の金田先生からの質問で，Beamer スタイルを用いた文書で，水平方向に項目を並べる方法を確認した。その先生は，Beamer スタイ
ルに emath を使っているようなので，edaenumerateを試したら，Beamer スタイルを利用した TEX 文書
では使えないことがわかった。

４. 実際の定義
４. １

定義の内容

TEX における newcommand で，\itemz を次のように定義した。
なお，必要になった文章の直前で定義することはできず，特に frame 環境内は，新たな定義が難しいため，frame 環境の外（通常は TEX ソースのプリアン
ブル部分）で定義する必要があることを確認した。
４. １ . １ カウンタと長さの定義
自動連番に利用するカウンタ，および，列数の指定に利用する長さを次のように定義した。

\newcounter{itemRcount}% カウンタの定義\newlength{\itemRlen}% 新しい長さの定義

３. 定義する方法に要求した仕様(1) Beamer の\frame 環境における箇条書きで，箇条書きラベルは，Beamer 特有の球に数字を表記する。また，block 環境により変更される球の色に対応する。
※ Beamer の箇条書きのラベルには他の形状もあるが，球にのみ対応させた。

(2) 自動連番で番号が割り振られる。球の表面に 2 桁の数値まで表示できるようにする。

(3) 列数の指定※ edaenumerate におけるオプション <n> の代わりになるものを用意する。

＊ 総合教育科(図 1

定義のソース)

４. １ . ２ \itemz の定義\item を使うと，他の箇条書き環境との共存が難し
いので，\itemz というコマンドを新たに定義した。
次のような考え方で定義した。

(1) 1 行の幅（\hsize）に対する比を利用して，列数を決める。
標準の列数を３列としたいので，オプションで指定した時だけ３列以外にでき，初期値を 0.33 の項目幅とした。

令和 5 年 11 月 30 日受理

弓削商船高等専門学校 紀要 第 46 号 (令和 6 年)

(2) 上で指定した幅に一つの項目の文字列を収めるため minipage 環境を利用した。
一つの項目の文字列が指定した幅を超えるときは自動で改行される。

(3) Beamer の用意したラベルを利用できるよう，
minipage 環境の中に itemize 環境を入れる。
ラベルとなる球の大きさが小さいので拡大して使う。

(4) Beamer の用意したラベル（球）に 2 桁の数字が収まる位置へ調整する。
高さの調整は，\raisebox を利用した。
標準では，数字の色は白いが，今回は好みで黄
色にした。

37

並べたい項目（文字列）を{, }で挟み，\itemz の後ろにつづける。文字列の最後が全角文字の場合は，末尾に半角スペースを追加しておく。
下の図 3 は，番号 8 から始まる 5 つの文字列を本文中に配置している例である。
この例では，1 行目の 8 から 10 までの 3 つの項目の文字列は，1 行の 1/3 ずつの幅で，3 列に配置されている。また，2 行目の 11 と 12 の 2 つの項目の文字
列は，オプション [.5] で 1 行の 1/2 ずつの幅を指定しているので，2 列に配置されている。
これを実現するための TEX ソースを次に示す。

\setcounter{itemRcount}{7}\itemz{1 つ目の文字列\hfill 右端\\ 2 行目 }\itemz{文字列 第 2}\itemz{3 つ目の文字列 }\itemz[.5]{4 つ目の文字列 }\itemz[.5]{5 つ目の文字列 }\\\newcommand{\itemz}[2][.33]{\stepcounter{itemRcount}\setlength{\itemRlen}{#1\hsize}\addtolength{\itemRlen}{-2.8zw}\hspace*{-2.75zw}\fboxsep=0pt\mbox{(図 3 のソース)% raisebox と scalebox の始まり
\raisebox{-.08zw}{\scalebox{2}{\begin{minipage}{1zw}\begin{itemize}
Beamer には，ブロックの概念があり，標準ブロッ\item\ \\[-2.1\baselineskip]\scalebox{.43}
クでは，タイトル行，背景ともに青みのかかった色に{\hspace{-1.821zw}\makebox[0mm]{\textcolor{yellow}
なっている。項目のラベルは，本文と同じ青色のラベ{\theitemRcount}}}
ルで表示される。
\end{itemize}\end{minipage}\hspace{.2zw}
ブロックの使い方も振り返るため，図 4 に使用例 2}}% raisebos と scalebox の終わりを示し，使用例 2 の TEX ソースを以下に示す。
\hspace{.6zw}\begin{minipage}[t]{\itemRlen}{#2}\end{minipage}\hspace{-.3zw}} }\begin{block}{\small 標準のブロック中で}(図 2\setcounter{itemRcount}{7}\itemz{比率 0.33\hfill 右端\\ 2 行目 }\itemz{比率 0.33}\itemz{比率 0.33}\end{block}

定義のソース)

５. 使い方と使用例\setcounter{itemRcount}{0}(図 4 のソース)

により番号を決める。上の例は，番号 1 から始まる
箇条書きのためであり，TEX における他のカウンタと同様，始めたい番号の一つ前の数値を指定する。

(図 3

使用例 1)(図 4

使用例 2)

Beamer スタイルの TEX 文書における複数の項目の水平方向の配置について

Beamer には，３種類のブロック環境があり，標準のブロックは，図 4 のように，タイトル，背景，箇条書きのラベルの球が青系の色に統一されている。他に， example のブロック環境は，それらが緑系の色で統一され，alert のブロック環境では，赤系の色に統一されている。今回定義した\itemz は，それぞれのブロック環境に合わせて，自動で色が変わる。
その状況を使用例 3，4 として示す。
使用例 3 のソースは次のとおりである。

\begin{exampleblock}{\small example の ブ ロ
ック中で}\setcounter{itemRcount}{7}\itemz{比率 0.33\hfill 右端\\ 2 行目 }\itemz{比率 0.33}\itemz{比率 0.33}\end{exampleblock}(図 5 のソース)

38

６. その他
使用上の注意点と課題を述べる。

(1) 第３節 (1) で述べたように，Beamer の箇条書きのラベルは他の形状もある ([3],[4] 参照)。しかし，球以外の形状を選ぶと，数値とのバランスが悪い。
(2) Beamer の箇条書きのラベルは，itemize 環境のものと enumerate 環境のものがある。
enumerate 環境のラベルは，拡大しなくても適切な大きさになっているが，番号が表示されていない図形のみ利用するには，Beamer パッケージの内部を変更することになる。そこで，数字を表示していない itemize 環境のラベルを拡大して利用した。
(3) 並べたい文字列の最後が全角文字の場合，末尾に半角スペースを追加しておかないと，項目が 1 行の幅を超えて並んでしまう。これを解消する方法が分からない。
最 後 に ，私 に Beamer を 教 え て い た だ き ，今 回の\itemz について動作確認をしてくださった，本校の金田先生に感謝します。

使用例 4 のソースは次のとおりである。

\begin{alertblock}{\small alert ブロック中で}\setcounter{itemRcount}{7}\itemz{比率 0.33\hfill 右端\\ 2 行目 }\itemz{比率 0.33}\itemz{比率 0.33}\end{alertblock}(図 6 のソース)
これらのソースを見比べても，ブロック環境の違い
以外に設定などの差はない。それでも，ブロックの環境に応じて，図 5，図 6 のように球の色が変化して
いる。

(図 5

使用例 3)(図 6

使用例 4)

弓削商船高等専門学校 紀要 第 46 号 (令和 6 年)

参考文献および参考 URL[1]「Beamer – A LATEX class for producing presentations and slides」(https://ctan.org/pkg/Beamer)(サイト確認 2023/9/11)[2]「LaTeX 初等数学プリント作成 マクロ emath」(http://emath.s40.xrea.com)(サイト確認 2023/9/11)[3]「TeX の箇条書きの仕方とスタイル変更 - とある
数物研究者の覚書」(https://mathphysnote.com/tex/itemize/)(サイト確認 2023/9/11)[4] 松田七美男「Beamer 読本 – 講演用スライド作成のために – 」(http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~fujii/
DL/Beamer-tutorial.pdf)(サイト確認 2023/9/11)

39

40

3 次元 Lorentz-Minkowski 空間の Möbius の帯型極大曲面とその特異点について
金田

伸＊Maximal Möbius strips in the Lorentz-Minkowski
3-space and their singularities.
Shin Kaneda ＊Abstract
We investigate the singularities of maximal Möbius strips in the Lorentz-Minkowski 3-space.

１. 導入

3 次元 Euclid 空間の極小曲面と 3 次元 LorentzMinkowski 空間の極大曲面は共に平均曲率が恒等的に零になる曲面であり, 類似の表現公式を持っている.
向き 付け不可 能な完 備極小 曲面に関 する研 究はMeeks 氏の [6] において Möbius の帯型完備極小曲面が構成されたことにより始まった. この曲面はOliveira 氏の [8] や Meeks 氏と Weber 氏の [7] により拡張された.
向き付け不可能な極大曲面に関する研究は藤森氏とLópez 氏の [2] により始められ, Möbius の帯型極大曲面が 2 つ構成された. それらの曲面は [2] 内と著者の [4] により, 各々 [8], [7] に類似した拡張がなされている. 本稿では, 既知の Möbius の帯型極大曲面上に現れる特異点を [9] と [3] で示されている手法を用いて判定する.
２. 極大曲面と特異点

L3 = (R3 , dx21 + dx22 − dx23 ) を 3 次元 LorentzMinkowski 空間とする. 平面でない極大曲面には必ず特異点が現れることが知られているため ([1]), [9]においてある種の特異点を許容した極大面というクラスが導入された. 極大面には以下のような表現公式が存在する.
定理 1（Weierstrass 型表現公式 [5, 9]） M
を
Riemann 面, (g, η) を M 上の有理型関数と正則一次微分の組で, (1 + |g|2 )2 η η̄ が M 上の Riemann 計

量を与えるものとする.

(1 + g 2 )ηi(1 − g 2 )η
2gη

Φ :=

!

とおく. 任意の γ ∈ H1 (M, Z) に対して

I
(1)

Re

Φ=0
γ

を満たすものとする. このとき

Z
f = ReΦ : M → L3

は極大面を定める.
組 (g, η) を極大面 f の Weierstrass データという.
事実 2 極大面 f : M → L3 の Weierstrass データを(g, η) とすると, f の特異点集合 S(f ) はS(f ) = {p ∈ M | |g(p)| = 1}
で与えられる.
定理 3（特異点判定法 [9, 3]） f : U → L3 を極大面, (g, η) を f の Weierstrass データ, S(f ) を f の特異点集合とする. ただし, U は Riemann 面 M の開部分集合である. また, (g, η) を用いて, 2 つの複素数値関数 α, β を

α=

dg
,
g2 η

β=g

dα
dg

とおく. このとき, 以下が成り立つ.
＊ 総合教育科

令和 5 年 11 月 23 日受理

41

弓削商船高等専門学校 紀要 第 46 号 (令和 6 年)

1. f が p ∈ S(f ) で カ ス プ 片 を も つ こ と と,Re α ̸= 0 かつ Im α ̸= 0 が成り立つことは同値である.
2. f が p ∈ S(f ) でツバメの尾をもつことと,Re α ̸= 0 かつ Im α = 0 かつ Re β ̸= 0 が成り立つことは同値である.
3. f が p ∈ S(f ) でカスプ状交叉帽子をもつことと, Re α = 0 かつ Im α ̸= 0 かつ Im β ̸= 0 が成り立つことは同値である.

図2(3) で与えられる Möbius の帯型極大面

各特異点の形状は図 1 参照.
この曲面の特異点について以下の定理が成り立つことを示す. ただし, 計算過程の詳細は頁数の都合上省略
する.

カスプ片
図1

カスプ状交叉
帽子
特異点のグラフィックス
ツバメの尾

定理 5 Weierstrass デ ー タ が (3) で 与 え ら れ た
Möbius の帯型極大面は, カスプ片と 2 点のツバメの尾, そして 1 点のカスプ状交叉帽子を持つ.
まず, S(f ) を具体的に記述する. 直接計算により,p(r) :=
定義 4（向き付け不可能な極大面 [2]） M ′ を向き付け不可能な曲面とする. f ′ : M ′ → L3 が向き付け不可能な極大面であるとは, Riemann 面 M と二重被覆 π : M → M ′ が存在して, f := f ′ ◦ π : M → L3
が極大面になることである.

f : M → L3 を極大面, (g, η) を f の Weierstrass デー
タ, I : M → M を固定点のない反正則デッキ変換で
g◦I =

(2)

1
,
ḡ

とおくと,

(4) S(f ) = {(r, θ) ∈ [0, 1] × [0, 2π) | cos θ = p(r) }となることが確かめられる. また, この p(r) は以下の性質を持つ.

• p(r) は単調減少関数である.
• p(1) = 0, p(r0 ) = 1 である. ただし,I ∗ η = g2 ηを満たすものとする. このとき, f ′ : M/⟨I⟩ → L3 で
f = f ′ ◦ π : M → L3 を満たすものが唯一つ存在す
る. これは極大面 f の Weierstrass データに対して,(2) を満たす M 上のデッキ変換 I をとることが出来れば, 向き付け不可能な極大面を作ることが出来るということを意味している.

−1 +
r0 =
2

M = C\{0},(3)g=z 3 (z + 1),
z−1

1
I(z) = − ,z̄(z − 1)2
dz,
η=i
z5

と定める. このとき, f : M → L3 は (1) を満たし,
f ′ : M/⟨I⟩ → L3 は Möbius の帯型の極大面を定める. この Weierstrass データから得られる曲面は [2]で構成されたものと同一である. 図 2 参照.

√
5

である.
この曲面の対称性について述べる.
補題 6 Riemann 面 M 上の共形変換 κ1 を

κ1 (z, w) = (z̄, w̄)

３. Möbius の帯型極大面 1
向き付け不可能な極大面 f : M → L3 の Weierstrass データ (M, I, g, η) を

(1 − r6 )(r2 + 1)
2r(1 + r6 )と定める. このとき,

κ∗1 Φ =!
−1 0 00 1 0 Φ0 0 −1

が成り立つ.
注意 7 補題 6 と (4) より, この曲面全体の特異点の形状はS̃(f ) = {(r, θ) ∈ [r0 , 1] | cos θ = p(r)}での特異点の形状を調べれば良いことがわかる.

42

3 次元 Lorentz-Minkowski 空間の Möbius の帯型極大曲面とその特異点について

特異点の形状を調べる. まず, α, β を計算すると,となることがわかる. ただし,pdgz(3z 2 − 2z − 3)
α = 2 = −i,g η(z 2 − 1)2
β=g

cos θ1 =dαz(z 2 + 1)(3z 2 − 4z − 3)=i 2dg(z − 1)2 (3z 2 − 2z − 3)となることがわかる. この α を S(f ) 上に制限すると(r2 + 1)(r4 − r2 + 1)
16r12
12
× (r − 2r10 + 2r8 + 4r6
p+ 2r4 − 2r2 + 1) R1 (r),

1.5

1.0

(r2 + 1)2 (r4 − r2 + 1)
16r12
× (r16 − 5r14 + 13r12 − 20r10

ツバメの尾

⃝

0.5

⃝

0.0

+ 20r − 20r + 13r − 5r + 1)
42である. また, この点がツバメの尾に対応することは容易に確かめられる. 以上の議論と, 注意 7, 補題 6 により定理 5 は示せた.

Im α|S(f ) =

6

√

特異点集合

Re α|S(f ) = −

8

1+
2

2

⃝

-0.5

となる. ただし,R1 (r) = −(r4 + r3 − r + 1)(r4 − r3 + r + 1)
× (r2 + r − 1)(r2 − r − 1)
で あ る.

-1.0

カスプ状交叉帽子-1.5

直 接 計 算 に よ り, [r0 , 1] 上 で の Re α|S(f )の根は (r, θ) = (r0 , 0) であることがわかる. また,(r, θ) = (r0 , 0) で Im β ̸= 0 であることも容易に確かめられる. したがって, 点 (r0 , 0) に対応する曲面状の点はカスプ状交叉帽子である.
次に, Im α|S(f ) の根について調べる. 直接計算に

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

図 3: 太線は (3) で与えられる曲面の特異点集合を表している. 赤線は Im α = 0, 青線は Re α = 0 となる点を表している.

より,
４. Möbius の帯型極大面 2

r

16

− 5r

14

+ 13r

12

− 20r

10

+ 20r − 20r + 13r4 − 5r2 + 1
8

6

向き付け不可能な極大面 f : M → L3 の Weierstrass データ (M, I, g, η) を= (r8 − 3r6 + 6r4 − 3r2 + 1)
M = C\{0},× (r8 − 2r6 + r4 − 2r2 + 1)

(5)となることがわかる. また, S̃(f ) 上で,g=r8 − 3r6 + 6r4 − 3r2 + 1
2

1
1
+ >0
= r8 + 3r4 (1 − r2 ) + 3 r2 −24となることもわかる. したがって, Im α|S̃(f ) の根は

r8 − 2r6 + r4 − 2r2 + 1 = 0の解と一致する. 直接計算により, ツバメの尾の候補に対応する (r, θ) は

s


1+

√

2+

p
2

√
−1 + 2 2, θ1 

z(z 3 − 1),z3 + 1

1
I(z) = − ,z̄(z 3 + 1)2
dz,
η=i
z5

と定める. このとき, f : M → L3 は (1) を満たし,
f ′ : M/⟨I⟩ → L3 は Möbius の帯型の極大面を定める. この Weierstrass データから得られる曲面は [2]で構成された 2 径数族曲面のうち最も対称性が高い曲面と同一である. 図 4 参照.

43

弓削商船高等専門学校 紀要 第 46 号 (令和 6 年)

参考文献

[1] E. Calabi, "Examples of Bernstein problems forsome nonlinear equations", Proc. Symp. Pure
Math. 15 (1970), 223–230.
[2] S. Fujimori and F. J. López, "Nonorientablemaximal surfaces in the Lorentz-Minkowski 3space", Tohoku Math. J. 62 (2010), 311–328.
図4(5) で与えられる Möbius の帯型極大面

前節と同様の計算により次の定理が証明できる.
定理 8 Weierstrass デ ー タ が (5) で 与 え ら れ た
Möbius の帯型極大面は, カスプ片と 6 点のツバメの尾, そして 3 点のカスプ状交叉帽子を持つ. 図 5
参照.
カスプ状交叉帽子

特異点集合
1.5

1.0

ツバメの尾

⃝⃝

0.5

0.0

-0.5

-1.0

-1.5

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

図 5: 太線は (5) で与えられる曲面の特異点集合を表している. 赤線は Im α = 0, 青線は Re α = 0 となる点を表している.

謝辞
本研究は「令和 5 年度校長裁量経費 (個人研究)」の助成を受けたものであり, 本稿は「令和 5 年度校長裁量経費研究報告書」として寄稿させていただいた. また, 本稿の執筆にあたって久保康幸氏 (弓削商船高専)には有益な助言をいただいた. ここに記して感謝の意
を表す.

[3] S. Fujimori, K. Saji, M. Umehara and K.
Yamada, "Singularities of maximal surfaces",
Math. Z. 259 (2008), 827–848.
[4] S. Kaneda, "Some new examples of nonorintable maximal surfaces in the LorentzMinkowski 3-space" Hiroshima Math. J. 53(2023), 1–24.
[5] O. Kobayashi, "Maximal surfaces in the 3dimensional Minkowski space L3 ", Tokyo J.
Math. 6 (1983), 297–309.
[6] W. H. Meeks III, "The classiﬁcation of complete minimal surfaces in R3 with total curvature greater than −8π", Duke Math. J. 48(1981), 523–535.
[7] W. H. Meeks III and M. Weber, "Bending thehelicoid", Math. Ann. 339 (2007), 783–798.
[8] M. Elisa G. G. de Oliveira, "Some new examples of nonorientable minimal surfaces", Proc.
Amer. Math. Soc. 98 (1986), 629–636.
[9] M. Umehara and K. Yamada, "Maximal surfaces with singularities in Minkowski space",
Hokkaido Math. J. 35 (2006), 13–40.

44

楕円コンパス教材を活用した教育実践
南郷 毅*，牧山 隆洋**

Educational Practice Using Elliptic Trammels
Tsuyoshi Nango* and Takahiro Makiyama**
Abstract
This paper discusses an educational practice using elliptic trammels. The authors developed teachingmaterials and lesson plans using elliptic trammels [3]. The purpose of this study is to confirm througheducational practice that our materials can improve students’ awareness of the relationship between
mathematics and engineering. In this study, the lesson plans were reconstructed based on students’situation. In particular, the lesson plans were designed to raise students' awareness of the relationshipbetween mathematics and information technology. The lessons were conducted. After the lessons, thestudents' worksheets were analyzed. The results of our analysis show that our materials have thepotential to increase students' awareness of the relationship between mathematics and engineering.
１．はじめにとなる学生像はやや理想的であり，関連づける専門
科目の内容も具体的ではない．そこで，本研究では近年の学校教育に求められる事項として，学習事 学生の状況を踏まえて関連づける専門科目の内容を項を他分野と関連づけて理解する力や実際の問題の 明確にし，授業を再構築した．そして，本校の情報解決に活用する力の育成がある．
工学科２年生に対して授業を実施した．
大学や高等専門学校に対しては，中央教育審議会
本研究の目的は，楕円コンパス教材が数学と専門の 2040 年に向けた高等教育のグランドデザイン（答 科目の関連の認識を向上させうる教材であることを，申）[1]を通じて「基礎的で普遍的な知識・理解と汎 実践を通じて検証することである．本稿では，楕円用的な技能を持ち、その知識や技能を活用でき、ジ コンパス教材を用いた授業の再構築，実践とその分レンマを克服することも含めたコミュニケーション 析について述べる．実践授業は，新型コロナウイル能力を持ち、自律的に責任ある行動をとれる人材」 ス感染症の流行が一時的に下火になっていた 2021（[1],p.6）の育成を求めている．高等学校に対して 年 12 月 7 日に実施した．
は，高等学校学習指導要領[2]を通じて，主体的・対話的で深い学びの実現に向けた授業改善として，生
２．実践授業の再構築
徒が「各教科・各科目において身に付けた知識及び技能を活用したり」，「知識を相互に関連づけてより筆者らが再構築した授業について述べる．はじめ
深く理解したり」（[2],p.28）する学習の充実を図る に，楕円コンパス教材の中心となる楕円コンパスをこととされている．このような社会的な要請に応え 図１に示す．筆者らが楕円コンパス教材とともに開るためには，教科や学問の枠を超えた関連を図る教 発した授業[3]は，学生が「楕円コンパスは楕円を描
育を充実させていく必要がある．
いているか？」という課題に取り組む中で，「試行や筆者らは，このような教育を高等専門学校の数学 議論を通じて機構から数学を取り出し，数学の問題
において実現するには，低学年のうちから数学と専 として表現し，数学の問題として解決し，結果を機門科目の関連を図る教育を実践することが重要と考 構に還元して考察できる」ことを目標としたものでえている．そのための教材として，楕円コンパス教 ある．学習者として，軌跡の方程式や２次曲線の学材とそれを活用した授業[3]を開発した．ただし，筆 習事項の基本を理解している高等専門学校２年生を者らが開発した授業は汎用性を重視しており，対象 想定している．課題に取り組む中で，専門科目で数*非常勤講師**総合教育科

令和 5 年 11 月 22 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要45

第 46 号（令和 6 年）

表１ 情報工学科２年生の状況
項 目
人 数

37 名

数学の
学習
状況

・基礎数学分野（数と式の計算，方程式と不等式，関数とグラフ，指数関
数と対数関数，三角関数，図形と式，
２次曲線，場合の数と数列）の学習をほぼ終えたところ
・楕円の方程式は 2021 年 10 月ごろに学習済み
・楕円の方程式は教科書[4]に沿って講義しており，特別な教材や活動は取り入れていないクラスの印象

素直な学生が多いが，全体として見ると，学習意欲は高くもなく低くもない

図１ 楕円コンパス

学を活用する際に必要となる一連の過程を体験できるようになっている．
しかし，この授業で想定している学生は，基礎学力を十分に身につけている学生であり，本校の学生とは少し異なる．また，関連づける専門科目の内容も具体的ではない．本校の学生にそのまま授業を実施しても，授業の目標の達成は困難と考えられた．
そのため，筆者らは指導対象のクラスの実情を踏まえ，目標を含めて授業を再構築することとした．

状 況

２．２ プログラミング基礎の学習事項と楕円コン
パス教材
プログラミング基礎[5]では，前期にプログラミン
グに必要な文法の基礎を学び，後期にブラウザ上で動作するアプリケーションを開発する．学生は，ものが画面上を動くアプリケーションを開発することが多い．
２．１ 授業対象のクラスについてものが動くことをプログラムで表現するには，座
楕円コンパス教材は，数学と専門科目の関連を図 標の概念が必要になる．座標を導入し，ものを点でるための教材である．筆者らは，授業対象のクラス 表し，ものの位置を座標で表現する．そして，ものの選定にあたって，学生が実践授業と同時期に専門 の動きを式などで表現する．
科目で学ぶ内容と，楕円コンパス教材を通じて学ぶ
楕円コンパス教材では，「楕円コンパスは楕円を描
内容に関連があることを重視した．商船学科，電子 いているか？」という課題に取り組む際に，楕円コ
機械工学科，情報工学科のシラバスを調査し，情報 ンパスの溝に合わせて座標を導入し，実際に楕円を工学科２年生の専門科目であるプログラミング基礎 描く部分を点で表現する．そして，点の動きが楕円の学習内容が，楕円コンパス教材で学ぶ事項と関連 の方程式を満たしているかを考察する．
づけられることを確認した．数学の学習状況や授業
どちらも対象を抽象化し，座標を導入し，点の動の日程などを考慮し，情報工学科２年生を実践授業 きを式で表現する．楕円コンパスの解析時に用いるの対象クラスと決めた．実践授業のために授業を確 考え方が，そのままプログラミング基礎でも用いら保することが難しかったため，実践授業は物理の試 れている．このことを通じて，学生に数学と情報工験返却時間中の 65 分を利用することとした．また， 学の関連を意識させることができる．
学生に基礎学力が十分に身に付いていない点や学習意欲等を踏まえて，楕円コンパス教材の目的に立ち ２．３ 目標を達成するための指導案の修正
返り，授業の目標を「学生が数学と情報工学の関連
授業の目標として設定した「学生が数学と情報工の認識を深めることができる」とした．
学の関連の認識を深めることができる」を達成する
実践授業を実施した 2021 年 12 月における情報工 ために，授業の指導案を修正した．
学科２年生の状況を表１に示す．数学の学習状況は， 教材事典[6]では教材を「関係概念」として捉え，
シラバスの確認に加えて数学の授業担当教員にも確 教材について「何かの文化的内容が教材に「なる」認した．クラスの印象は，物理の授業を担当してい とは，学習者一人ひとりが自分の先行認識とすり合る第二著者によった．
わせ，その内容の主体的な意味を獲得することに他

46

楕円コンパス教材を活用した教育実践

ならない。
」（[6]，p.23）と指摘している．指導案の修正においては，楕円コンパスが教材になることを意識した．即ち，学生が「楕円コンパスは楕円を描いているか？」という課題へ取り組むことを通じて，数学の考え方とプログラミングの考え方の類似性に気がつき，数学と情報工学が関連しているという認識に至ることを意識した．修正前の指導案との主な変更点を表２に示す．

表２ 主な変更点と意図
変更点

意図

導
入

・数学と情報工学の認識についての発問を追加・プログラミングの場面を提示し，数学と情報の関連を考える
発問を追加

・学生の中にある数学と情報工学の認識を顕在化させるため・学生に，プログラミ
ング基礎で用いている座標の導入の考え
方，ものを式で表現する考え方を意識さ
せるため

展
開
１

・コンパスで描いた 曲 線 に 座標 を
導 入 し て 式で 表
現 す る 練 習を 追加・座標を導入して式で表現することを印象付けるため
・簡易な例で考察方法を練習するため

表３ 実施状況
項 目

内 容

実施対象クラス

情報工学科２年生（37 名）

実施科目

物理（通年２単位，週１回実施，１回 90 分）

実施日時

2021 年 12 月 7 日
後期中間試験返却時間 90 分のうちの 65 分

授業者と役割第一著者（授業の進行，展開
２における巡回指導）
第二著者（展開１と展開２における巡回指導）65 分のうちの最初の 5 分を使い，以下について説明した．
・授業での取り組み状況やワークシートの記述内
容は，成績に一切関係がないこと．
・ワークシートの記述を筆者らの研究に活用させてほしいこと．
・授業を通じて取得した情報を用いる際には，学生個人を特定できない形にすること．
・学生は，自身の情報の研究利用について選択できること．
・利用を望まない場合も不利な扱いは一切しない
こと．
その後，ワークシートの記述の研究利用について，
該当欄に○をつけて意思を示すように指示した．

３．２ 実際の授業の様子
実際の授業では指導案通りには進まない部分があ導入において，学生に数学と情報工学の関連を意 った．展開２を 10 分延長し展開３を未実施とした．
識させることを意図した発問を追加した．クラスの また，まとめの中で楕円コンパスが楕円を描いてい
学習意欲や学力の状況を検討し，展開１において， ることの証明を解説した．複数の証明を Moodle へ掲
コンパスを題材に座標を導入して式で表現する練習 示することで，展開３の代替とした．詳細を以下にを追加した．また，授業の進行に合わせたスライド 述べる．
やワークシートを開発した．授業の目標を情意面の導入と展開１までは概ね指導案通りに進んだ．学
変化としているので，評価は学生のワークシートの 生は通常とは異なる教員による，通常とは異なる形
記述欄の分析によることとした．修正した指導案と 式や教材を利用した授業に興味を持ち，発問にも積授業で利用するワークシートを末尾に示す．
極的に回答した．コンパスを利用して描いた図形が円の方程式を満たしていることの確認もできた．
３．授業実践
展開２の課題２−１への取り組みにおいて，楕円コ
ンパスで楕円を描いた後で手が止まるグループが多３．１ 実施状況数見られた．各グループを巡回し，グループの状況
授業の実施状況を表３に示す．第一著者は，実施 に応じて「コンパスで実施したことを楕円コンパス
対象クラスの授業を担当していない教員である．第 に適用してみよう．
」，「座標を導入してみよう．
」，「原
二著者は，実施対象クラスの物理を担当している教 点をどこにするとよいだろうか？」といった助言を員である．授業では 37 名を９つのグループに分けた．行い，グループ内での議論と考察を促した．助言に

弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号（令和 6 年）

47より，全グループが座標を導入できた．しかし，座 グラム作成時に数学の関数を直接使ったといった表標の導入後に再び手が止まる様子が見られたため， 面的な認識に留まっている．
指導案に記載した助言を行った．また，巡回しなが質問２に対する学生の発言や記述を表５に示す．
ら述べたヒントや助言を書いたスライドをスクリー ワークシートでは，30 名中 17 名の学生が「必要がンに投影し，ヒントや助言の内容をいつでも確認で ある」という趣旨の記述をしている．しかし，数学
きるようにした．展開２の時間が終了する５分ほど を活用することでより高度な処理が可能になるとい
前に全グループを確認したが，楕円の方程式を導出 ったような，数学と情報工学を関連づけて理解しよできたグループはなかった．また，展開２の終了時 うとしている記述をした学生は 2 名である．プログ
間になっても手を動かしている様子が見られたため，ラミングの中で関数を使うから必要といった，表面
授業の主担当者が展開３を取りやめる判断をした． 的な関連を受けての記述が多数見られる．また，30
学生には，考察の終了時刻を予告し展開２を 10 分延 名中 9 名の学生が「必要がない」という趣旨の記述
長した．
をしている．
まとめでは，指導案に記載した数学と情報工学の質問３に対する学生の発言や記述を表６に示す．
関連を考えさせる発問を取りやめ，学生が試みてい ワークシートの記述には，他の質問１，質問２のよた三平方の定理を使った証明を説明した．最後に， うな多様性は見られない．記述のあった 21 名中 20
授業での取り組みが数学と情報工学の関連の一つで 名が，スライドに投影した文言をそのまま書いていあることを強調した．その後，学生が授業の感想を る．また，9 名は空欄である．プログラミングにお記述し，授業を終えた．
いて利用している数学の考え方である座標の導入は，授業後に，楕円コンパスが楕円を描いていること 学生の意識には残っていないと考えられる．
の証明のほか，学生から要望があった楕円コンパス
以上を踏まえ，授業開始時における学生の状況をの歴史，製作方法，製作費などの情報と授業スライ まとめる．ほぼ全ての学生は，数学と情報工学は関ドを Moodle に掲載した．
連があるものと認識してはいるが，その認識は表面的なものである．また，専門科目との関連の観点か
４．ワークシートの分析
ら数学を学ぶ必要性は強く感じておらず，数学と情報工学を関連づけて学ぼうとする姿勢は乏しい．情授業時の学生の発言や，研究利用に同意が得られ 報工学において数学を活用しているという認識は希た 30 名分のワークシートの記述をもとに，学生の数 薄である．
学と情報工学の関連に関する意識を分析した．
表４ 質問１に対する学生の発言・記述
質問
４．１ 授業開始時における学生の数学と情報工学の関連に関する意識導入において，学生の中にある数学と情報工学の関連についての認識を顕在化させるための質問を２つ行った．また，プログラミングの場面を提示し，数学と情報の関連を考える質問を１つ行った．発問に対する学生の発言やワークシートの記述の内訳や代表的な記述の例を示す．授業では，教員による発問，学生によるワークシートへの記入，学生による発言の順番で進めた．
質問１に対する学生の発言や記述を表４に示す．
ワークシートでは，30 名中 26 名の学生が「関連がある」という趣旨の記述をしている．ただし，プロ
グラミングで関数や変数を用いたから関連があるという趣旨の記述が多数である．動きの予測に使えそうという趣旨の記述もあったが，具体的な内容には言及されていない．ほぼ全ての学生にとって，数学と情報工学の関連は，用語が似ている，簡単なプロ

数学と情報工学は関連があると思い
ますか？

記述の
趣旨

関連がある（26 名），
関連はない（0 名），わからない（2 名），判別不能（2 名）

授業時
の発言

・プログラムを楽に書くには必要（関連がある）・円を書くプログラムで三角関数を使った（関連がある）
・関連があると思うがよくわからない（関連がある）

ワーク
シート
の記述
の代表
的な例

・プログラミングで変数や関数を使うからある（関連がある）
・動きの予測に使えそう（関連がある）
・あると思うけど使えない（関連がある）・あると思うが難しいのは使わない（関連がある）・わからない

48

楕円コンパス教材を活用した教育実践

表５ 質問２に対する学生の発言・記述
質問

記述の
趣旨

授業時
の発言

ワーク
シート
の記述
の代表
的な例

情報工学科の学生は数学を学ぶ必要があるのでしょうか？
必要がある（17 名），必要がない（9 名），わからない（1 名），判別不能（3 名）・よりよいプログラムの作成には数学がいる（必要がある）
・演算の選択肢が増える（必要がある）
・あるけどよくわからない（必要がある）・中学校数学で十分ではないか？
（必要がない）・Google で検索すればわかる（必要がない）・関数を使うから（必要がある）
・知識があれば何かと役に立ちそう（必要がある）
・必修の授業だから（必要がある）
・プログラミングを理解するため（必要がある）・小学校レベルの算数で十分（必要がない）・多少あるが，たまに使う程度，難しいことまで学ぶ必要はない(必要がない）・電卓と Excel が使えるので学ぶ必要はない（必要がない）

４．２ 授業終了時における学生の数学と情報工学の関連に関する意識
まとめにおいて学生に授業の感想を自由に記述させた．記述内容を，授業の目標である「学生が数学と情報工学の関連の認識を深めることができる」を踏まえて分類した結果を表７に示す．

表７ 感想欄の記述の分類
内 容

人数「情報工学」の語を用い，関連や活用の認識の深まりを示す記述「情報工学」の語を用いていないが，関連の認識の深まりを示す記述

7名

取り組みの感想（難しかった，楽しかった，理解したことの説明，学習意欲の向上の表明，
学ぶことの楽しさの実感の表明，楕円コ
ンパスの仕組みへの興味など）

20 名

3名

数学と情報工学の関連に認識が深まった学生の記
述例を図２と図３に示す．

図２ 関連の認識が深まった記述の例
表６ 質問３に対する学生の発言・記述
質問プログラムで「画面上の点が動く」ようなものを作りたいと考えます．点を画面上に表示するには，点の位置をどのように指定すれば良いでしょうか？暗黙の前提になっている数学の考え方は何でしょう？

授業時
の発言

・座標
・数列

ワーク
シート
の記述
の代表
的な例

・座標を導入して考える
・動きを式で表現する

図２の記述をした学生は，授業開始時点において，数学と情報工学の関連について「プログラミングなどで使う」程度と認識しており，数学は「関数を使うから」学ぶ必要があると考えていた．授業開始時の数学と情報工学の関連についての漠然とした認識が，授業によって具体化し，深まっている様子がわ
かる．

図３ 関連の認識が深まった記述の例

弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号（令和 6 年）

図３の記述をした学生は，授業開始時点において， 三角形を見つけようとしている段階や，相似になっ数学と情報工学の関連について「関連はよくわから ていることの証明の段階で終わっていた．授業を参ない」と記述している．また，数学は「基本的なこ 観した数学教員からは，楕円の方程式が導けないこと（四則演算）」程度でよく，数学を学ぶ必要はない とについて，学生が数学を使って具体的なものを考と考えていた．授業によって，情報工学には数学が 察する経験が不足していることが原因と考えられる
必要だということを実感し，関連の認識が深まって との指摘があった．日常の授業の中で，数学と工学いる様子がわかる．
の関連について考える機会を増やすことが必要であ感想欄に数学と情報工学の関連の認識の深まりを る．また，楕円コンパスのような，ものを式で表現
具体的に示す記述をした学生は，7 名である．情報 して考察するような教材を開発することが必要であ
工学という語は使っていないが，情報工学との関連 る．
の認識の深まりについて述べていると考えられる記
今後の課題は，低学年で利用可能な，ものを式で述をしている学生が 3 名いる．ワークシートの感想 表現し考察するような教材を開発することや，学生欄において，クラスの約 33%（10 名）の学生に数学 の考察や振り返りの時間を確保できるような授業のと情報工学の関連認識の深まりが見られる．授業開 修正である．さらに，数学を活用する力の育成の観始時点においては，クラスのほぼ全ての学生が，数 点からの授業の開発も課題である．また，リンク機
学と情報工学の関連について表面的な認識しか持っ 構を学ぶ電子機械工学科など，他学科の学生を対象ていない状況が改善している．筆者らの授業は，一 とした授業の開発も課題である．
定程度，数学と情報工学の関連の認識を深めることに寄与していると考える．
謝辞
実践授業の開発や授業後の検討の場で貴重なご意
５．まとめ
見を下さった，米子工業高等専門学校の柴田孝祐助
教（当時 弓削商船高等専門学校）に感謝する．
本研究では，楕円コンパス教材を用いた授業を指本研究は JSPS 科研費 JP19K03185 の助成を受けた
導対象に合わせて再構築し，授業を実施した．ワー ものである．
クシートを分析し，学生の数学と情報工学の関連の認識について確認した．ワークシートの分析の結果
引用・参考文献から，筆者らは，楕円コンパス教材は，数学と専門科目の関連の認識を向上させうる教材であると考え [1] 中央教育審議会，2040 年に向けた高等教育のる．
グランドデザイン（答申），2018 年，
さらに多くの学生の数学と情報工学の認識を深め
https://www.mext.go.jp/content/20200312-m
るには，授業を修正する必要がある．実践授業では，
xt_koutou01-100006282_1.pdf (2023.11.13
まとめの時間に振り返りの発問ができなかった．授確認)
業の修正として，振り返りの時間を確保することや， [2] 文部科学省，高等学校学習指導要領（平成 30
ワークシート内に，授業の振り返りの中で気がつい
年告示），東山書房，2019 年
た数学と情報工学の関連の記述欄を設けることが考 [3] 南郷毅，牧山隆洋，楕円コンパスを用いた数学えられる．展開１のコンパスと円の部分を別授業にと工学の関連を図る高等専門学校向け基礎教
切りだし，さらに 90 分で授業を設計することで，考材の開発，日本数学教育学会高専・大学部会論
察や振り返りの時間を確保する修正を行う．
文誌，第 26 号，pp.11-24,2020 年
さて，本研究では学生の情意面の変容を検討して [4] 高遠節夫ほか，新 基礎数学，大日本図書，2011
いる．学生の情意面ではなく，学生の数学を活用す
年
る力を検討すると，学生は数学を活用する力が身に [5] 弓削商船高等専門学校 Web シラバス，令和３年ついているとは言い難い．実際，ワークシートを確度情報工学科「プログラミング基礎」，
https://syllabus.kosen-k.go.jp/Pages/PublicSyllabus?school_i
認すると，９グループとも楕円の方程式を導出でき
d=41&department_id=15&subject_id=0028&year=2020&lang=jaていなかった．楕円の方程式につながる等式を作ることができたグループが１つあったが，式変形がで(2023.11.13 確認)
きず楕円の方程式を導けていることに気づいていな [6] 日本教材学会編，教材事典，東京堂出版，
かった．他のグループは，等式を作るために相似な
2013 年

49楕円コンパス教材を活用した教育実践

資料：実践授業の指導案
本時の目標：学生が数学と情報工学の関連の認識を深めることができる
準備物：楕円コンパス，ワークシート（A3 両面印刷），A3 コピー用紙，コンパス
学習の展開●教員の指導 ○学生の学習活動
導
入
（
１
０
分
）

展
開
１
（
１
０
分
）

・学生を１グループ４名に分ける．
・グループで学習するように机を移動させる．
・各グループに楕円コンパス１つ，ワー
クシート，A3 コピー用紙，コンパスを人数分配布する．
●本時の目標を学生と共有する．

指導上の留意点

・目標を学生と共有する．

●数学と情報工学の認識について２つ発問する．
○関連についての認識をワークシー
トに記述する．
●プログラミングの場面を提示し，数学と情報の関連について，発問する．
○数学と情報の関連を考えてワーク
シートに記述する．
●コンパスで描かれる曲線を題材に，対象に座標を導入して式で表現する練習を提示する．

・学生の意見をスライドに追記し，共有しながら進めていく．

○コンパスで描いた曲線が円の方程式を満たすことを，教員と一緒に証明する．

・スライドの穴埋めをしながら，学生と一緒に進行する．
・学生が，円の方程式を満たすことを示すには何をやるのかを意識できるように，時間や様子を確認しながら進行する．

・学生の意見をスライドに追記し，共有しながら進めていく．

・この内容を，楕円コンパスを対象として実施することを強調する．

50

弓削商船高等専門学校

展
開
２
（
２
０
分
）

紀要

第 46 号（令和 6 年）

●課題を提示する．
グループで次の課題に取り組め．
課題１：楕円コンパスを使って曲線を描いてみよう．
課題２−１：描いた曲線が楕円になっていることを確認してみよう．
余裕がある場合は，
課題２−２：楕円コンパスの動きを分析し，コンパスで擬似的な楕円を描く
方法を考えよう．
○楕円であることの証明を考える．
○グループ内で相互に説明する．
●各グループを巡回し，状況を確認し，助言やヒントを与える．

・楕円コンパスではどの部分が不変でどの部分が変化して（動いて）いますか？
・最終的にどんな式になればいいでしょうか？
・楕円の式の a，b の部分は楕円コンパスではどこにあたりますか？
状況に応じた助言やヒントを与える．
・進行が芳しくない場合は，ヒントのスラ
イドを掲示する．

展
開
３
（
１
０
分
）

○指名されたグループが発表する．

・証明を写真にとってスクリーンに表示する．
・異なる証明のグループを選出する．
・発表できなかったグループの説明は，後日
Moodle で共有する．

ま
と
め
（
１
０
分
）

●授業の内容を確認し，数学と情報工学の関連を考えさせる発問．

・授業での取り組みが，数学と情報工学の関連の一つであることを強調する．
・今後も，暗黙のうちに数学を使う，数学の考え方を使うことについて言及する．

○ワークシートに記入する．

51

楕円コンパス教材を活用した教育実践

資料：ワークシート（A3 両面印刷）

グループで以下の課題に取り組もう．（課題２−２は追加課題です．）
課題１：楕円コンパスを使って曲線を描いてみよう．
課題２−１：描いた曲線が楕円になっていることを確認してみよう．
皆さんが学習済みの内容で４パターン程度の確認方法があります．
（ヒントが欲しくなったら，教員を呼んでみましょう．）
課題２−２：楕円コンパスの動きを分析し，コンパスで擬似的な楕円を描く方法を考えよう．

授業の感想

52

53

高専における Z 世代の学生指導
村上 知弘*, 前田 弘文**，峯脇 さやか**,池田 真吾*, 本間 孝拓****Student Guidance for Generation Z in National Instituteof Technology (KOSEN)
Tomohiro MURAKAMI*, Hirofumi MAEDA**, Sayaka MINEWAKI*,
Shingo IKEDA*，and Takahiro HONMA***
Abstract
The purpose of this paper is to reconfirm the National Institute of Technology (KOSEN) system andconsider how to support and guide students in response to the rapidly changing quality of students. Basedon the characteristics of students called Generation Z, which have been a hot topic recently, we consideredways to teach them from a different perspective than traditional teaching methods. As society has
undergone drastic changes due to the rapid spread of smartphones, the way we interact with SNS (social
networking service) and people has changed significantly. We also considered the factors that makestudents' stress tolerance weak.

１．はじめに文部科学省（以後，文科省）が 2022 年 12 月に
約 12 年ぶりに「生徒指導提要」を改訂した．生徒指導提要について文科省は，次のように示している．
「小学校段階から高等学校段階までの生徒指導の理論・考え方や実際の指導方法等について，時代の変化に即して網羅的にまとめ，生徒指導の実践に際し教職員間や学校間で共通理解を図り，組織的・体系的な取組を進めることができるよう，生徒指導に関する学
校・教職員向けの基本書として作成したもの」[1]．
図 1 に示す今回の改訂版は，この「指導」を広く捉えているという点に特徴がある．具体的には，いじめや暴力行為，少年非行といった問題行動に加え，児童虐待や自殺，中途退学，不登校などの事態，さらには
インターネット・携帯電話に関わる問題や，性的マイノリティーなど性に関する課題など，現代的な課題を踏まえた内容も盛り込まれている．
弓削商船高等専門学校（以後，本校）では，1 年から 3 年生までの低学年（以後，1－3 年生を低学年と記す）においては，学生の指導をこの文科省の生徒指導提要の下に行っている．本校では元々低学年では制*
商船学科** 情報工学科*** 総合教育科

服を着用し，染髪・ピアスなども認めていない．4 年
生以上では，大学生と同等として自由とし，節度ある範囲でこれらを認めている．このように身だしなみだ
けでも校内に 2 通りの基準がある．また高等専門学校（以後，高専）は普通高校と違い自由であると思い込んで入学した学生や保護者も一定数おり，入学時なども含め定期的に説明がしているが理解が十分に得られていない．また中学卒業すぐの 15 歳から専攻科生などの 22 歳までの幅広い年齢層が在学しており，高専では標準的な高校や大学のような学校とは異なる指導が必要である．さらに近年のスマートフォン（以後，スマホ）をはじめ BYOD（Bring Your Own Device）
での端末機器の取り扱い，コロナ禍での遠隔・オンラ
インなど社会情勢も大きな変革が見られた．授業では，基本 Moodle をという e-ラーニングを支援する目的で運用される学習管理システム[2]を活用しており，黒板を使用した授業はほとんどなくなり，パワーポイ
ント（以後，パワポ）などで行っている．Moodle で出席も行うし，授業の資料を閲覧することが可能である．ただし，授業中の使用に関しては，教員の裁量に任されている．学生によっては，授業とは異なる使用をして指導をされるケースが後を絶たない．
令和 5 年 11 月 23 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要

本稿では，急激に変わりゆく学生の資質に対して，高専制度を再確認の上，時代に即した学生達の支援・指導を考えていくことを目的とした．

第 46 号（令和 6 年）

54

テレビや雑誌よりもインターネットでの情報収集がメインで，良い悪いは別にして SNS を利用したコミュニケー
ションが主流となっている．さらに生活の中に SNS が溶，トレンド
け込んでおり，学びを得たい場合は「YouTube」
や時事を知りたい場合は「TikTok」とそれぞれの SNS が持つ特徴を自然と使いこなしている世代である．
SNS に関しては，非常に便利なツールであることは間違いない．しかしながら，使い方を間違えると大変な状況となる．例えば，自分の不満を愚痴のつもりで書いたとすると，一時的に自分はすっきりするかもしれないが，それが他人を中傷することになり，それにより自分が不利益を被ることになる．冷静に考えれば分かることなのであるが，SNS の即時性もあり，その場の勢いで投稿してしますことが問題となる．彼らZ 世代は情報リテラシーも上の世代より多くを学んでいるはずであるが，それでも問題は毎年起こる．昔であれば，内輪の愚痴で済んでいた問題も今では大問題となることも少なくない．我々も入学時から繰り返
し，情報リテラシーに関する講習を行い，注意を促すようにしている．
ここで図２に NTT ドコモ モバイル社会研究所が調査した日本国内における携帯電話所有者のスマートフォン
比率のデータを示す．

図１ 生徒指導提要
２．Z 世代２．１ Z 世代の特徴
Z 世代とは 1990 年代後半から 2012 年生まれの子供たちを指す言葉で近年広く使用されている．
「Z 世代」という言葉の発祥はアメリカである．1960 年から70 年に生まれた人を指す言葉として使われていた「Generation X」という言葉が由来といわれている．この世代の次の世代を「Generation Y」といい，アルファベット順でX，Y の次に来るのが Z であるため，上述のように「Generation Z」（Z 世代）」と呼ぶようになった[3]．またすでにその次の2010 年以降に生まれた世代を「Generation α」（α世代）
図 2 スマートフォン比率と呼ぶらしい．これはラテン文字の最後の文字がZ で，次のギリシャ文字を使用して最初がαだからだそうだ．もはやα 2010 年にはスマートフォンの所有率は 4％程度であっ世代の入学もすぐそこまで来ている．
た．2015 年に 5 割を突破し，2017 年に 7 割，2019 年にZ 世代に話を戻す．このZ 世代の年代の子供がちょうど 8 割，2021 年には9 割を超え，2023 年にはスマートフォ
我々高専の学生と同じである．現在（令和5 年度），専攻科 ンの比率は96.3％になった[4]．それが今や子供から高齢者
学生を含めてほとんどの学生が 2007 年から 2000 年生ま までほとんどがスマホを持っている時代である．スマホがれの学生たちである．
なかった時代にどのようにしていたのだろうと考えるく
彼らの特徴として生まれたときから，周りに保護者等の らい現在では必要不可欠なものとなっている．これもほん
スマホやノートパソコンなどがあふれ，自我に目覚める前 の数年前であったら，スマホは高校生になったら，というから目にし，触れていた真性のデジタルネイティブである．家庭が多かった．つまり本校でも入学と共にスマホを購入

高専における Z 世代の学生指導

55

し，持ってくるという学生がほとんどであった．しかしな 観点から授業を聞く気にならなくってくる．教員側としてがら現在は中学生でもスマホの所持率が 70％を超えてお 授業の意義だけなく，伝え方も時代に合わせる必要がある．
り，高専入学と同時にスマホを持ったという学生の方が少なくなってきている．このような状況からも本校における指導の方法を年々変化せざる得ないという状況である．
一方，学校教育の変容も含み多様性の寛容から自分の選択制が広い世代でもある．小学生の時から価値観を押しつけられず，あらゆる選択から自分で選ぶなさいといわれてきた世代である．よって一つの行動に対して，一つ一つ丁寧な説明が必要である．説明なしに「これをやるように」という指導は現在では通用しない．
また学校教育も大きく変わり，現在の学校生活ではなるべく生徒にストレスを与えないように教育していこうという姿勢で行われている．よって教員からもなるべく学生にはストレスをかけないような指導が求められる．高専に限らず，受験に関しても推薦入試が増え，一発勝負で望む学生は減ってきた．さらに子供の数が減っているため，ス
ポーツでも県大会などの出場も一昔より簡単に出場でき，プレッシャーのかかる状況が以前の学生よりも格段に減っている．このため近年の学生はプレッシャーのかかる状況，ストレスに対して経験が少ないためか，ストレス耐性が極めて低いことがあげられる．旧世代がプレッシャーかなと思われないものでも過敏に反応する．前述のように丁寧に説明しないと動けなくなる学生が出てくる．このような学生の増加はどこの高専でも同じため，数年前より商船系5 校の商船学科では共同に対応することになった．
商船系高専5校で行っている海事人材育成プロジェクトのジェネリックスキルのプロジェクトの中で学生の耐ス
トレス性について議論がされている[5]．その中で，耐ストレス性をつけるために，コミュニケーション能力を上げる
ことと刺激的な経験を積むことが報告されている．

図3 複合学年による練習船実習

これらを学内で身につけるための方法の一つとして，様々な人たちと共に学ぶことが，耐ストレス性とコミュニ
ケーション力を向上させるものし，商船学科では，3 年生
図4 電子機械工学科と情報工学科との合同実習と5 年生が一緒に練習船実習を行った．また電子機械工学科と情報工学科では，1 年生の合同実習，「プログラミング
一方，本校の学生のように普通高校ではなく高専を選択
ロボットを共創/プログラムで競争」を行い，学科を超えた実習を行い，様々な人との関わりながら学ぶ体験をしてい するということは，目的意識が非常に高いといえる．さらには本校のような瀬戸内海の離島にある学校であり，多くる．その様子を図3 及び図4 に示す．
また，コストパフォーマンス（以後，コスパ）やタイム の学生が自宅から離れて寮生活を送らなければならない
パフォーマンス（以後，タイパ）を非常に重視する．上述 環境であることを理解した上で保護者から離れて暮らすのようにデジタルネイティブの彼らは，幼い頃より映画や ことを選択したことは 15 歳の子供にとって非常に重大で動画も見たいところだけ見るという習慣がついており，自 ある．今日，全国で多くの高校が定員割れを起こしている
分に無駄と思われる行動や時間を極めて嫌う傾向がある． 現状で，彼らの自宅近くの高校へ進学することは困難でな
授業も教員としてこれらを十分に理解した上で，行う必要 い状況を鑑みると，本校への入学目的意識は非常に強いとがある．
「最近の学生は・・・」という言葉がよく聞かれる 言える．上述のようにコスパを考えての入学であることはが，我々教員自身が今の学生に適応する必要がある．学生 間違いなく，我々教職員の責任を強く感じる．
達は，授業内容が面白くないと感じるとコスパ，タイパの弓削商船高等専門学校

紀要

３．高専の教育目標
３．１ 高専の人材育成
高専は，昭和36（1961）年6 月に学校教育法の一部改正により創設され，昭和37（1962）年4 月に第一期校が開校されてから60 年を経過した．本校でも令和5 年9 月
23 日（土），高専制度創設60 周年記念事業「高専の森」
植樹式を行った．そのロゴを図5 に記す．現在，国公私立合わせて57 の高専が設置されている．

図 5 高専制度設立 60 周年ロゴ

第 46 号（令和 6 年）

56

おいて，本校学生の目的として「高度化かつ多様化してゆく科学技術に柔軟に対応できる人材」や「高い倫理観をもった人材」を育成するとある．ここで倫理観について確認する．倫理観とは広辞苑によると「人として守るべき道，道徳」つまり，倫理とは，人の世の筋
道，道理，もっと平たく言えば，“人間にとってふさわ
しいあり方や振る舞い方をいう．さらに日本ストレス
マネジメント学会では倫理的なものであるかどうかは
次の５つの視点で整理される[9]．
⚫ 良識性（マナー，社会通念に則って行動する．
常識や節度ある行動）⚫ 誠実性（正直に，真剣に人の為に尽くす）⚫ 公正性（誰が見ても正しく，納得できる行動）⚫ 主体性（見て見ぬふりをせず，当事者意識を持った行動）⚫ 遵法性（法令などを守る，法の抜け道を歩まない行動）
これらを持った人材の育成を目的とする．
さらに柔軟に対応できる人材とは，その場その場で機転を効かせて行動や分析などを素早く対応出来ることや，色々な場面に臨んでその変化に応じて適当な処置が出来る性質を持つ人材のことをいう．決まっていない状況というのは多くのプレッシャーやストレスを生み，そのような中で対応していく必要がある．
上述のような人材を育成するために本校をしてどのように考えているかが常に問われている．

ここで先日，自民党政調会長・萩生田光一氏は，「高専の基礎的なカリキュラムは維持した上で，社会の変化に合わせて必要な人材を先回りして育てる必要がある．
」と発言している[6]．我々は社会のニーズに合わせた人材を育成しなければならない，その上で本校の目標と照らし合わせ育てるべき人材を以下に確認する．
高等専門学校設置基準を再確認しておく．教育上の目 ３．２ 修学支援学生
的として，「第三条 高等専門学校は，学科ごとに，人
日本学生支援機構（以後，JASSO）は 2023 年 8 月
材の養成に関する目的その他の教育上の目的を学則等 30 日に「昨年度，大学や短大，高等専門学校に在籍しに定めるものとする」とある[7]．さらに本校の教育方 ていた障害のある学生は 4 万 9672 人で前年度から
針と各学科の目的を記す．
8928 人増えた」とする調査結果を公表した．学生全体
教育方針は３つあり，「自然科学および専門技術の基 に占める障害のある学生の割合は 1．53％（0．27 ポイ
礎力を身につけ，高度化かつ多様化してゆく科学技術 ント増）になった．また詳細なデータとしても JASSOに柔軟に対応できる人材の育成」，「身の回りの諸現象， の報告書の「令和 3 年度（2021 年度）大学，短期大学
特に海をとりまく自然・文化・歴史に好奇心を抱き，多 及び高等専門学校における障害のある学生の修学支援
角的に考えたり調べたりできる，独創力のある人材の に関する実態調査結果報告書」[10]を参照していただき育成」，「日本および世界の文化や社会に関心をもち， たい．本校としても合理的配慮を必要とする学生も増
国際的視野でものがみられ，しかも人間として，技術 加しているが，合理的配慮を申請していないグレーゾ者として高い倫理観をもった人材の育成」である．
ーンの学生も増加してるという感覚はある．もちろん
また各学科の教育目標は，商船学科は，「船員教育を グレーソーンの学生を掘っておいているわけではなく基盤にした海事総合科学を身につけた技術者の育成」 教員全員で定期的に情報を共有している．
電子機械工学科は，「ものづくりのできる実践的な技術
また，高専における現状は釧路高専の松崎俊明氏や者－計画・設計から生産・保守運用までできる技術者 佐世保高専の松尾秀樹氏が詳細に研究をされている．
－の育成」，情報工学科は，「情報リテラシー，情報工学 例えば発達障害への対応[11]や合理的配慮と特別支援の知識に加え，問題分析，解決能力を備えたシステム 教育の取り組みについてなど報告している[12]．
技術者の育成」[8]となっている．
これらを確認すると，基本的な勉強の部分はおいて

高専における Z 世代の学生指導

３．本校での取り組み
令和 5 年度において本校学生主事室で力を入れて取り組んだ事として，学生主体の学生会活動，規則の遵守，部活動のあり方及び学生申請の DX 化があげられる．これらの取り組みは以前からも行ってきており，
今年から特別に取り組み始めたわけではない．ただ例
年以上により強く推進させたので，学生達からすると急に変わったのではないかと感じたと思われる．学生支援の DX 化については，自転車登録，アルバイト申請，学割申請，クラブ部員登録とこれまで学生支援係
へ行き，書面で申請していたものをスマホで簡単に申請できるようにした．デジタルネイティブの彼らに柔軟に対応している．これについては，別の論文で詳しく報告する為，ここでは割愛する．
はじめに学生主体の活動についてどのように対応したかを説明する．学生主体を行う上で，まずは学生会の組織および運営方法を変えた．本校の特色として商船学科があり，また学校の１２０年の歴史から学生会を主として商船学科の学生が行ってきた歴史がある．
しかしながら海技教育機構（以後，JMETS）の乗船実
習が座学終了後 12 ヶ月から，2 年生で 1 ヶ月，4 年生
で 5 ヶ月，6 年生で 6 ヶ月（合計 12 ヶ月）と変わったため，これまで４年生が中心で行ってきた学生会を商船学科が行えなくなるということが生まれた．商船学
科以外が行えばいいのではあるが，当時は商船学科の４年生が在学する前期は商船学科，後期は電子機械工学科及び情報工学科が行うというような慣例が生まれた．しかしながら学生会の継続性という観点からすると，半期で学生会役員が替わり，学生主体と言うよりは例年通りのイベントを粛々と行っているように思えた．そこで，学生会の役員は１年として，継続性及び深く，学生会業務に携われる形を作った．また，商船学科の学生の継続性も考えると学生会役員の開始を後期からとして，商船学科３年生であれば，４年前期まで１
年間取り組めるとした．もちろん電子機械工学科や情報工学科の学生も参加できないということはない．さらに学生会には必ず上述の３学科の学生が入らなければないように指導した．学生会役員が一つの学科に偏ることがないようにした．
一方，学則の遵守においては，学内規則は特に変えることはなく，昨年度のままとした．ただし，一部の規則の運用が規定通りになっていなかったもの厳格に運用するようにした．
厳格というところが一つ問題となっている．教員間で厳格のニュアンスに差異があり，学生は必ず緩い方に自己の基準を作るためにたびたび問題が起こる．具体的に言えば，授業中のスマホの取り扱いである．前57

述のように授業では，e-ラーニングソフトの Moodle を利用してるため，ノートパソコンやスマホの利用が可能である．この際に学生が授業以外の利用を行った場
合に問題が起こる．学校としては，基本使用はパワポの画面や黒板について見えにくいため，スマホで撮るもしくは Moodle で画面を見ることは認めているが，その場合は教員の許可を取るとなっている．これをおろそかにしているところでトラブルは起きている．このような事例とは別に実際に学生は動画やゲームやSNS などをして授業を聞いていないこともある．これ
らが混在している状況とともに，教員の対応も異なり，スマホを巡るトラブルが多い．図 6 に高学年での授業風景を示す．前述のようにパワポをした授業であり，学生の机にはタブレットやスマホが見える．授業によって頻繁に使用する科目もある．このように学校としては，上手にスマホを利用してほしいと考えているた
め，一律に禁止の方向にはならないと考える．学生のマナーとモラルを植え付ける努力が必要だと思われる．

図 6 高学年の授業風景
最後に部活動のあり方では，昨年度から学生主体を進めるためにクラブ顧問は学生（部長）から依頼し，教員が主体的に承諾するという形とした．学生は自分たちが教員を選んだという自覚が生まれ，教員は承諾することによって責任がうまれる．しかしながら，教員がすべて拒否してクラブ顧問を持たない．また学生から選出されないという不公平が生じるのではないかという問題が生じる．この点について，これらの教員に関しては，大会の引率は可能であると考えて，クラブに関わらす大会の引率を行っていただく．もちろん監
督業務のようなものでなはなく，ケガや体調不良などの健康安全対応業務を担当するということをメインで行ってもらう．これであるとどのクラブでも対応可能なはずである．またそのクラブの顧問にとっても非常弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号（令和 6 年）

事態は，その教員が行うとすれば役割分担もできると参考文献考えている．この業務はクラブ顧問を担当していない
教員に寮の宿直のように順番に割り当てるとする．
[1] https://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/
また，クラブ数の減少に関しては，昨年度（令和４年
seitoshidou/1404008_00001.htm
度）の本校の運営諮問会議で話題となった．本校は 40(Accessed 2023/11/20)
名定員 3 学科の為，専攻科を含めずに全校で 600 名の [2] https://moodle.org/getinvolved
規模である．これに 5 学科規模と同様のクラブがある．
(Accessed 2023/11/20)
このため各クラブの部員数が少ない．またコロナ禍で [3] 原田 曜平, Z 世代 若者はなぜインスタ・TikTok
クラブ活動をしないという学生も増えたことも要因のにハマるのか? , 光文社新書, 2020.
一つにはなっている．さらにクラブ数と同様に教員数 [4] https://www.mobaも関係してくる．これも小規模校の本校で現状を維持
ken.jp/project/mobile/20230410.html
しようとすると一人の教員が複数クラブを顧問するこ(Accessed 2023/11/20)ととなる．学生の活動を支援すると共に教員の働き方 [5] 次世代の海洋人材の育成に関する事業海事・海洋改革も行わなければならい．まだ改善の余地は十分す
分野の人材育成— 令和４年度報告 —ぎるほどあるが，はじめの一歩のつもりで進めていく [6] https://www.yomiuri.co.jp/politics/20231016つもりである．
OYT1T50329/ (Accessed 2023/11/20)[7] https://www.yuge.ac.jp/school４．まとめ
guide/mission#gsc.tab=0 (Accessed 2023/11/20)[8] https://elaws.eバブル世代やゆとり世代と人々は世代ごとにまとま
gov.go.jp/document?lawid=336M50000080023
ったネーミングを考え，大人達が自分たちとは違うと(Accessed 2023/11/20)
いうことを示してきた．現在の Z 世代と呼ばれる彼ら [9] https://plaza.umin.ac.jp/jssmも好きでそのような気質になったのではない．育ってsince2002/qualification/ (Accessed 2023/11/20)
きた環境がそのようにさせているだけである．特に Z [10] https://www.jasso.go.jp/statistics/gakusei_
世代では，ほんの 10 数年前までほとんどの人が持っshogai_syugaku/__icsFiles/afieldfile/2022/08/17/ていなかったスマホを必需品として使用してる．スマ
2021_houkoku_2.pdf (Accessed 2023/11/20)
ホを使う，使わないという感覚が我々教員と学生とが [11] 松崎, 発達障害への対応～高専としてすべき大きく乖離してきていると考えざるを得ない．ただ事，教員研究集会講演論文集,p291－294,2006
し，これも一過性で数年後には，また違う問題が生ま [12] 松尾，「合理的配慮」と特別支援教育の取り組み
れているのだろうと想像する．
について，佐世保工業高等専門学校研究報告，第最後に我々は，学生達に学科ごとの深い知識を教授
57 号，p7-17, 2021．
すると共に「高度化かつ多様化してゆく科学技術に柔軟に対応できる人材」や「高い倫理観をもった人材」
を育成ということを常に心に持って，変わりゆき学生の資質を見定めながら育成していくことが責務である
といえる．
謝 辞
本稿のような学生の支援を行っていくにあたり，学生支援係の羽藤菜紗氏，正岡知也氏，筒井智仁氏，小林真奈美氏，若松純子氏の皆さまの日頃よりご尽力及びご協力の上で遂行できましたことを厚く御礼申し上
げます．

58

59

モンゴル国ウランバートル市における大気汚染物質の濃度測定
ダワァ ガンバット*１, 益崎 智成*２,
ハヤンヒリワ－ サランゲレル*３, ムンフツウヤ エレデネバット*３

Measuring the concentration of air pollutants in
Ulaanbaatar city, Mongolia
Ganbat Davaa*1, Tomonari Masuzaki*2,
Sarangerel Khayankhyarvaa*3, Munkhtuya Erdenebat*3,
Abstract
An International Exchange Agreement between the National Institute of Technology, Yuge College(NITYC) and School of Power Engineering, Mongolian University of Science and Technology (MUST) had
been established in September 2014. This agreement is to promote undertaking activities for theeducational exchange and cooperation in research and other related fields between the two colleges.
Based on the agreement, we planned to execute a co-project, “Measurement of the air-pollution
substances of Ulaanbaatar City”. In this paper we report the measurement results of particulate matter(PM10), nitrogen dioxide (NO2), sulphur dioxide (SO2) and carbon monoxide (CO) concentrations in
Ulaanbaatar city in 2022.

１． まえがき国に行った，「ウランバートル市の大気中の粒子状物質
弓削商船高等専門学校においては，平成 26 年 9 月， の濃度測定」についてを [1] に，平成 28 年 11 月 2 日
モンゴル科学技術大学・動力工学学校 (School of ～11 日に国際交流・短期留学インターンシップ時に日Power Engineering, Mongolian University of Science 本で実施した「上島町弓削島の大気中の粒子状物質のand Technology, MUST) と国際交流協定を締結した． 濃度測定」について [2] に報告した．
本協定では，両校の教員・研究者および職員の相互交
本稿では，コロナ後再スタートした両校の学生たち
流訪問，学生の相互交流派遣・受け入れ，共同研究と で取組んだ共同研究プロジェクト（大気汚染物質の濃共同開発の推進などについて交流を促進することを目 度測定）の令和 4 年 (2022 年) の結果を報告する．令的としている．協定締結後，本校の教員・学生が平成 和 4 年の測定データはモンゴル科学技術大学・動力工
27 年 8 月に初めてモンゴル科学技術大学を訪問し，国 学学校の教員・学生たちから提供されたものである．
際交流・共同研究をスタートした．その後，毎年国際交流・短期留学インターンシップをおこなっていたが，２． 共同研究プロジェクト
コロナの影響で令和 2 年～令和 3 年に中止になった．
コロナ前の結果として，平成 28 年 8 月 19 日～31 ２．１ 共同研究プロジェクトの背景
日に国際交流・短期留学インターンシップでモンゴル
近年，国境を越えた大気汚染は，地球規模の問題に*1 弓削商船高等専門学校電子機械工学科, (Department of Electronic
Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Yuge College)*2 弓削商船高等専門学校情報工学科, (Department of Information Scienceand Technology, National Institute of Technology, Yuge College)*3 モンゴル科学技術大学動力工学科, (School of Power Engineering,
Mongolian University of Science and Technology)

令和 5 年 11 月 6 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要

発展し，環境に関する教育や研究は益々重要となっている．首都ウランバートルでは，冬になると石炭燃料による暖房や車の排気ガスによる大気汚染の問題が深刻化している．一方，日本においても，大気中の粒子状物質の健康への影響が懸念されている．このような背景のもと，本共同研究プロジェクトでは，「大気汚染物質の濃度測定」を両校の教員と学生が共同で実施することにした．

第 46 号（令和 6 年）

60

車台数の前年比 8.5 % 増加などにより，2021 年にはウランバートル市内の一部の地域の大気汚染レベルが上昇した [4]．

２．４ 大気中の粒子状物質の濃度測定結果
モンゴル科学技術大学の教員・学生が 2022 年にウランバートル市周辺に車で移動しながら 5 カ場所を中心として大気汚染物質の濃度の測定を行った．人間や車がたくさん集まる場所とあまり集まらない場所，車の２．２ 大気汚染の現状
移動が多い場所と少ない場所，緑が多い場所と少ない
大気汚染はモンゴル全土で緊急の問題となっている．場所など大気汚染物質の濃度が違う場所に注目し，測科学者や研究者らは，大気汚染が国民の健康に影響を 定場所を選んだ．一つの場所での一回の測定は 3～5 分
与え，呼吸器疾患，心血管疾患，アレルギー疾患，先 連続して行い，データを 1 秒ごとに収得した．表 2 に天性欠損症，ガンなどの多くの病気の蔓延と発症率を 測定した場所の名を示す．
増加させるだけでなく，生殖に関する健康に悪影響を及ぼし，子供の免疫力を低下させることを指摘してい表 2 測定場所の名る．研究結果によると被害は悪化している．モンゴル記号
場所名
国の大気汚染に係る環境基準を表 1 に示す．モンゴル
100 Ail①
では，10 月末から大気の質が悪化し始める．
Baruun 4 zam②
表 1 モンゴルの大気汚染に係る環境基準 [3]
大気汚染物質大気汚染に係る環境基準③

Misheel Expo④

Mongol TV⑤

Mongol gazar

濃度の単位を [mg/m3]
粒子状物質，PM10100

二酸化炭素，NO250二酸化硫黄，SO250

大気汚染問題の発生以来，ウランバートル住民の呼吸器疾患は急増し，人口 1 万人当たりの呼吸器感染症
数は 2.7 倍に増加した．過去 10 年間で大気汚染の影響を最も受けているのは子供たちであることも判明した[4]．
２．３ 現在の大気汚染のレベルはどれくらいか？
モンゴル国の人口のほぼ半数が住むウランバートル
は，世界で最も汚染された首都の一つである．ウラン
バートル市の大気汚染の主な原因は，家庭や暖房ボイ
ラーからの排気ガスの約 80 %，自動車の排気ガスからの排気ガスが 10 %，火力発電所からの排気ガスが6 %である．
大気汚染を軽減する取り組みの一環として，政府は2019 年 5 月 15 日から原炭の使用を禁止する政令を出し，国民生活を支援するために改良練炭の価格を 1 ト
ン当たり 75%引き下げる措置を講じた．
2020 年は新型
コロナウイルスの感染拡大と，上記決議の結果，都市近郊の 2020 年の大気汚染量は減少した．しかし，急速な都市化の進行，計画外の住宅地の造成，市内の自動測定を行った 5 個所での大気中の粒子状物質(PM10)，二酸化炭素 (NO2)，二酸化硫黄 (SO2)，一酸
化炭素 (CO) の濃度をそれぞれ図 1～4 に示す．大気
汚染物質の濃度の単位を [mg/m3] で表している．
図 1 を見ると大気中の粒子状物質 (PM10)の濃度は① 100 ail，⑤ Mongol gazar が高く，特に風が強い 3月・4 月，石炭を良く燃やす 10 月～12 月に著しく高いことが分かる．
図 2 から大気中の二酸化炭素 (NO2)の濃度は自動車の交通量が多い②Baruun 4 zam が年中に高いことが分かる．
④ Mongol TV の周辺には，ストーブに石炭をよく利用する人々が住んでいるため，大気中の二酸化硫黄(SO2) の濃度が高いことが図 3 よりわかる．特に 10 月
～2 月の間は寒く石炭を燃やすため，高い数値が得られてたと考えられる．
図 4 から大気中の一酸化炭素 (CO) の濃度は 10 月
～2 月の間に急に上がっていることが分かる．特に④Mongol TV の周辺が高い数値を示す．1 月～3 月の間に同じく高い濃度を示すと考えられるがデータがない
ため、ここに示すことはできない．
測定場所それぞれの詳しいデータを図 5～図 9 に示
す．① Zuun ail，② Baruun 4 zam，③ Misheel expo，Mongol gazar では大気中の粒子状物質 (PM10)

61

モンゴル国ウランバートル市における大気汚染物質の濃度測定

PM 10
160
140
120

100
80
60
40
20
0
Jan

Feb

Mar

Apr

May
①

Jun
②

③

Jul

Aug

④

⑤

Sep

Oct

Nov

Dec

Sep

Oct

Nov

Dec

Sep

Oct

Nov

Dec

図 1 大気中の粒子状物質 (PM10)

NO2
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

①

②

③

Jul

Aug

④

⑤

図 2 大気中の二酸化炭素 (NO2)

SO2
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

Jan

Feb

Mar

Apr

May
①

Jun
②

③

Jul

Aug

④

⑤

図 3 大気中の二酸化硫黄 (SO2)弓削商船高等専門学校

紀要

62

第 46 号（令和 6 年）

CO
35
30
25
20
15
10
5
0
Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

①

②

③

Jul

Aug

④

⑤

Sep

Oct

Nov

Dec

Sep

Oct

Nov

Dec

Sep

Oct

Nov

Dec

図 4 大気中の一酸化炭素 (CO)

① 100 ail (2022)
140

120
100
80
60
40
20
0
Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

pm10

no2

so2

co

図 5 大気汚染物質の濃度 (100 ail)

② Baruun 4 zam (2022)
120
100
80
60
40
20
0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

pm10

no2

so2

co

図 6 大気汚染物質の濃度 (Baruun 4 zam)

63

モンゴル国ウランバートル市における大気汚染物質の濃度測定③ Misheel expo (2022)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Jan

Feb

Mar

Apr

May
pm10

Jun
no2

Jul
so2

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

Oct

Nov

Dec

Oct

Nov

Dec

co

図 7 大気汚染物質の濃度 (Misheel expo)④ Mongol TV (2022)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

pm10

no2

so2

co

Sep

図 8 大気汚染物質の濃度 (Mongol TV)⑤ Mongol gazar (2022)
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

pm10

no2

so2

co

Sep

図 9 大気汚染物質の濃度 (Mongol gazar)

弓削商船高等専門学校

紀要の濃度が一番高く，④ Mongol TV 周辺では大気中の二酸化硫黄 (SO2) の濃度が高いことが分かる．

第 46 号（令和 6 年）

64

５. 謝辞

モンゴル科学技術大学・動力工学学校 (School ofPower Engineering, Mongolian University of Scienceand Technology)との国際交流の実施に伴う経費の一
大気汚染は，ウランバートル住民だけでなく，世界 部は，独立行政法人日本学生支援機構 (JASSO)，弓削にとっても最も差し迫った問題の一つとなっている． 商船高等専門学校技術振興会「しまなみテクノパート
各国はこの状況から抜け出す方法を模索しており，一 ナーズ」の国際交流の支援によるものである．
定の成果を上げている．主な方法は，活動に最小限のエネルギーを使用し，環境に害を及ぼさないエネルギ
参考文献
ーを使用することとして定義される．
ウランバートル市では，人間の呼吸レベルの大気汚 [1] ダワァ ガンバット，葛目 幸一，藤本 隆士，ハ染の 90 % が近隣家庭のストーブから排出されている
ヤンヒリワ－ サランゲレル, ダライ ボルドバと言われているが，一般的には火力発電所からの排出
ータル，ブレンジャラガル オドンヒシグ, “ウラが 90 % を占めている．このことは，大気汚染を軽減
ンバートル市の大気汚染物質の測定（－国際交流
するための対策をかなり広範囲にわたって実施する必協定による文化交流・共同研究の実践－）”, 弓削
要があることを示している．消費を減らしてより快適
商船高等専門学校紀要， 第 39 号，pp.63-69,に暮らすことが主な方法であり，これを実現するには(2017)
主に 3 つの方法があると考えられている [5]．
[2] ダワァ ガンバット，葛目 幸一，高木 洋，ジャ
[1] 消費量を定期的に監視し，非効率な消費を制限す
ンバル オダゲレル，若松 純子，ハヤンヒリワ－
る
サランゲレル，ダライ ボルドバートル，アムガ[2] 経済的かつ先進的な技術を日常生活に広く導入
ランバートル バットエレデネ，バダラチ バヤルするスレン，“弓削島の大気汚染物質の測定（－国際[3] 再生可能エネルギー，太陽光，風力，水力，バイ交流協定による文化交流・共同研究の実践－）”，
オマスの利用を増やす
弓削商船高等専門学校紀要，第 40 号，pp.54-62,
モンゴル国にとって大気汚染の主な原因である暖(2018)
房エネルギーの消費を削減し，有効利用する機会を最 [3] 気象環境分析局環境分析部, “ウランバートル市の大限に活用することが必要である．これには次のもの
寒い季節の大気質の状況”, Air Quality, 2023,が含まれる [5]．
http://agaar.mn/article-view/1184,

よく燃焼し，高カロリーで，水分が少なく，熱処（参照 2023-10-29）
理された燃料の使用[4] 経済政策および競争力研究センター, “モンゴルの
全自動ストーブと熱源の使用
大気汚染の現状”， НОГООН ХӨТӨЧ，2022，

建物やアパートにおける熱損失の削減
https://www.nogoonhutuch.mn/a/179（参照 2023-10-29）
４. あとがき[5] G. Odgerel，“大気汚染を減らすにはどうすればよ
いか”，Барилга. mn
今後，共同研究プロジェクトによって，再スタート
https://www.barilga.mn/n/5220/
した大気中の汚染物質の濃度の測定をモンゴル科学技（参照 2023-10-29）
術大学 (MUST) にて継続して実施していく．将来的には，大気中の汚染物質の濃度の継続的なデータ収得
による研究成果を報告すると共に，ウランバートル市
民の健康に及ぼす影響を明らかにすることを期待している．
３． 大気汚染を減らすにはどうすればよいか?

65

機械学習を用いた外国為替自動取引システムの構築
徳田 誠*・岡野 有志**

Machine Learning Based Constructionof Automatic Trading Systems for Foreign Exchange
Makoto TOKUDA* , Yushi OKANO**
Abstract
In recent years, the living environment after retirement has become unpredictable due to the decreasein pension benefits due to the declining birthrate and aging population. Additionally, the number ofpeople working in unstable employment situations is increasing, and managers of major companies aremaking negative comments about maintaining the lifetime employment system. As a result, we haveentered an era in which active asset management is required even for ordinary households. Foreign
Exchange (FX) is one of the asset management tools that allows program-based automated trading.
However, a good automated trading program is expensive. In addition, the trend of exchange rate
fluctuations changes with time, so the degree of fitness decreases, so it must be exchanged regularly.
Therefore, this study uses genetic algorithms to search for parameters that can produce the most profit
from past exchange fluctuations. This system is evaluated by comparing the profit for a certain periodwith other automated trading systems.
１．緒

言

家の心理に起因するものが主に挙げられ，資産運用の自動化が望まれている。
近年，様々な理由により，結婚，出産，育児，老後
近年，様々な分野において自動化されたシステムに生活などに関する資金面での見通しが困難になってお は，機械学習がよく使用されている。機械学習の手法
り，一般家庭においても積極的な資産運用が求められ の一種に遺伝的アルゴリズム（Genetic Algorithm :る時代になっている。具体的には，GA）がある。GA は生物の進化の様子を情報処理に生⚫ 少子高齢化に伴う年金受給額の低下かす手法であり，問題の解の集合を生物の個体に見立⚫ 財政健全化を目的とした消費税の増税て，最適解の探索を行う。一般的な GA では，初期個⚫ 派遣社員など不安定な雇用形態で働く人の増加体の生成，適応度の計算，淘汰（適応度の低い個体の⚫ 終身雇用制度の維持に関する大手企業経営者の 破棄），交叉（二つの個体の遺伝子を組み替え新たな個
後ろ向きの発言
体の生成），突然変異（個体の遺伝子をランダムに組みなどが挙げられる。そのため，政府が，一般消費者に 替え新たな個体の生成），適応度の再計算，といった処
資産運用の習慣を定着させることを目的に，投資信託 理を繰り返し最適解の探索を行う。応用分野は，工学における税制面を優遇する制度を導入したり，民間企 だけでなく，医療や経済など幅広い分野に及び，具体
業では副業を解禁したりする動きがある。
的には，新幹線のフロントノーズの設計[1]や医療画像
資産運用には代表的な手段として株式投資，外国為 の分類[2]といったものが挙げられる。
替証拠金取引（Foreign Exchange：FX），金投資など資産運用の自動化が望まれる背景を踏まえて，本研がある。特に FX は「少ない資金で資産運用できる」， 究では，FX において機械学習により最適化された売買「24 時間取引ができる」，「景気が悪くても利益が出せ ルールのパラメータを用いて自動取引システムを自作る」といった理由から人気が出ている。しかし，FX で する。具体的には，GA により，過去の為替変動に基資産運用を始めたとしても，上手くいかない例が多い。 づいてリスクに対する予防をしながら最も収益が得らその要因として様々なものが考えられるが，特に投資 れる売買ルールを構築する。なお，このシステムでは，*情報工学科**専攻科生産システム工学専攻修了生

令和 5 年 11 月 30 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号（令和 6 年）

66

構築した売買ルールに基づく自動取引プログラムによ 更新したりする必要がある。
り，実際に外国為替の売買が可能である。また，為替の値動きに関する傾向（トレンド）が変動していくこ ２．３ システムトレードの現状とから，パラメータの定期的な更新を半自動で行う必プログラミングの経験とテクニカル指標の知識があ要がある。最終的に，本システムは，FX 業者が提供す るなら，短期間に多くの収益が見込めるアルゴリズム
るデモ口座上で実際に運用した時の純利益，勝率，リ の構築も可能である。実際に，インターネット上には，
スクに対する強さなどに基づいて総合的に評価される。年利 200%など多くの成功例が報告されている。ただし，短期間でそれだけの収益を得ているということは
２．外国為替取引
急激な為替相場の変動による損失も大きいということであり，安定した資産運用とは言い難い。以上の理由
２．１ FX の特徴
から，長期で安定した収益を上げるにはリスクとリタ
FX とは，少額の証拠金（保証金）を業者（FX 会社） ーンのバランスへの配慮が必要であり，それについてに預託し，差金決済取引による通貨間の売買を行なう 配慮した現実的なアルゴリズムが求められている。
取引のことである。銀行間の為替取引は為替ブローカ
ーを介して行うものであるのに対して，個人投資家に ２．４ テクニカル指標
よる外国為替の売買は FX 会社を通して行われる。
テクニカル指標とは，過去のチャートのデータからトレンドや市場心理などを，様々な視点や角度から分２．２ システムトレードと裁量トレード
析して指標化したもので，今後の値動きを予測するた
FX で資産運用を行う際の手法には裁量トレードと めに作成された指標のことである。株価や為替の予測
システムトレードの 2 種類がある。また取引の際に用 や分析に用いられるテクニカル指標は様々なものがあいる分析方法は，各国や世界全体の景気，経済指標， るが，ここでは本研究で使用している RSI についての金融政策，要人発言などを分析するファンダメンタル み紹介する。
分析と，過去の時系列データを数理的に扱うテクニカ
RSI（Relative Strength Index）は「買われ過ぎ」ル分析の 2 種類に分けられる。また裁量トレード，シ や「売られ過ぎ」といった現在の相場の相対的な強弱
ステムトレード共に言えることであるが急激な為替相 を百分率（%）で表したものである。RSI は以下の式
場の変動による損失を回避や軽減することと，短期間 によって求められる。
̅
で多くの収益を上げることはトレードオフの関係にな
𝑈(1)
RSI[%] = ̅ ̅ × 100
っている。
𝑈+𝐷
̅と𝐷
̅ は過去𝑛日間の値上がり幅の平均および過裁量トレードは，相場状況に合わせて，個人の知識 ここで𝑈や経験に基づく柔軟なトレードができるというメリットがある。そのためにはファンダメンタル分析が必要となるが，経済や政治の知識が必要となるため，素人には敷居が高いものとなっている。また「早く利益を確定させたい」，「損失を取り返そう」といった心理から最終的な損失が大きくなりやすい。さらに 24 時間取引が行われているため，為替の変動を細かく監視せね
ばならず心身ともにストレスがかかる。
その一方で，システムトレードは，プログラムに基づく自動売買が可能であり裁量トレードのように感情に左右されることなく取引を行うことができる。売買ルールの構築にはテクニカル指標での分析が必要であり，自動売買のプログラムを自作する場合，プログラ
ミングの知識も必要である。自動売買のプログラムを自作できない場合，販売されているものを購入することも可能であるが，優れた自動売買のプログラムは高価である。さらに優れたプログラムであったとしても時間が経過すると為替変動のトレンドが変わることが原因で適合度が低下するため，定期的に買い換えたり去𝑛日間の値下がり幅の平均を指す。次に，図１に為替データと RSI の変動を示す。図１のように RSI の値が30％〜70％を外れた為替変動は，為替の昇降の傾向が半転する確率が高い。そのため一般的には 30％より下の数値は「売られ過ぎ」，70％より上の数値は「買われ過ぎ」であると判断される。本研究におけるパラメー
タ𝑛は考案者である J.W.ワイルダー氏が最適とする 14を採用している。
２．５ 評価項目
本システムを評価する際に使用する項目について記述する。
⚫ 最大ドローダウンは，システムの運用期間内で資産の最大値から最小値の差（最大損失幅）を割合（%）で表したものである。この数値はリスク管理の参考として扱われ，低いほど良いシステムとして扱われる。基準としては 20％以下が良いとされる。
⚫ プロフィットファクターは，総利益が総損失の何機械学習を用いた外国為替自動取引システムの構築

67

倍かを示す指標である。この数値が高いほど，小 しており，適応度が大きいほど評価も高くなる。
さい損失で利益を得られるシステムということになる。プロフィットファクターの値は 2 以上が理想とされている。
⚫ リカバリーファクターは，リスクに対してどの程度のリターンが期待できるかを示す指標で，リス
クリターン率とも呼ばれる。純利益を最大ドロー
ダウンで割ることによって得られ，５年間のリカ
バリーファクターが 10 以上になることが良いとされている。

図 1 為替データと RSI の変動

３．機械学習を用いた外国為替自動取引システム
３．１ システムの概要
本研究における目的は，経済や政治上の事象による急激な為替変動による損失に対応しつつ，大きな利益を上げることである。このために，外国為替のトレンドが移り変わるタイミングを予測し取引を開始するア
ルゴリズムの構築が必要である。取引を開始するタイ
ミングとして RSI を，取引を終了し損益を確定させる
タイミングとして損失許容幅と利益確定幅を売買ルールとして使用する。また損失を抑えるために，後述のGA の学習に用いたデータの期間内において，為替の最大変化量に基づく損失が初期資産の 20%を越えない
ように，１度に行える取引額を制限する。これは運用の際に最大ドローダウンが 20%以下になるよう配慮して設定した。この売買ルールを過去の学習データ（為
替変動の時系列データ）に適用し，最も利益を上げる
売買ルールを探索する。そこで得られた売買ルールを
FX 業者のデモ口座上で動作させ，投資シミュレーショ
ンを行う。なお，本研究では，通貨ペアとして米国ドルと日本円の組み合わせのみを対象とする。提案手法
における大まかな処理の流れを図 2 に示す。学習時における各個体の適応度（評価関数）は，売買ルールを
過去の学習データに適用した際の純利益によって評価

図 2 システムの流れ

３．２ 遺伝的アルゴリズム
本研究で探索する売買ルールのパラメータを，表 1に示す。2.4 節で説明したように，RSI は，相場の相対的な強弱を表す。
そのため RSI によって「買われすぎ」
や「売られすぎ」という相場の傾向を読み，取引開始のタイミングを計る。そして損失許容幅や利益確定幅
によって，損失を減らし利益が増えるような取引の終了のタイミングを探索する。
また，交叉を行う際のアルゴリズムは遺伝子を実数型で表現しているため，親個体に基づいて新たな値を生成するブレンド交叉 （Blend Crossover：BLX-α）[3]を適用する。突然変異はブレンド交叉のランダム性から実装していない。また，世代交代の仕方は解の多弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号（令和 6 年）

68

様性をもたせるために MGG（Minimal Generation する。
Gap : MGG）[4]に基づいている。
３．５ 売買ルールの検証
一般的に GA により獲得したパラメータセットの良表１ 探索する遺伝子
し悪しは，既学習のデータではなく未学習のデータへの適応結果で評価される。具体的には，過去のデータ
番号
役割
範囲を２分割し，より過去のデータセットで学習し，より
1
RSI がこの値を上回ると取 50〜100（％）
現在に近いデータセットを検証に充てる。デモ口座に引を開始するおける取引では，シミュレーションにおいて過去のデ
2
RSI がこの値を下回ると取 0～50（％）
ータで学習したパラメータを，リアルタイムで行われ引を開始する
る取引に適用し，その有効性が検証される。
3
この値の利益が出たら取引 0～1（円）を終了する
4

この値の損失が出たら取引 -1～0（円）を終了する

３．３ 実行環境
今回，投資シミュレーションの環境としてオアンダ社[5]のデモ口座を採用している。FX 業社の多くは，利用者が短期間で取引を繰り返すことによるサーバの負荷を懸念してシステムトレードを禁止している。その一方で，オアンダ社は，システムトレードを容認しているだけでなく，為替情報へのアクセスや取引を行
うための API を公開しており，自動取引プログラムの開発が行いやすい。

４． シミュレーション結果
過去の為替データを学習用と検証用に分割し，本手法に適用することにより，その有効性を検証する。主な条件は，次の通りである。
⚫ 学習期間は，2017 年 7 月 1 日～21 日の 3 週間における 5 分足のデータを使用する。
⚫ 検証期間は，2017 年 7 月 24 日～8 月 11 日の 3
週間における 5 分足のデータを使用する。
⚫ 初期保有資産は，100 万円とする。
⚫ 投資金額は，1 万円単位で売買する。
なお，上記の期間は，為替の変動が強い上り，一定の範囲での揉み合い相場，強い下りと様々な変動をしている期間を条件に選定されている。図 3 に最適化の様子を示す。これをみると，初期段階では評価関数が上昇していくが，それ以降は上昇が緩やかになり，評価関数が収束しているのがわかる。表 2 に最適化の結果得られた売買ルールのパラメータ（GA における最優
良個体の遺伝子情報）を示す。

３．４ 学習データ
取引判断の間隔が，短期，中期，長期に応じて，ス
キャルピングトレード，デイトレード，スイングトレードに分類される。本研究では，米国ドルと日本円との通貨ペアにおける 5 分足（5 分ごと）の為替データを使用する。これは，スキャルピングトレードに属する。以下に，その特徴を示す。
⚫ 取引の機会が多くなり，その分利益が出やすくなる。
⚫ 心身のストレスが大きくなる。
⚫ サーバに負荷をかけていると判断され業者により取引を中止させられる可能性がある。
⚫ 細かい為替変動にも反応してしまうため RSI の値の信用が下がる。
このような理由から 5 秒足など極端なスキャルピング
トレードを避けつつ，その利点を生かす目的で 5 分足のデータを使用する。なお，学習で使用する過去のデ 図 3 ５分足データにおける最適化の様子（横軸：世代，縦軸：評価（純資産））
ータ数を長く設定すると，多様なトレンドを踏まえた
パラメータが取得できる反面，データ数が多くなり，個体を評価する際の処理時間が長くなる。そのため，5分足データの学習期間は 3 週間（約 5,000 データ）と

機械学習を用いた外国為替自動取引システムの構築

69

これを見ると検証期間の 8 月 7 日からの 1 週間は学習期間の為替価格の変動に似ている。そのため順調に資産が増えていると考えられる。また為替価格の下りに買われすぎシグナル1
83.15%
合わせて調整しているため，７月 26 日からの一週間な
売られすぎシグナル235.54%
ど為替が下がっている時には利益が出せている。しか利益確定幅
0.3301 円
3
し 8 月 4 日のように為替が上がっている時は対応がで
損失許容幅-0.7119 円
4
きておらず損失が出ている。上記のことから，学習期
間よりも資産の増加量は減っているもののパラメータ
図 4 に最適な売買ルールによる既学習の為替相場にお の調整は良好にできていると判断できる。
ける取引の様子を示す。これを見ると為替が下がると5. リアルタイム取引の結果
きの変化量が上がる時の変化量よりも大きいことがわ
かる。また利益を得ている取引は為替が下がっている2019 年 8 月 10 日から 2019 年 12 月 12 日の約４ヶ時が多い。そのため GA では為替の下りに合わせて調整されたと考えられる。また表 2 の損失許容幅，利益 月の間，提案手法をデモ口座上で運用した。また GA
確定幅を見ると損失許容幅の方が大きくなっており， による最適なパラメータの探索は，３週間ごとに行う利益が出ているときは早めに利益を確定するが損失は ことにより，常に現在のトレンドに即した売買ルール
長めに確定するまでの時間を取っていることが分かる。で取引される体制で行った。
図 6 にデモ口座上で運用した際の資産の変動を示す。
次に，検証期間（未学習データ）に適用させた時のこれを見ると一時期は資産が初期資産を下回っている様子を，図 5 に示す。
ものの，9 月以降は順調に利益が伸びていることが分かる。
また10月8日付近の大きな為替の変動では上昇，下降に合わせて大きく利益を上げており，GA による探索が良好に行えている。しかし米中の貿易問題に起因した8月29日のような急な下落にはあまり対応できていない。そのため提案手法のようなテクニカル分析
のみでの取引では，政治的な要因から生じた急な変化には対応しにくいと考えられる。
表2 最適解番号

役割値

図 4 学習期間における資産の変動（横軸：日付，左縦軸：為替相場，右縦軸：資産，青線：為替相場，赤線：資産）

図 6 5 分足のデータでの運用結果（横軸：日付，左縦軸：為替相場，右縦軸：資産，青線：為替相場，
赤線：資産）

次に，表 3 にデモ口座上での取引を分析したものを
図 5 検証期間での資産の変動（横軸：日付，左縦軸： 示す。これを見ると勝率は約 50％になっている。しか
為替相場，右縦軸：資産，青線：為替相場，赤 しプロフィットファクターを見ると利益が損失の約 2倍になっていることが分かる。このことから損失許容線：資産）幅と利益確定幅の探索が良好に行えており，損失を減

弓削商船高等専門学校

紀要

らし利益が増えるようなタイミングで取引を行えていると考えられる。ところで，リカバリーファクターは1.960 とあまり良くない数値になっている。しかし，提案手法を５年間運用した場合，最大ドローダウンが変わらず利益を同じだけ得られたと仮定するとリカバリ
ーファクターは約 40 となり，あくまで目安ではあるが安定した取引ができていると考えられる。

表3 リアルタイム取引の評価
評価項目

運用結果

損益

60,840

利益

129,790

損失

68,950

勝ち取引数

17

負け取引数

15

勝率

0.531

最大ドローダウン3.345

プロフィットファクター

1.882

リカバリーファクター

1.960

６. 結

言

70

第 46 号（令和 6 年）とにシミュレーションとデモ口座の２種類の環境において，自動取引プログラムによる外国為替の売買を行った。デモ口座上で提案手法を運用した結果，年利に換算すると約 25％と大幅な利益を得られた。リカバリ
ーファクターで算出されるリスクに対する頑強さにおいても良好な結果が得られた。そのため当初の目的であった長期で安定した資産運用に提案手法が有効であると示せた。
今後の課題として売買ルールに RSI 以外のテクニカ
ル指標を増やす検討や，ユーロと米国ドルの通貨ペアなど異なる通貨ペアによる取引の検討を行っていきた
い。
参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]

本研究では，機械学習により FX における売買ルー
ルのパラメータを最適化させる自動取引システムを自 [5]作した。具体的には，急激な株価変動に対してもある [6]程度頑強で，かつ最も収益が得られる売買ルールを，GA を用いて構築した。そして，その売買ルールをも

坂上啓：N700 系新幹線電車とその省エネルギー効果について, 精密工学会誌, Vol.76, No.1,
pp.91-95, 2010.
原武史・藤田広志・津坂昌利・澤田 道人：胸部 X
線 CT 画像のスライス面の自動分類 遺伝的アルゴリズムを用いた方法， 医用画像情報学会雑誌,
Vol.11, No.3, pp.41-45, 1994.
L.J.Eshleman and J.D.Schaffer：Real-Coded
Genetic Algorithms and Interval-Schemata,Foundations of Genetic Algorithms, pp.187–
202, 1993.
佐藤浩・小野功・小林重信：遺伝的アルゴリズム
における世代交代モデルの提案と評価， 人口知
能学会，Vol.12, No.5, pp.82-92, 1996.
オアンダ社, https://www.oanda.jp
樋口隆英・筒井茂義・山村雅幸：実数値 GA におけるシンプレクス交叉の提案, 人工知能学会論文誌, Vol.16, No.1, 2001.

71

二輪倒立振子型移動体の走行および姿勢制御に関するアルゴリズムの考察
徳田 誠*・山本 美奈子**

Algorithm Considerations about Traveling and Attitude
Control of The Inverted Pendulum Robots with Two Wheels
Makoto TOKUDA* , Minako YAMAMOTO**
Abstract
In an area of software manufactures, the functional designs are carried out in advance. However,products implemented programs might not behave as planned because of the external factors. In thiscase, to bridge the gap between ideal and reality, problem-solving abilities and problem-finding abilities
based on try and error, or data analysis are required. The hands-on experience is then very important forengineers to improve these abilities. On the other hands, in order to reach this stage, it is necessary tohave extensive knowledge such as mechanical engineering, electrical engineering, electronic engineering,hardware, and various material processing. Therefore, such environment cannot be easily obtained.
In this study, “Development of algorithm about traveling and attitude control of the inverted pendulum
robots with two wheels” is tackled with LEGO Mindstorms NXT. In particular, traveling functions suchas the line-trace and the angle control are employed, and also the auxiliary function to prevent falls by
seesaw is implemented.

１．緒

言および改良といったPDCAの工程を繰り返し経験することで，実践的な プログラミング技術の習得が期待でプログラミングによるものづくりでは，事前に機能 きる。
設計を行うが，製品にプログラムを実装して動かしてそこで，本研究では，NXT を用いた二輪倒立振子型
みると外的要因などにより振る舞いが思い通りにいか 移動体の走行および姿勢制御に関するアルゴリズムのないことがある。この場合，理想と現実とのギャップ 開発に取り組む。移動体の大まかな仕様は次のとおりを解消するため，データ解析や試行錯誤などに基づく である。
問題発見力や問題解決力が必要となる。技術者には，⚫ 光センサやジャイロセンサなどのセンサ類を有これらの能力を磨く実践的な体験が非常に重要である
する。
が，この段階に至るまでには，機械工学や電気電子工⚫ 2 つのタイヤを駆動させるためのサーボモータが学といったハードウェアに関する幅広い知識が必要だ
装着されている。
ったり，様々な加工を経る必要があったりするため，⚫ 倒立機能[2]をもっている。
手軽にはこのような環境は得られない。
⚫ 初期状態では走行機能はない。
ところで，LEGO Mindstorms NXT[1]（以下，NXT） また，この取り組みにおける目標を次に挙げる。
というロボティクス教材がある。これは，ものづくり⚫ ライントレース（線に沿った走行）や角度制御をの工程のうち，ソフトウェア開発とそれをハードウェ
行う走行機能を付加する。
アへ組み込む部分だけを手軽に経験できる教材として⚫ 障害物による転倒を防止する倒立補助機能を実小学校から企業における新人教育まで幅広く活用され装する。
ている。NXT を利用して，設計，開発，実験，評価， 作成したアルゴリズムは，障害物の走行成功率や*情報工学科**専攻科生産システム工学専攻修了生

令和 5 年 11 月 30 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要

Bluetooth によって取得したデータに基づいて定量的に評価され，結果に応じて成果物に改良が加えられる。
２．開発環境２．１ 移動体とコース
本取り組みで使用した移動体を図１に示す。大きさ
は，縦 25.0cm，幅 18.5cm，奥行 13.5cm（尻尾を畳んだ場合）である。移動体の仕様および素材は参考文献[2]に基づいており，NXT で制作されている。NXT はセンサ類が豊富であり，ものづくりの教材に適している。移動体に搭載したセンサおよびモータを表１に示す。また，初期プログラムでは倒立機能のみ実装されており，走行はできない。さらに，この倒立機能だけ
では，路面上の段差や傾斜に対応できず転倒する場合があり，転倒すると自力で倒立状態に復帰することはできない。したがって，本研究では，この移動体に倒立機能の補償器ならびに走行機能を実装する。

図１ 移動体（二輪と尻尾による 3 点倒立の様子）

この他の仕様として，電源は単三電池 6 本を使用しているが，表１で述べたセンサやモータの動作精度は，電池の電圧値によって変わる。電圧値が高いほど，センサはコースの細かなしわや外乱光に対して敏感に反応する。そして，モータは PWM 出力値の細かな変化に対応し，急停止することも可能である。反対に，電圧値が低いと，モータの馬力は小さくなり，段差を上りにくくなる。そのため，走行させる前に適当な電圧値であるか確認する必要がある。また，Bluetooth を内蔵しているため，Bluetooth のドングルとして Abe
UB22S を使用する。コースは白い布に幅 20mm の黒い線が描かれている。その上に障害物として後述する
シーソーを設置する。

72

第 46 号（令和 6 年）

表１ 搭載したセンサとモータ
名称（搭載場所）

説明

超音波センサ（頭部）

超音波の発信から受信までの時間を基に，物体との距離[cm]を測る。距離は 0cm から 250cmまで測定できる。

光センサ（両輪間）

赤外線の反射具合で色の明暗を測定し，光センサ値として独自に算出された数値を返す。色が黒に近いほど，光センサ値は大きくなる。

タッチセンサ（左肩）

センサに搭載しているボタンが押されたかどうかを判断する。押された場合は 1 を，押されなかった場合は 0 を返す。

ジャイロセンサ（右肩）

移動体の角速度を測定する。
移動体を直立にしたときのジャイロセンサ値は各移動体によってやや異なる。

サーボモータ
（両輪と尻尾）モータの回転とその回転角の計測を行う。モータの回転速度は後述の PWM 出力値によって制御されている。

２．２ ソフトウェア
移動体の開発において使用したソフトウェアを表２に挙げる。また，プログラミング言語として，C 言語を用いた。これらの環境設定の詳細については，参考
文献[3]に記述されている。

表２ 使用ソフトウェア一覧
ソフトウェア名

用途

Eclipse

ソフトウェア開発環境とエディ
タとして使用する。

CygwinGNU の開発ツールをはじめとする UNIX ツールを Windows 上で動作させるために使用する。

NxtLogger

移動体のログ取得に使用する。

GNU Compiler
Collection

C 言語のコンパイルに使用する。

nxtOSEKNXT の実行環境として使用する。

73

二輪倒立振子型移動体の走行および姿勢制御に関するアルゴリズムの考察

３．要素技術表３ 入力値の説明
入力値

３．１ 姿勢制御
移動体は， 振子を逆さにした構造で重心は上部にある。それにより，常に上部が前後に不安定となるため，安定化させる制御が必要である。本研究では，基本的な姿勢制御を，参考文献[3]にある姿勢制御関数を使用することで実現している。これにより，平地の走行や軽度の衝撃であれば移動体の姿勢を安定化させることができる。しかし，段差や傾斜などの障害によっては，
この姿勢制御関数に対して補償器を付加する必要がある。姿勢制御関数は，図２のように 6 個の入力値を用いて両輪のモータに対する回転速度（PWM 出力値）を算出する。入力値と出力値について表３と表４に記
す。

前後進値

前後進するときの速度を設定する。前進する場合は正数，後進する
場合は負数を設定する。停止する場
合は，0 に設定する。

旋回値

旋回するときの速度を設定する。
右旋回する場合は正数，左旋回する
場合は負数を設定する。直進する場
合は，0 に設定する。

ジャイロセ
ンサ値

現在のジャイロセンサ値を代入する。姿勢制御関数はこの値をジャ
イロセンサ目標値に収束するよう両輪モータの PWM 出力値を調整
する。

ジャイロセ
ンサ目標値

収束させたいジャイロセンサ値を設定する。直立姿勢時のジャイロ
センサ値を目標値として設定する
ことで，その状態を保ちながら走行することが可能である。

モータ
回転角度

現在の左右モータの回転角度[deg]を入力する。

バッテリー
電圧

現在のバッテリー電圧値[mV]を
入力する。

前後進値
左モータ

旋回値

PWM 出力値

ジャイロセンサ値
姿勢制御関数
ジャイロセンサ目標値

モータ回転角度右モータ
PWM 出力値

バッテリー電圧図２ 姿勢制御関数の入出力値一覧

３．２ 走行３．２．１ PID 制御
PID 制御[4]とは，比例‐積分‐微分制御のことである。また，現在，過去，未来（予測値）の制御偏差（目標値と制御量の差分）に基づいて制御を行う最もポピ
ュラーな制御法である。PID 制御に含まれ 3 つのパラ
メータ𝐾𝑃（比例ゲイン），𝐾𝐼（積分ゲイン），𝐾𝐷（微分ゲイン）を適切に設定する必要がある。PID パラメー
タのチューニング手法として，様々な手法が提案されているが，今回は制御対象の物理モデルが正確にわからない場合に有効な限界感度法[5]を用いた。
コースを走行するにあたってPID 制御を採用した要素技術として，ラインに沿って走行するライントレー
ス走行と移動体を目標方向に向かって走行させる角度
制御走行の 2 つがあり，これらについて述べる。

説明

表４ 出力値の説明
出力値

説明

左モータ
PWM 出力値

サーボモータの回転速度を設定する。値は姿勢制御関数によって与えられるが，直接設定することもできる。値の範囲は-100 から
100 までである。

右モータ
PWM 出力値

３．２．２ ライントレース走行
ライントレースとは，コースに描かれたラインを読
み取り，ラインに沿って走行することである。今回，ラインの読み取りには光センサによる路面の明るさ（輝度）を用いた。厳密には，黒色で描かれたラインと白地とのエッジ（境界部分）に沿ってトレースが行われる。ここで，白と黒のエッジにおける輝度をしきい値と設定する。読み取った光センサ値は，PID 制
御によって移動体の旋回値の決定に利用される。なお，
本研究では，黒線の右側のエッジをトレースするよう実装した。この場合，移動体はラインの左側に移動してしまうと，ラインを見失ってしまい，ライントレー

弓削商船高等専門学校

紀要

第 46 号（令和 6 年）

74

ス走行ができなくなる。
３．２．３ 角度制御走行
角度制御走行とは，移動体の走行方向を指定の絶対角度に制御しながら走行させることである。そのため，コース上にラインがなくても所望の方向への移動が可能となる。プログラム上では旋回値を 0 にすることで直進走行になるが，実際には徐々に旋回してしまう。
これは，サーボモータの製造精度や部品の摩耗などにより，同じ値に設定しても両輪で実際の回転角速度にわずかながら違いが生じるためと考えられる。したがって，正確に直進走行をさせるためには角度制御のような工夫が必要である。本研究では，角度制御を行う
ための制御手法としてPID 制御を用いており，
目標値，操作量，制御量は，それぞれ指定の絶対角度，旋回値，現在の移動体の走行方向である。ただし，移動体の走
行方向や指定の絶対角度については，後述の自己位置推定によって算出される推定値である。

図３ シーソーの概観

図４ 走行コース

４．２ 走行目標とアルゴリズム
３．２．４ 自己位置推定
シーソーの走行目標とそれを実現するためのアルゴ
自己位置推定とは，走行中の移動体の座標位置と走 リズムについて述べる。走行目標は，シーソー上にお行方向を計算によって推定する手法である。自己位置 いて移動体を前後進させることによって，板の終点をを求めるにあたって，各車輪のサーボモータの回転角 路面に接地，始点を接地，終点を接地の順に行ってか度を用いる。ただし，車輪の滑りを考えていないこと らシーソーを下りることである。ただし，この間，移や，各モータの性能の違いにより推定値の誤差が蓄積 動体は路面に接触してはならない。表５に移動体の振される。このことから，正確な位置座標が既知の地点 る舞いを示す。また，開発した走行アルゴリズムは，において，自己位置推定によって算出される位置座標 表６の走行設定とモード切り替え位置に基づいて，以に修正を行うことが有効である。
下の走行モード(1)～(7)の順に実行される。
(1) シーソーに上がると同時に，シーソーに接触した
４． 適用事例
ことを衝撃で検知し，走行モードを切り替える。
(2) シーソーの支点（表５中の赤丸）を越えると，シ
姿勢制御，ライントレース走行，角度制御走行など
ーソーの傾きが急に下りになるため，行き過ぎなを組み合わせ，実際に障害物の攻略を行った。具体的
いよう自己位置推定を用いてシーソー上の走行な障害物としては，比較的難度の高いシーソーの攻略
距離を計測する。始点から 260mm まで走行したに取り組み， そのアルゴリズムと結果について述べる。
らシーソーを下るモードに切り替える。
(3) 減速して進み，途中でシーソーの傾きが下りに切
４．１ シーソーの形状とコース
り替わると，終点接地が完了する。シーソーの傾
シーソーの概観を図３に示す。シーソーは，長さきが下りに変化した直後に後進を行うモードに480mm，幅 300mm，厚さ 14mm の木製合板ででき切り替える。
ている。支点となる軸は，図中における板の右側から (4) 後進する際は角度制御を用いて直進走行を行う。
200mm の位置に取り付けてある。また，トレース用
ライントレース走行を行わない理由として，光セのラインとして幅20mmの黒色の紙テープが貼られてンサが移動体の中心よりも前方に取り付けられいる。次に，走行コースを図４に示す。黒い点線の枠ていることが挙げられる。前進するときは，これはシーソーの土台と同じ寸法であり，ここにシーソー
からトレースするラインを読み取ってから旋回が設置される。
値を算出できるが，後進するときは，移動体がすでに通過した後の黒線を光センサが感知することになるため，うまくラインをトレースできない。
後進する速度は，往路と同様に始点から 351mm

二輪倒立振子型移動体の走行および姿勢制御に関するアルゴリズムの考察(5)の位置で低下させる。そして，始点から 80mmのところまで後進し，シーソーの始点が接地した
直後に，前進するモードに切り替える。
始点接地が発生すると，急激なジャイロセンサ値 (6)の変化で移動体が転倒しないようにするため，自動的に急ブレーキがかかる。これにより，多少ラ (7)インから外れてしまうことがあり，始点接地後，移動体は黒線の左右どちら側にいるかわからない。そこで，始点から 351mm までは角度制御走行を行う。
ライントレース走行をしつつ，移動体が路面に着地した時の衝撃に備えて低速でシーソーを下る。
シーソーから下りると，自己位置の修正を行う。

表５ シーソー走行時の振る舞い
区分

振る舞い

シーソー支点
（1）

（2）

（3）

往路 1

（4）

（4）

終点接地

復路

（5）

（6）

（7）

往路 2

自己位置修正始点接地

表６ 走行設定とモード切り替え位置
走法

速度

走法

速度

切り替え位置[mm]（始点からの距離）

往路１

ライントレース

通常

ライントレース

低速

260

復路

角度制御

通常

角度制御

低速

351

往路２

角度制御

通常

ライントレース

低速

351

区分

75

前半

後半

上記の走行アルゴリズムでは，自己位置推定による移 で衝撃を検出してからでは移動体の姿勢制御が間に合動距離に基づいて走行モードの切り替えを行っている。わず，急発進，シーソーからの落下，移動体の転倒なシーソーは急激に傾きを変えるため，ジャイロセンサ どが起きる。試走として，スタンバイ時の電圧値を約弓削商船高等専門学校

紀要76

第 46 号（令和 6 年）

88[mV]に調整し，モード(3)から(4)，モード(4)から(5) 下の 3 点だった。
での前後進の切り替えをジャイロセンサ値で行ったと⚫ モード(3)で終点接地せずに(4)にモードが切り替
ころ，図５のような結果になった。
わった（計 8 回）。
⚫ 後進時に脱輪して転倒した（計 3 回）。
⚫ モード(1)でシーソーの段差を検知した後，転倒した（計 2 回）。
終点接地せずにモードが切り替わった要因は，傾斜が大きいシーソー上を，移動体がバランスを維持するた
めに前後進を繰り返したために，移動距離の推定誤差が大きくなったためと考えられる。
５．結

図５ 走行モードをジャイロセンサ値で切り替えた場
合図中の走行モードの番号は，上述の(1)～(7)に対応している。図５では，モード(3)から(4)への切り替えは成功しているが，ジャイロセンサ値が収束しないまま前後
進の切り替えをしたため， シーソーから下りる際に転倒した。
この問題を解決するため，シーソーの傾きの変化に伴って大きな衝撃が起こる位置座標の直前で移動距離に基づいて走行モードを切り替えた。これにより，図６のように姿勢を維持することが可能になった。

言本研究では，二輪倒立振子型移動体に走行機能や倒立を補助する機能を実装し，障害物であるシーソーを乗り越えるアルゴリズムを構築した。そして，障害物の走行成功率や Bluetooth を通して取得したデータによって成果物の性能評価を行った。シーソーを走破するにあたって必要な PDCA 工程は，以下のとおりである。
Plan ：目標を達成するための走行，および倒立の補助に関する機能の立案
Do：設計内容や改善案に沿ったプログラミング
Check ：確率やデータに基づく攻略動作の性能評価
Act ：評価結果を参考にした問題点の洗い出しと解決策の提案
この工程を経た結果，走行機能や，シーソーを走行するにあたって必要な補助機能を実装することができた。
また，シーソーの大まかな走行成功率は 74%であることを確認した。今後の課題として，シーソーの成功率の向上や，電圧と成功率の関係に関する考察に取り組
みたい。
参考文献
[1]
[2]

図６ 走行モードを推定した移動距離で切り替えた場 [3]合[4]
また，スタンバイ時の電圧値を約 90[mV]から約 [5]87[mV]の間に設定し，シーソーの走行アルゴリズムを
50 回実走した結果，37 回完走できたため，おおよその成功率は 74%であることがわかった。失敗の内訳は以LEGO.com エデュケーション，
https://education.
lego.com/ja-jp/
ET ソフトウェアロボットコンテスト 2014 競技
規 約 ， https://docs.etrobo.jp/rules/2014/ETRC
2014_platform_1.0.0.pdf
nxtOSEK: インストール方法，https://lejos-osek.
sourceforge.net/jp/
山本，加藤：PID 制御の基礎と応用，朝倉書店，
1997 年
ET ロボコンではじめるシステム制御（4）：滑らかで安定したライントレースを実現する (1/2)，
https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1007/
26/news083.html

77

アーティキュレーションを保証する海事英語
教育・研究を目指したデータ駆動型学習教材の開発と運用に関する提案―令和４年度校長裁量経費研究報告書―
山本 健太*A Proposal for the Development and Operation of
Data-Driven Learning Materials Aimed at Maritime English
Education and Research to Ensure Articulation―Research Report on the Discretionary Budget for the School Principal
for the Fiscal Year Reiwa 4―
Kenta Yamamoto*
Abstract
In maritime English education and research so far, the materials used have often relied on theknowledge and introspection of instructors and researchers. Therefore, it is difficult to claim a high levelof reliability and accuracy based on the accumulated large amount of language data. This situation could
pose a significant disadvantage, especially considering Japan's reliance on maritime transportation for alarge portion of its import and export activities. To address this and to aim for the development of efficientmaritime personnel to support future trade, this study conducts foundational research to develop andimplement maritime English teaching materials that are both quantitatively and qualitatively robust,
ensuring articulation.
１．緒言

これまでの海事英語教育・研究において、その資料として使用されてきたのは，指導者や研究者の知識と内省によるものが多いため、蓄積された多量の言語データに基づく信頼性と正確さを有しているとは言い難い。データサイエンスの考え方が主流になって久しい昨今、このように大部分を経験値に依存する教育・研究の遂行は、今後さらに加速していく
国際化の激流の中で、現場の船員として即応性を求められる優秀な海事人材の育成を失速させる可能性がある。よって、量、質ともに充実した言語データに基づく教育と研究が、日本の海事人材の育成において急務であると考えられる。
このような現状に鑑み、データに基づく海事英語
教育を目指すにあたり、重要な考え方が二点ある。
すなわち、データ駆動型学習と、アーティキュレー
ションという概念である。データ駆動型学習とは、*総合教育科

量、質ともに充実した信頼性のある大規模な言語データをもとに構築され、学習者が自らの問題意識と達成すべき課題に主体的に取り組めるよう綿密にデザインされた学習方法、並びにその教材である。これは本研究の問題意識の核であり、この考えに基づいた教育研究を行うことによって、商船高専における海事英語教育の質的向上が期待できるはずである。
次に、アーティキュレーションとは、簡潔に言えば、教育期間内外での連携を意味する。すなわち、商船
高専の本科並びに専攻科まで一貫して連続性を有す
る英語教育、そして、商船高専間、または本科並びに専攻科卒業後でも、必要に応じて学習を継続できるプラットフォームの開発を目指すことを指す。
ここまで、データに基づく言語教育の重要性と、それを達成するための理論的枠組みとして、データ駆動型学習という考え方と、アーティキュレーショ
ンの保証という考え方について述べてきた。本研究では、これらを二本柱として、商船高専における海令和 5 年 11 月 28 日受理

弓削商船高等専門学校

紀要78

第 46 号(令和 6 年）

事英語教育の現状を打開し、山積している教育研究 び日本の海運事情と船員養成に関する包括的な現状の課題解決を目指すため、その足掛かりとなる基礎 と課題に関して、文献調査を予定している。
研究を行うことを目的とし、データ駆動型学習の基盤となるコーパスのプロトタイプを構築した。
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JALSPEC

２．研究成果

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JALSPEC
データ駆動型学習の重要な考え方の一つは、海事
英語教育と研究に従事する教員にとって、指導上のゴール設定の手助けとなるような多量かつ良質な言語資料を蓄積していくことである。もう一つは、そ
JALSPECを 利用さ れる みなさ まへ
れらの資料、すなわち、教師の知識や経験則に依拠せず、指導上のゴールに設定できるようなファクトを用い、商船高専の学生が自学自習できるようなシステムの構築とその教材開発である。平たく言えば、
いつ、どんな場面でどのような語彙が使われるのかを明らかにし、それをオーセンティックな実務環境を想定した UI に実装することにより、良質な学習及び自律学習を可能にすることである。
これらを目指しながら、筆者が以前構築した図 1に 示 す JALSPEC(Japanese Learner’s Speech
図 1 JALSPEC のログイン画面
Corpus)を参考に、必要な機能の実装を図っていったが、今回構築を目指すコーパスは現時点で書き言葉
コーパスでありながらも、最終的に教材化も視野に４．結言入れる必要があった。よって、雛形を構築していく
よりも、すでに利用可能な既製コーパスを雛形とす
本研究では，商船高専における海事英語教育研究
るほうが効率的かつ生産的であることがわかった。 に資するような、アーティキュレーションを保証す
上記の経緯により、現時点では STCW 条約の条文 るデータ駆動型学習教材の開発と運用を目指し、そ等を収録しているのみであり、コンコーダンスの検 の足掛かりとなるプロトタイプコーパスの構築を行索機能と、指導上有益と思われる共起関係の絞り込 なった。研究者が自ら構築を目指していたが、必要みのみであるが、web 上で利用可能なサブスクリプ な機能の実装やその他コストを踏まえ、web 上で利ションサービスである Sketch Engine が最適なプラ 用可能な Sketch Engine を用いることに落ち着いた。
ットフォームであり、高いユーザビリティを有して 十分なユーザビリティを有し、今後の教材化の見立いる。よって、これを参考にしながら教材化の見立 ても立ちつつあるが、研究目的達成のための十分なてを立てていくことが可能であることが分かった。 データがまだ収録されていない。今後、到達度尺度としての Can-Do リストの作成と試験的運用、海運
3．今後の課題
事情と船員養成に関する包括的な現状と課題に関して、文献調査を予定している。同時並行でコーパス
本プロトタイプの構築は行ったが、研究目的達成 サイズも拡大していく予定である。
のための十分なデータがまだ収録されていない。現在、海技試験対策に有用な語彙の選定と収録を行な謝辞っているところである。また、船内でのコミュニケーションや管制官とのやりとりなど、研究者が立ち
本研究は，「令和 4 年度校長裁量経費」の助成を受入ってデータ収集することができない部分に関して けて実施された。ここに謝意を表する。
は、方法論が未検討の状態である。今後、本研究独自のコーパスをビルドする作業と、データ駆動型学
参考文献
習の運用に向けたカリキュラムの整備、到達度尺度としての Can-Do リストの作成と試験的運用、およ [1] 石澤 徹, "英語母語話者による日本語特殊拍Japanese Learners' Speech Corpus

JA LSPECは、 「 日本語学習者の音声コ ーパス （ Japanese Learners’Speech Corpus） 」 の略で、 現在、 ペルシ ャ 語、 ヒ ン ディ ー語、 中国

語、 韓国語、 タ イ 語、 テルグ語、 ロ シ ア 語、 ポーラ ン ド 語、 デン マーク 語を 母語と する 4 7 名の日本語学習者の短文読み上げデータ を 公開
し て いま す。 ま た、 ロ ールプ レ イ 、 自己紹介、 ス ト ーリ ーテ リ ン グのデータ も 公開に向けて 準備中で す。

ロ グイ ン【 JALSPECの利用にあたっ て】

JA LSPECは教育・ 学術研究を 目的と する 場合のみ利用可能で す。 利用にはア カ ウン ト 登録が必要と な り ま す。 本コ ーパス を 利用し て 調
査・ 研究を 行う 場合、 必ずJA LSPECを 利用し たこ と を 明記し てく ださ い。

ア カ ウン ト を お持ち で ない方は、 以下の「 ア カ ウン ト を 作成する 」 から 登録を 行っ てく ださ い。

ア カ ウン ト を 作成する

【 JALSPECの特徴】

短文読み上げの課題文には生成が困難な 音声的特徴が含ま れており 、 母語間の比較が可能で す。 （ 特殊拍、 有声音と 無声音の区別、
否定疑問文の文末イ ン ト ネーシ ョ ンパタ ーン の使い分けな ど ）それぞれのタ ス ク の文字化データ に加え、 音声データ も 提供し ま す。 ま た、 それぞれのKW IC検索機能も 実装を 目指し ていま す。
運用能力の異な る 4 つのタ スク （ 短文読み上げ、 自己紹介、 ロ ールプ レ イ 、 ス ト ーリ ーテ リ ン グ） のデータ を 有し て いま す。

学習者のデータ には年齢、 国籍、 母語、 母語と 日本語の他に話せる 言語、 日本語レ ベル、 日本語学習歴、 日本滞在歴、 日本内外での学習期間、 日本語の主な 使用場面を タ グ付けし て いま す。

プ ロ ジェ ク ト 名： 日本語学習者の音声コ ーパスの構築
プ ロ ジェ ク ト メ ンバー：

金愛蘭（ 日本大学） ・ 李 在鉉（ 広島大学） ・ 榎本 優華子（ 広島大学） ・ 山本健太（ 広島商船高等専門学校）
科学研究費：

日本学術振興会科学研究費助成事業・ 基盤研究(B)「 アーティ キュ レ ーシ ョ ン を 保証する 言語能力ア セス メ ン ト 実施支援シス テムの構築」 （ 研究代表者： 渡部倫子, 平成2 5 ～2 8 年度, 課題番号: 2 5 2 8 4 0 9 6 ） の研究成果の一部です。

日本学術振興会科学研究費助成事業・ 基盤研究(B)「 海外日本語学習者音声アーカ イ ブ の構築・ 分析と W EB韻律学習支援ツ ール開発」 （ 研究代表者： 林良子, 平成2 9 ～令和2 年度, 課題番号: 1 7 H 0 2 3 5 2 ） の研究成果の一部で す。

アーティキュレーションを保証する海事英語教育・研究を目指した
データ駆動型学習教材の開発と運用に関する提案―令和４年度校長裁量経費研究報告書―の知覚", 中国四国教育学会 教育学研究ジャーナル, 第 8 号, 2011, pp. 21-30.
[2] 内田 照久, "中国人日本語学習者における長音と促音の聴覚的認知の特徴", 教育心理学
研究, 41 巻, 第 4 号, 1993, pp. 414-423.
[3] 杉本 昌弘, "海技試験英語問題のコーパス分
析", 大島商船高等専門学校紀要, 第 44 号,
2011, pp. 1-5.
[4] 水島 祐人, "フォーミュラと海事英語語彙指導-『IMO 標準海事通信用語集』中の 3 語連
鎖を例として- ", 海技教育機構論文集, 第 12号, 2021[5] 山田 恒夫, "アメリカ英語話者による日本語
短母音・長母音・促音の学習 : 第 2 言語音声
学習の基礎研究と教材開発に関わる諸問題(メディア教材の構造と利用に関する基礎的研究) ", 放送大学研究報告, 第 99 号, 1997,
pp. 63-71.
[6] Kenta Y., Jaehyeon Yi., Tatsuo T.
“Developing Prototype of a Speech Corpus
for Assisting Language Learning”, 15th
International Symposium on Advances inTechnology Education (ISATE2022)

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