3次元データを製造現場で活用しないのはもったいない！ ＜機械設計3DCAD活用本＞

WhitePaper 『3 次元データを製造現場で活用しないのはもったいない！』 近年、3 次元 CAD の普及により、様々な企業において 3 次元設計の取り組みが行なわれている。干 渉問題や部品集計など 2 次元特有の課題を解決するだけでなく、設計の初期から、機械の動き・形状・ 構成を 3 次元で検討することで、後工程で発覚するヒューマンエラーの削減や設計品質の向上が実現 可能となった。このように、3 次元設計の導入により設計品質は大きく向上しつつある。一方で、製造現 場における 3 次元データの活用事例はきわめて少ない。これは 3 次元 CAD 導入の本来あるべき姿では なく、その効果を十分に発揮できていないのではないか。そして、どのような改善策が必要なのか。本稿で はこの問題を考察する。 製造現場での 3次元データ活用の現状と課題 我々は日々多くの製造業のお客様先にご訪問させて頂いているが、製造現場で 3 次元データを活用 している事例はきわめて稀である。多くの場合は、今後の課題として製造現場での 3 次元データ活用が あげられている。 その最も大きな要因のひとつとして、設計段階の様々な検討結果を 3 次元データに蓄積しているが、 製造現場では、出図された図面(2 次元データ)を確認しながら作業をすることが大半であること。特に組 立現場では、組立手順書を作成する際、図面を都度、確認しながら手順の明文化を行い、現物を撮 影して手順書に添付するなど、多くの労力を要していることがほとんどだ。また設計変更時には作り直しが 発生するため、生産準備工数の圧迫も課題となっている。 図１ 3 次元データと 2 次元データの併用による弊害 ベテラン依存から抜け出せない・出図前後のDR回数・頻度が増加 そもそも機械は構造が複雑で部品点数が多いという特徴があり、これを図面で読解することには一定 のスキルが必要とされる。図面で読解することが困難ゆえに完成イメージをすぐに持てない。さらに組立の 作業工程や、組立方法を検討するとなると、豊富なノウハウを持ったベテランに頼ってしまうという状況に 陥りがちである。この状態が定常化すると、若手担当者が経験を積む機会が失われ、技術継承できない 状態が続いてしまうことになる。 次に、設備開発においては、出図前後に設計と組立の合同で DR を行なうことになる。これは、設計 段階で、組立観点での変更・改善があれば事前に見つけ、後からの予期せぬ設計変更を防止すること 1 © 2022 iCAD LIMITED

WhitePaper を目的とする。たとえば工具のスペース確保や人力で作業できるかなど組立観点の意見が出ることで、締 結方法の変更や、機器の仕様または部材変更などを事前に改善することが可能となる。 しかし、図面が複雑であれば、どうしても図面の説明に時間を要し議論がはかどらず、極論すると組立 観点での意見が全く出ない設計者だけの DR という状態になってしまう。その結果、組立現場で不具合 が発覚するなど、納期遅れの原因になることもある。 図２ 組立観点からの DR の必要性 設計者への問い合わせ工数が増大・製図作業に時間がかかる 組立段階における不具合・不明点に関しては、設計者への問い合わせを行なうことになる。図面が複 雑で不明点が増えてしまうと、問い合わせ回数が増えてしまい、また図面が複雑だからこそ、不明点の説 明や理解に時間がかかってしまう。 ようやく設計者の意図を理解したとしても、事前に検討していた段取りが適用できない場合も出てくる。 結果として、作業工程や工法変更、場合によっては設計変更など手戻りによる工数増加につながってし まうケースが発生する。 最後に、設計における課題として、組立現場向けの図面作成工数があげられる。この段階で作成する 図面では、見やすく、わかりやすくするために、部品表・風船・注記など時間をかけて製図することになる。 設計意図を伝えるための製図表記は時間がかかるうえに、複数図面にまたがる際の転記漏れが発生す るなど、ヒューマンエラーが発生しやすい作業である。他にも多くの要因があるが、出図後の手戻りによって 納期遅延につながる。 図３ 組立現場向けの図面作成の課題 2 © 2022 iCAD LIMITED

WhitePaper 2 次元データの組立図に起因する課題への解決方針 ここまで現状の課題について事例に基づき検証を行なった。改善のための基本的な考え方は、まず設 計情報を蓄積した 3 次元データをそのまま現場で活用することで、現場担当者が視覚的に機械の構造 を理解し、図面読解を起因とした無駄な工数を削減すること。そして、3 次元データに組立ノウハウや過 去のトラブルシューティング情報を蓄積し、最適な組立段取り、工法立案など創造的作業に集中できる 環境を実現することだと考える。 図４ 3 次元データを現場で活用するメリット 製造現場での 3次元データ活用に求められる、ソフトウェア要件 では、組立現場で 3 次元データを効果的に活用するには、どのようなソフトウェア要件が求められるだろ うか。1 つ目は、設計データをそのまま閲覧できることだ。中間ファイル等へのデータ変換が必要となると、 設計変更の都度、手間や時間がかかり、設計情報も欠落してしまう。2 つ目に、組立用の構成情報を 保持できることだ。設計では動き等の機能ごとにユニット分けされているが、組立時には最も効率的な組 付け構成や順序を検討する。製造現場で 3D モデルを活用するためには、ユニット組立が必要な部品を まとめた構成や、組付け順をスムーズに確認できる機能が必要となる。そして 3 つ目は、組付け手順や組 付け方向をアニメーション表示できることだ。3D モデルと構成だけでは、組付け方法を一目で確認するこ とはできない。実際に現場での組付けの進捗に合わせてアニメーションを再生することで、迷わず作業に専 念でき、進捗状況の確認も可能できる。各組付け場面に作業コメントを記録・表示させることで、注意 事項や組立ノウハウの蓄積・共有も可能だ。 3 © 2022 iCAD LIMITED

WhitePaper 図 5 3D モデルで、組立用の構成を検討する例 図 6 3D モデルで、組立手順を現場で確認する例 まとめ 設計から組立現場まで、3 次元データでシームレスに連携することで、転記漏れなど人為的なミスの削 減や、プロジェクト全体の作業効率化やスピードアップが可能となる。さらに、視覚的に機械の構造を理 解しながら作業を進めることは、ベテラン依存から脱却し、若手への技術継承にも貢献する。 これが 3 次元データ活用の本来“あるべき姿”だと考える。本資料が、機械装置設計に携わる方の情 報収集にご活用いただければ幸いである。 4 © 2022 iCAD LIMITED