設計するということ - ありそうでないもの

トヨタのTNGAとTCP/IPの共通点
生物における階層化
モジュール化について

トヨタのTNGAとTCP/IPの共通点

　2015年5月2・9日合併号の週刊東洋経済のトヨタ特集を読んでいる。トヨタの自動車設計についての新しい構想「TNGA」（「トヨタ・ニュー・グローバル・アーキテクチャー」の略）が紹介されている。これは車を作るときにプラットホーム、エンジン、トランスミッションなどの基本部分はどの車種でもなるべく共通にし、一方で外観や内装については色々なニーズに対応できるようバリエーションを豊富にする、という設計思想だ。これは「表面は多様に、中はシンプルに」という風にまとめることもできる。今回の設計思想の転換によって、開発リソースは20%削減され、浮いた分のリソースは先行開発や商品力強化に回すということらしい。TNGAの成果の第1号は4代目となる新型プリウスだ。

　読んでいてふと気付いた。TNGAのこの設計思想、コンピュータによる通信プロトコルのモデルであるTCP/IP（あるいはOSI参照モデル）と発想が同じなのだ。つまり土台となる部分はシンプルな構造で統一し、その上に乗ってくる部分はいくらでもバリエーションを広げられるという意味で。

　OSI参照モデルでは、コンピュータによる通信を7つの階層にわけて考える。

第7層　アプリケーション層

第6層　プレゼンテーション層

第5層　セッション層

第4層　トランスポート層

第3層　ネットワーク層

第2層　データリンク層

第1層　物理層

　端末内のアプリケーション層におけるあらゆる処理は、どこの企業の作ったアプリでも、階層が下に下がるにつれて表現や形式が変化し、一番下の階層（物理層）ではみんな同じ、0と1の電気信号で表現されることになる。そこを世界全体で共通化したからこそ、インターネットはインターネットとして世界共通で機能することができている。これから先も色々なアプリなりソフトなりが色々な会社から出てくるだろう。しかしどれも一番下の部分は共通だ。そこを守りさえすれば何でもありだ。すべて同じ階層で処理するのではなく、いくつかの階層にわけて処理を行う「階層化」の意義がそこにある。

生物における階層化

　階層化といえば生物がそうで、ヒトの本質は遺伝子でみればATGCの4つの塩基の組み合わせにすぎない。その4つの塩基の並び方によってアミノ酸の種類が指定され、それによってタンパク質の種類が指定され、さらにそれがどう折りたたまれるか（「フォールディング」）によって構造が変わり、構造の違いは機能の多様性を生み出す。その点では折り紙と同じだ。髪の形はすべて正方形だが、どう折るかによってできあがるものは違ってくる。そういうしかたで、生命は実質的にほぼ無限といえる数の組み合わせの個性を獲得している。これは生物のタンパク質に関する階層性だ。別のレベルでは細胞から生態系に至る間にも階層性がある。

細胞→組織→器官→器官系→個体→群れ→生態系

モジュール化について

　TNGAにしろOSI参照モデルにせよ、あるいはDNAにしろ、これらに共通する「階層化」という設計思想の代名詞ともいえる例として、ハードウェアの設計思想である「モジュール化」（modularization）がある。1980年代にIBMが打ち出したパソコンの規格を世界中の企業が採用し、それに沿って開発を行うことで、モジュールの性能が飛躍的に向上した。ただしモジュール化の場合、システムの構成要素の数が多いために、いくつかの細かい部品を「モジュール」という単位でひとつにまとめて標準化を行うことで、システムの複雑さを軽減するというところが中心であったのに対して、TCP/IPは上位階層における多様性を担保するために下位階層の構造をシンプルにするというところが両者で少し異なる。

　「見える部分は多様に、見えない部分はシンプルに」とも言える。そういう形で多様性を確保するというのは、工学（engineering）における設計思想というにとどまらず、社会を維持し、発展させるための思想と考えてもいいかもしれない。

たとえば企業であれば、最下層に来るのは「経営理念」、或いは「常識」ということになるだろう。そこが全社員で共有されていて初めて、組織は全体として機能する。もしそこが共有できていなければ、統率の取れていない軍隊や、何のルールもなく雑然と本が並べられた図書館、積み上がっただけの建材、或いはスクランブル交差点を歩く群衆のように、組織は組織でなく、ただの人の集まりに過ぎない。

「形式は機能に従う」（Form follows function.）*1と言われる。果たしてトヨタのTNGAは、この形式でいい機能を発揮するだろうか。HVやFCV（Fuel Cell Vehicle：燃料電池自動車）の開発と販売をめぐる今後の動向が気になる。

　FCVといえば昨年12月14日、トヨタは一般向けのFCVとして「MIRAI」の発売を開始した。700気圧の高圧タンク2本に圧縮して詰め込んだ気体の水素をエネルギー源として利用する。タンクの重さは合計5kg。基本仕様は以下の通り。

価格：税込み723万6000円。うち約200万円は国への補助金申請が可能。

エネルギー源：水素

水素充填時間：約3分

航続距離：650km（JC08モード*2によるトヨタ測定値）←つまり1回の充填で650kmの走行が可能

車両重量：1850kg

最高速度：175km/h

モーター最大出力：113kW

モーター最大トルク：335N･m

耐寒性：マイナス30℃からでも始動可能

カラー：6色

搭乗人員：4人

トランク：大型のスーツケースを収納可能

（出典：Newton2015年2月号p.29より）

　もし現在のトヨタの成長を制約する要因が「デザイン」にあるのだとしたら、下の階層でいかに部品の改良を続けても、伸び悩むことになるだろう。反対にデザインはそれほど問題でなく、走りの性能や燃費など、部品に起因する要素が問題なのだとしたら、下の階層における技術進歩がボトルネックになるのだろう。私個人はデザインを変えた方がいいのではないかと思う。部品で競争していると、中国や韓国を筆頭とするアジア諸国にどんどん代替されていくのではないかと思われるためだ。東洋経済の中でも指摘されていたが、買いたいと思うデザインの車がトヨタから出ないというのが私の率直な気持ちだ。もっともそれはトヨタに限らず、私は国産メーカーの車はどれもデザインが好きになれないわけだが。

【参考】

水素社会やFCVについての詳細は