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世界で戦えるGLOBALエンジニアになるための製図技術〜図面は英語に勝る公用語〜 1st STEP 第1回:CADの役割を認識する /全5回世界で戦うための製図技術【1】CADの役割を認識する

はじめに

産業のグローバル化に伴い、エンジニアの描いた図面が翌日には海外の工場で加工されるという時代になって久しい。また、図面だけではなくエンジニア自身も生産の立ち上げや製品フォローのために海外へ行く機会がこれからどんどんと増えてくるはずである。海外へ行くとなるとまず英語から・・と思いがちであるが、機械設計の世界には英語以上の共通語である図面が存在し、これを味方につけることでGLOBALエンジニアに変身できるのである。 このような時代にエンジニアとして図面にどう向き合えばよいのか、「世界で戦えるGLOBALエンジニアになるための製図技術」と題し、ファーストステップ編として、CADの役割や設計と製図の関係、製図の重要性、現状の製造業で流通している図面の実態、2010年改正JIS製図などについて全5回にわたって解説する。

1.CADの役割を認識する1.CADの役割を認識する

図1 設計OUTPUTまでの流れ CADとは、コンピュータ支援設計と和訳され、コンピュータを用いて工業製品などの設計を行うシステムのことである。一般的にCADはワープロと比較されることが多い。
例えば、川端康成の作品である「雪国」の冒頭に書かれている文章に「国境の長いトンネルを抜けると雪国であった」というフレーズがある。長いトンネルの中の真っ暗な閉塞感から、トンネルを抜けるとまばゆいくらいの真っ白な銀世界が広がるといった開放感が表現されている。
つまり、高性能なワープロを使えば世界的な文学者並みの文章が書けるわけではなく、書き手の才能が必要であるという本質はCADを使う場合も同じである。

設計OUTPUTである図面を作成するまでの過程を図1に示す。
文学であれ機械設計であれ、どちらもOUTPUTが存在する。前者の場合は原稿、後者の場合は図面である。ジャンルはまったく違うが、OUTPUTを通じて著者あるいはエンジニアの意思を伝達することにある。
CADもワープロも安易にコピー&ペーストを繰り返すと、作者の思考が劣化し無責任なOUTPUTが作り出されることになる。
設計効率の向上を図るためのCADを、納期優先のためのコピー&ペーストマシンとして利用してしまうと、エンジニアの資質を劣化、しいては日本製造業の競争力低下につながってしまう。

設計思想のある設計、ない設計設計思想のある設計、ない設計

2次元CADは、ドラフター上のX-Y座標面に紙と鉛筆を使って図形を描く作業の代わりに、パソコン画面上の仮想のX-Y座標面に図形を描くシステムをいう。大手企業では3次元CADが主流であるが、中小企業ではまだ2次元CADが主流である。

2次元CADは次のような操作を繰り返しながら部品形状を制作する。

図2のように、2次元CADを使った場合でも手書きの場合でも、JISのルールに従い1本1本の線をつなげて投影図や寸法を表す作業にその違いはない。

図2 2次元CADの図面と手書き図面

例えば手書き設計において、穴を設計するという意志がなければ図形を描くことはできない。
つまり、穴を設計する場合、穴を配置すべき位置を確定しそこに中心線を描き、設計機能を満足する穴径を描く。
しかし2次元CADでは、適当に円を描いて適当な大きさに拡大縮尺し、最後に中心線を描き必要があれば適当な位置に移動させるという作業ができる。

図3 2次元CADによる“適当な”穴の設計

これは、2次元CADに限ったことではなく、3次元CADでも同様のことが発生する。 3次元CADは、設計者が頭でイメージした形状をパソコン画面上の仮想のX-Y-Z座標空間に「立体的な絵を描くツール」のことをいい、そこに形状を作ることを「モデリング」と呼ぶ。
図4に示すように、2次元CADで任意の位置に円を描けばそこに穴が開いていると解釈できるが、3次元CADで穴をモデリングする場合には、穴を開けるベースとなる形状から先に作成しなければいけない。
しかし、3次元CADでもベースを適当にモデリングした後に、2次元CADと同様に適当な大きさの穴を開け、適当に拡大縮小や移動を繰り返してモデルを作成するという作業ができてしまう。

図4 2次元CADと3次元CADの穴の定義

手書きによる設計では、とりあえず描いては消すといった作業の繰り返しは、設計効率を悪くするだけであった。線を描く前に十分な検討を行ったうえで、頭の中に形状をイメージしたものを紙の設計図に描き入れる作業をしなければならず、設計思想が吹き込まれた意味のある線を描いていたといっても過言ではない。
CADによる設計では、前述のようにとりあえず形状を描いてから後で調整するという成り行きの設計が可能となり、「設計思想のない無責任な設計」に陥りやすい。
その結果、無責任な図面がOUTPUTとして出図されてしまうと、不具合が発生しやすくなる。どの企業と打ち合わせても、不具合が多く、その場しのぎの対策を行うことで2次弊害の発生やコストアップを繰り返しているといった話を聞き、設計開発の課題となっている。
何百何千という部品が組み合わさる製品設計において、CADの使い方を誤解することなく、思想をもって設計することが、必ず品質あるいはコストの差として企業利益に反映される。

次回は、設計と製図に関して、さらに詳しく話をしよう。

参考文献:「CADって、どない使うねん!」(日刊工業新聞社 山田学・一色桂著)   イラスト:Naoko Doi

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