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2次元でも3次元でも、CADは設計検証に利用する

ひとことで「設計」といっても、それが意味する内容はさまざまである。大まかに分類すれば、何も無い状態からアイデアを形にしていくEngineering(エンジニアリング)と、すでにオリジナル(雛形)があって、その改良やバリエーションを作成するChangineering(チェンジニアリング)の2つになる。いずれの場合にせよ、そのプロセスを深く考えないまま、設計効率の向上や図面レスなどのうたい文句だけで3D CADを導入しても、その効果を実感するのは難しいだろう。

設計することとは

機械や商品、建造物の目的を明確にして、その目的を達成するために必要な目標値を設定し、具体的な方法を考えながら、形や構造、機構などを具現化していく、という手順はどのような設計にも共通である。

これらの過程で、3D CADがどうしても必要だという場面は無いことに注意してほしい。設計とは、仕様という目標値をどのように実現するかを考える行為であって、3D CADのコマンドをいたずらに操作することではないのだ。

設計の結果として「仕様」を満たしているか、常に検証され、非常に創造的な段階である構想設計から、小さな工夫を大量に伴う詳細設計の段階へと進められる。

「仕様」→「設計」→「検証」というプロセスは、それが3D CADを使用しても、2D CADを使用しても、もしくは紙と鉛筆であったとしても同じことである。


設計プロセスの基本サイクル。構想設計から詳細設計まで、何度も繰り返すことになる。


紙と鉛筆を使った手描きの場合では、それがドラフターだとしても「図形が描ける」だけであったが、2D CADを使用することによって、距離や角度などが「より正確な図形が描ける」ようになり、何よりコピーやカット&ペースト、変更や修正が簡単になった。そして3D CADでは、これらに「立体である」ことが加わっただけである。

体積情報を持つことで、質量計算(体積×密度)、重心計算、隙間測定、干渉チェックなどが可能になったし、作成されたデータは解析(固有振動数、応力、流動)や製造(NC、金型、治具)にも利用でき、非常に有用性は上がっている。

だからといって、3D CADを導入すれば設計の効率や品質が向上する、と考えるのは早計である。設計は「人」が行う作業であり、3D CADで可能になったことは仕様との検証作業をアシストしてくれる機能ばかりなのだ。

2次元図面はもう不要なのか

図面は立体形状を表現する手段の1つであると考えれば、寸法や注記を記載するために、あえて2次元図面を使うことも無い。図面レスにすれば、それらを作成する時間は短縮できるだろう。

しかし、これは図面の役割をどのように捉えるか、という問題である。3D CADを設計検証ツールと考えるならば、立体データがあるからといって、2次元図面は不要である、と考えるのは短絡的だ。


モデリング時の寸法を表示。簡単な形状だとしても、それは設計者が実際にチェックしたい寸法とは限らない。


図面にはもう1つ、設計検証した結果を記録するという役割がある。寸法にしても、単にモデリングした寸法を自動的に表示するのではなく、設計者として気になる部分をチェックした証拠として、寸法を記載しておくことが重要だ。


複雑なアセンブリの寸法を表示。図面レスにした場合、このデータから何を設計検証するのだろうか?



設計途中で隙間やレイアウトをチェックした証拠として、2次元図面に寸法を記載しておけば、検図も楽である。

3次元設計のウソ・ホント

設計プロセスから明らかなように、仕様があいまいな設計は設計にならない。このような状態で単にツールとして3D CADだけを導入しても、仕様が不明確なままでは適切な設計検証が行えないため、無意味なことだ。

手書きであれ、2D CADであれ、そして3D CADを使用しても、設計そのものの持つ意味自体が変わるわけではない。あくまでも、設計検証をアシストするツールが進化しているだけである。このように考えると、「3次元設計」という言葉にも少々問題がある。いくら素晴らしいツールで3次元データが完成したとしても、設計自体が改善するわけではなく、設計検証にうまく利用して、初めて効果が期待できるということだ。

今後は「3次元設計」ではなく、「3次元活用設計」と呼んでみてはどうだろう? 3D CADを導入しただけで全てが解決できるような誤解を解くことが、少しだけでもできるかもしれない。

(掲載:2007年3月)

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