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「設計検討は3次元で行いながら,なぜ2次元図面も作成しなければならないのか?」「2次元図面と3次元の形状データをもらったけど,両者に食い違いがある。どっちを信用すればいいのか?」---。

 CADが2次元から3次元に変わったことで,開発・製造プロセスに新たな手間や混乱が生じている。3次元の技術をもっとうまく使えば,そうした手間や混乱を減らし,より効率的な設計情報手段が確立できるに違いない…。新しい“図面”の文化の確立を目指して,業界団体や3次元CADのユーザーが組織的な取り組みを本格化させている。

 その先頭を進むのは,自動車業界と,日本PTCユーザー会3次元図面フォーラムの2グループである。自動車業界は,上記のような問題を解決しようと,3次元データを使った新しい設計情報伝達手段の標準化に動いている。一方の日本PTCユーザー会3次元図面フォーラムは,既存の図面文化を3次元の世界に移植するのではなく,より効率的な設計情報伝達手段を3次元技術を利用してイチから作り直そうと議論を開始している。

図面が担う二つの役割
設計検討と設計情報伝達

 製造業において,長い年月をかけて確立された“図面”の文化。その在り方が問われている。

 きっかけは,昨今の3次元CADの普及だ。3次元CADは2次元CADと違い,立体を立体(3次元データ)として表せる。そのため,入り組んだ形状の部品や,多くの部品を緻密に配置しなければならない製品/ユニットなど,2次元で考えていては細部を詰めにくい部分の設計検討を試作の前段階で効率良く行える。

 それだけではない。2次元図面を読めない人でも設計者がどのような製品を考えているかをデータの段階で理解でき,開発中の製品に対してアドバイスを与えることも可能。機械加工用NC(数値制御)データの作成や解析,RP(ラピッド・プロトタイピング),プレゼンテーション資料/カタログの素材などに同データを活用すれば,開発の初期段階に設計内容を詰めたり,業務を効率化したりできるようになる。「3次元CADを使い始めたら,もう2次元CADには戻れない」---多くのユーザーがそう語るのは,まさにこうした魅力からだ。

 だが,その一方で,3次元CADを使い始めた設計者の多くが,多かれ少なかれ「納得できない」と感じていることがある。それは「3次元データを完成させたのに,なぜ2次元図面を作成しなければならないのか」ということだ。2次元CADも3次元CADも,設計者にとっては思い描いた設計を形に表し,それを検討し仕上げていくためのツールである。それ自体に本質的な違いはない。しかし,現場での扱いは似て非なる状況。2次元図面ならそのまま後工程や関連部門に受け取ってもらえるのに,3次元データだと一般にそれがかなわないのである。2次元図面や簡易2次元図面を添付して補う必要があるのだ。しかも,そうした2次元図面や簡易2次元図面を作るのは,量産着手に向かって設計変更や手配業務などに追われる多忙な時期。設計者が「納得できない」と感じるのも,無理のない話である。

 こうした状況が生じたのは,実は図面には二つの役割があるためだ。一つは「設計検討のための媒体」としての図面,もう一つが設計者の意図を他の人に伝える「設計情報伝達のための媒体」としての図面である。前者は,製品や部品の形状を実際に形に表してみることで設計内容を確認・検討できるようにするという役割。後者は,生産技術,金型設計・製造,部品加工,部品や製品の検査といった後工程に対し,幾何公差,寸法公差,表面処理方法,材質といった形状だけでは表現できない情報(設計意図)を,読み手が即座に理解できる明示的な形で伝達するという役割である。

 そして,2次元CADで設計していた時代は,幸運なことに,その設計検討の成果物である2次元図面は,設計情報伝達のための媒体としても機能した。従って,設計者は,設計検討のための媒体としても,設計情報伝達の媒体としても,2次元図面だけを作れば済んだ。そして,そうした状況に慣れていた設計者は,3次元CADに移行すれば,3次元データも当然両者を兼ね備えたものになると思い込んでしまったのである。

 だが,現実は違っていた。3次元データは,設計者の意図を生産技術や製造・検査部門などの担当者に伝える媒体としては使い物にならなかったのである。その結果「2次元図面より作成に手間のかかる3次元データを作っても,さらに2次元図面や簡易2次元図面を作らなければならない」といった現在の状況が生まれてしまった(図1)。


[図1]変化する図面の形態。日本自動車工業会(JAMA)と日本自動車部品工業会(JAPIA)の3D図面標準化ワーキンググループの資料を基に作成。従来の2D図(2次元図面),もしくは2D図と3D形状(3次元データ)の組み合わせから,3D図と簡易2D(簡易2次元図面)の組み合わせへと図面形態は変化してきている。

 もちろん,2次元で設計していたころに比べて,3次元で設計している現在は,設計の質は平均的に高まっている。ただ,現実問題として,設計者の負荷が軽減されたかというと,逆に増えている。そこで芽生えてきたのが,現状の2次元図面よりもっと効率の良い設計情報の伝達方法として,3次元データをベースとした新たな図面(3次元図面)の在り方を探り,その標準化を推進していこうといった動きだ。標準化が進めば,設計側では補完用の2次元図面を作らずに済むようになる。さらに,3次元データと2次元図面(あるいは簡易2次元図面)の中に書かれている情報がしばしば不整合を起こし,後工程が混乱するという現在の悩みも解消できる。

 こうした目標に向かって今,精力的な活動を進めているのが,自動車業界のグループと,日本PTCユーザー会の3次元図面活用フォーラムのグループである。自動車業界のグループとは,日米欧の自動車業界団体などが加盟する標準化組織「SASIG」や,日本自動車工業会(JAMA)と日本自動車部品工業会(JAPIA)の3D図面標準化ワーキンググループである。

3次元データに足りないものとは?
ものづくりに不可欠な形状以外の情報