持続可能な循環型システムエンジニアリング

Core Concepts

システムエンジニアリングの慣行を改善し、システムの持続可能性を高めるための新しいパラダイムとして、循環型システムエンジニアリングを提案する。

Abstract

本論文では、循環型システムエンジニアリングという新しいパラダイムを提案している。従来のシステムエンジニアリングは持続可能性に欠けていたが、循環型システムエンジニアリングは、システムの設計、開発、運用、保守、廃棄の各段階において、持続可能性を第一の原則とする。
具体的には以下の2つの原則に基づいている:

エンド・ツー・エンドの持続可能性: システムエンジニアリングプロセス全体を通して、持続可能性を評価し、機能的・非機能的特性との最適なトレードオフを見出す。

二重の持続可能性: 開発したシステムの持続可能性だけでなく、使用する開発手法自体の持続可能性も重要である。

これらの原則に基づき、循環型システムエンジニアリングは、物理的価値(原材料、エネルギー、部品など)と仮想的価値(ソフトウェア、設計文書、AIモデルなど)の両方を循環させ、複数のライフサイクルにわたって価値を維持することを目指す。
また、循環型システムエンジニアリングの成熟度レベルと、それに向けた3つの戦略(運用効率重視、持続可能性重視、反復的漸進的)についても述べている。
最後に、循環型システムエンジニアリングの実現に向けた課題と研究機会として、プロセス手法、持続可能性の評価と最適化、デジタル技術の活用などが挙げられている。

Stats

製造業は世界のエネルギー消費の約3分の1を占め、CO2排出量の36%を占める。
ICTセクターは現在世界のCO2排出量の2-4%を占めているが、2040年までに14%に増加する見込み。
廃棄電気電子機器(e-waste)は最も急速に増加しているごみの種類の1つである。

Quotes

"持続可能な開発とは、現在の世代のニーズを満たしつつ、将来世代のニーズを損なわないような開発である。"
"システムエンジニアリングは、技術的(長期的な使用)、経済的(財務的な実現可能性)、環境的(環境への影響の低減)、社会的(効用の向上)の4つの持続可能性の側面を十分に満たしていない。"

Key Insights Distilled From

Circular Systems Engineering

by Istvan David... at arxiv.org 04-22-2024

https://arxiv.org/pdf/2306.17808.pdf

Deeper Inquiries

循環型システムエンジニアリングの実現には、どのようなステークホルダーの関与が必要か?

循環型システムエンジニアリングの実現には、以下のようなステークホルダーの関与が必要です：

組織のリーダーシップ: 組織のトップリーダーシップが循環型システムエンジニアリングの原則を受け入れ、推進することが重要です。組織の方針や戦略がサステナビリティを重視し、循環経済の実践を支援することが必要です。

エンジニアリングチーム: エンジニアリングチームは、循環型システムエンジニアリングの原則を理解し、実践するためのスキルと知識を持つ必要があります。持続可能性を考慮した設計やプロセス改善を行うことが求められます。

サプライヤーとパートナー: サプライヤーやパートナーも循環型システムエンジニアリングに協力する必要があります。持続可能な素材やプロセスを導入し、循環経済に貢献することが重要です。

政府機関と規制当局: 政府機関や規制当局の支援と規制が、循環型システムエンジニアリングの普及と実践を促進する上で重要です。持続可能なイノベーションを奨励し、環境への影響を最小限に抑えるための枠組みを整備する必要があります。

循環型システムエンジニアリングの原則を、既存の製品開発プロセスにどのように組み込むことができるか?

循環型システムエンジニアリングの原則を既存の製品開発プロセスに組み込むためには、以下の手順を考慮することが重要です：

設計段階での持続可能性考慮: 製品の設計段階から持続可能性を考慮し、循環経済の原則に基づいた設計を行うことが重要です。素材の再利用や製品の再生を促進する設計を行うことで、製品の寿命を延ばし、廃棄物の削減に貢献します。

製造プロセスの最適化: 製造プロセスにおいても、エネルギー効率や廃棄物削減などの持続可能性を重視した改善を行うことが重要です。循環型システムエンジニアリングの原則に基づいた製造プロセスの最適化を行うことで、環境への負荷を軽減します。

製品のライフサイクル管理: 製品のライフサイクル全体を通じて持続可能性を考慮し、製品の使用後の再利用やリサイクルを促進することが重要です。製品の廃棄時に再利用可能な部品や素材を取り出すための設計やプロセスを導入することで、循環経済を実現します。

循環型システムエンジニアリングの実践が、社会や環境に与える影響はどのようなものが考えられるか?

循環型システムエンジニアリングの実践が社会や環境に与える影響は以下のようなものが考えられます：

環境への負荷の軽減: 循環型システムエンジニアリングにより、製品の寿命を延ばし、再利用やリサイクルを促進することで、廃棄物の削減や資源の効率的な利用が実珵されます。これにより、環境への負荷が軽減されます。

資源の持続可能な利用: 循環型システムエンジニアリングにより、資源の持続可能な利用が促進されます。再利用やリサイクルによって、資源の枯渇を防ぎ、環境への負荷を軽減することが可能となります。

社会へのポジティブな影響: 持続可能な製品やプロセスの採用により、社会全体にポジティブな影響がもたらされます。循環経済の推進により、雇用創出や地域経済の活性化など、社会的な側面にも良い影響が及ぶことが期待されます。