CAD/設計InfoCAD/設計Info CADを利用して設計を行う際に必要なノウハウを紹介。

CAD/設計Infoのトップへ

少しの工夫で
試作コスト削減と部品納期短縮

試作時の実機検証は完全な最終製品をつくるための大切なプロセスの1つである。ただし、やみくもに試作品をつくり続けていてはコストやリードタイムに影響を招く。重要なのは、流用品などを見極めて本当に試作品として必要なものを見つけ出し、最小限にとどめることだ。

試作は
必要な部分だけ

詳細設計は机上検証や過去の経験からくるノウハウをもとに行うが、その設計理論が正しいかどうかを実機検証する必要がある。特にノウハウを持っていない新規構造を設計した場合、机上検証し切れない部分に対し複数の部品を作製して実機検証を行うことで、メカニズムを解析し最適構造を導き出す。しかし、試作部品を作製するには、量産時の数倍から数十倍のコストと時間がかかる。このため、限られた開発費と期間の中で、有効な実機検証の進め方に頭を悩ますことになる。

3Dデータを活用することで、少しでもこのような状態を解消できないだろうか。以下に、量産時に射出成形する部品に対し、試作時に切削加工で手配する場合を例に挙げて考えてみる。

まずは実機検証の計画を立て、その検証内容を明確にすること。次に手配が必要な部品と実機検証内容を照らし合わせ「その部品のどの部分が必要か」を確認したい。本来、機能上不要な形状で構成されている部品はないのだが、ここでは「実機検証に必要ない形状」に対して、加工しやすいように3Dモデルを簡略化する。切削加工する場合、強度上の問題がないのであれば、成形時に必要な肉盗み形状の抹消や補強のためのリブ形状を抹消したモデルをもとに加工することで、簡単に加工工数を削減することができる。

また、どのように加工すれば短納期で部品を仕上げられるかは加工担当者に相談するのが一番である。上記の手法で簡略化した3Dモデルをプリントアウトし、現場に足を運んでみるとよいだろう。試作時のように少量の部品を多種類作製する場合は、加工の段取りに時間がかかる。部品形状の隅部にR形状を追加、抹消したりするだけで、加工工程を減らすことができることもある。

他部署への相談事を
うまく進めるには

詳細設計を進めていくと、しばしば設計者自身では解決し難い問題が発生する。このような場合、他部門と協力ながら解決策を探すことになる。設計者としては、計画図を見ながら課題内容を説明し、その場で解決したいところである。しかし、開発段階では他部門の担当者は既に他機種の量産を受け持っていたり、多数の機種を掛け持ちしている場合も多く、タイムリーに相談することが難しい。

また、他者に適切なアドバイスを求める場合は「問題点」だけでなく、その問題点が発生している背景を伝える必要がある。しかし、詳細設計に移行すると検討内容が細分化されるため、おのおのの部品の関係や詳細な構造の検討内容を他者に明確に伝えるのには時間がかかる。せっかく、他部門と調整をつけて相談する場を設けたとしても、これらの説明に大半の時間を費やしてしまうことも多い。このように人から人に情報を伝達するのは一時的に効率が落ちてしまうが、これらを解消する方法はないであろうか。

情報伝達の手段として3Dデータを用いることは非常に有効であることは言うまでもないが、重要なのはそのタイミングである。例えば大物の成形部品は、その部品自身や周辺部品が確定した後、後工程部門にデータを見せて成形上の問題が発覚すると手戻りが大きい。詳細設計を進めるうえで少しでも不安要素のある部分は、部品形状がある程度見えてきた時点で、3Dデータを後工程部門に渡しておくべきだ。この時点では図面がないので、3Dモデルをプリントアウトし、その部品の機能や必要な寸法精度、不安に思う点などを簡単に書き込んで渡しておくとよい。

こうすることで成形時に部品精度が出にくいような部分を早い段階で見つけ出し、対策を打つことも可能であるし、後工程部門も空いた時間を見つけて事前検討をすることが可能になる。3D計画図を有効に用いることで、早い段階での情報伝達が可能になるのだ。

コスト見積もりの
矛盾を解消するために

構想設計段階で「各機能ブロックの品質を満足するための構造を検討し、それに見合ったコストを割り付ける」ということができれば、比較的容易に構想が進められる。しかし、実際には「決まったコスト以内に収まるように各機能ブロックにコストを割り付けて、そのコスト内でどのように品質を出せるかを検討する」ことになる。構想段階で何とかコスト見込みがついたとしても、詳細設計を進めていくにつれてコストオーバーとなってしまうことも多い。「既に目標コストをオーバーしているにもかかわらず、品質課題を解決するために部品追加を迫られる」というようなことになれば、再び目標コストに収めることは不可能に近くなる。

コスト目標が達成できるかどうかは構想設計段階で大きく決まってしまうが、詳細設計初期段階でもコスト低減のチャンスはある。それは、既存の製品に使用している部品を、いかに流用してこられるかということだ。確かに新規開発の製品に合わせて専用の部品を作製すれば、品質を出すための設計は進めやすくなるが、それは製品コストになってはねかえってくる。

設計現場では、軸受けなどの他社から購入するような部品は標準部品として整理されていることは多いが、その製品専用に設計された部品は、ほかの設計担当者には周知されていない場合が多い。その結果、製品ごとに似たような機能を持った部品が数多く存在してしまう。

2D計画図の場合、ほかの設計者が設計した製品から流用できそうな部品を見つけ出すことは、製品を分解して目視確認でもしない限り容易ではない。しかし、3D計画図の場合は比較的容易に行える。

まずは、同じような機能を有する既存製品の機構部を洗い出す。その3D計画図をチェックして流用の見込みがありそうな部品の図面を機能ごとに整理する。ここで重要なことは、いかに多くの部品を抽出できるかということだ。詳細設計初期段階であれば、他機種の専用部品であっても十分に流用の検討は可能である。流用できれば新規開発の製品のコストが下がるだけではなく、流用先の既存製品のコストダウンにもつながる。詳細設計初期段階でコストを抑えることができれば、その後の改修設計でのコストアップ分を吸収することも可能だ。

もし、これらの部品がそのまま流用できない場合でも、ピックアップした部品図や3Dモデル図にその部品との相違点を書き込み、部品調達部門に見積もりを依頼しておく。できるだけ早い時期に部品のイメージを伝達することで、調達部門は検討する時間を得ることができる。その結果、それらの部品を量産時に低コストで作製するための手段を、調達部門の観点から探してもらうことができるのだ。

(掲載:2010年7月)

関連リンク

企業のITセキュリティ講座