製造や建築の分野で長きにわたり活用されてきたコンピュータ支援設計ソフトウェア「CAD」は、“モノづくり”のデジタル変革を目指す「製造DX」においても重要な役割を担っている。多様化した市場のニーズに応える製品を迅速に開発・リリースするには、製品設計の高度化・効率化が不可欠だ。従来からある2D CAD（2次元CAD）だけでなく、立体的な図面の作成が可能な3D CAD（3次元CAD）の導入を検討する企業はあとを絶たない。
とはいえ、3D CADツールは高い処理能力と大容量メモリを備えたPCが必要になるケースが多く、使い方自体も2D CADとは大きく異なる。実際に導入してみたものの、設計担当者が十分に使いこなすことができず、期待していた成果が得られていない企業も少なくない。本稿では、純国産の機械系CADベンダーとして、40年以上にわたり機械・装置設計に特化した3D CAD製品を開発してきたiCAD株式会社の 岡 健吾氏に話を伺い、製造業における3D CADの重要性と効果的に活用するためのポイントを紐解いていく。
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iCAD株式会社 岡 健吾氏
3D CADが普及した現在においても、効果的な3D設計を実践できていない企業はめずらしくない
1980年に富士通の一部門として純国産CADの開発をスタートし、2010年の分社化後も一貫して機械設計に特化した3D CADソフト「iCAD SX」を提供し続けてきたiCAD株式会社（以下iCAD）。入社以来10年以上にわたり設計現場の課題と向き合い、3D設計による業務改善を支援してきた同社の岡 健吾氏は、製造業、なかでも機械設計の領域におけるCAD市場の動向とトレンドについて次のように語る。
「以前は2D CADのみで設計している企業も少なくなかったのですが、現在は3D CADで設計をするのが当たり前となり、業界としては、そこで生まれたデータをどう活かすかというフェーズに入ってきていると感じています。とはいえ実際のところは、完全に3D設計に移行できている企業は多くはありません。構想設計などは2Dベースで考え、それを3Dのモデルにして解析や検証に使うケースも多く、一部分の利用に止まっている企業が多いという印象を持っています」（岡氏）
市場としては3D設計への移行が進んではいるものの、3Dデータを効果的に活用できている企業はまだ少ないのが現状。その要因は、ツール的な問題や業務プロセス的な問題など多岐にわたるという。
「現場に赴き、設計担当者に話を聞くと、導入したツールや業務の流れ、環境を“当たり前のもの”と捉え、そこに内包される課題に気付いていないケースが見られます。第三者視点では負荷の高い作業も、本人にとっては当たり前なので、製品開発のリードタイムや品質に影響を与えていることに気付けないのです。実際、3D CADなどの設計支援ツールは、単に導入しただけではうまくいかないことが多く、業務プロセスの見直しや、効果的に運用するための環境構築などが必要になります。弊社では、単に3D CADツールの導入を提案するのではなく、業務の流れやツール間の連携、快適に利用するための環境などをセットで提案することで、3D設計、その先にある製造DXの“在るべき姿”を伝えていくというスタンスで設計の現場を支援しています」（岡氏）
機械設計に特化した3D CADツール「iCAD SX」が設計現場における課題を解決
業務のデジタル化が加速していく状況のなか、3D CADの活用はモノづくりの現場に浸透してきている。ところが製造業のなかでも、部品点数が非常に多い機械設計、装置設計の分野では3D CADの導入ハードルが高いと岡氏。3Dデータの重さは、設計にかかる時間が長くなるだけでなく、製品開発において重要な“試行錯誤”を阻害する要因にもなっていると語る。そして、同社のiCAD SXには、こうした設計現場の課題を解決するための性能が備わっていると話を展開する。
「2Dベースでは表現が難しい形状を3Dモデル化して検証できる3D CADは、自動車や家電、半導体などデザイン性、意匠性の高いモデリングに利用されてきた経緯があります。こうした3D CADを生産設備やプラントなどの機械設計に適用する場合、膨大な部品点数がネックとなり、データ量が大きすぎて処理できないケースも出てきます。機械設計に特化したiCAD SXは、大量の部品を軽々と扱えるレスポンス性能を実現しており、これは他のCAD製品にはない強みです。最新バージョンのV8では、大規模装置ライン全体、約300万部品を0.2秒で扱える高速レスポンスを実現しており、リードタイムの短縮を実現。ストレスなく設計の検討・検証が行えます」（岡氏）
iCAD SXでは、多くの3D CADツールが採用している「B-rep（境界表現）」ではなく、「CSG（構成表現）」という表現方法を採用している。データ量が少なく機械設計に好適な解析曲面に強いCSGは、直感的な形状操作が可能で、前述した“試行錯誤”がしやすいという特徴も備えている。
「大規模な設備や装置ではゼロベースからの設計を求められるケースが多く、全体を見ながら周辺部品との組み合わせを考慮して進める必要があります。ここに、実際の3Dモデルに触れて直感的に操作できるCSGを採用した強みが活きてきます。CSGの解析曲面はB-repの自由曲面と比較して圧倒的にデータが軽く、これが先に述べたレスポンス性能にもつながっています」（岡氏）
さらに岡氏は、「機械設計においては構想の段階で8割方が決まる」と語り、アセンブリ（仮想試作）で構想段階から検証できるiCAD SXならば、電気や制御の検証など、機械設計に伴う検討内容を網羅できると力を込める。
「レスポンス性能と直感的な操作性というiCAD SXの特徴は、機械設計の“土台”として必要不可欠なものです。3D CADとしての機能ももちろん重要ですが、こうした土台となる性能を備えることで、リードタイムの短縮や品質の向上を実現できると考えています。iCAD SXの導入を検討している企業においても、将来的なデータ利活用の促進を見据えて、土台となる性能が充実していることを評価されるケースは増えてきています。弊社では3D CADの導入を評価する段階から支援しており、どのような観点で評価するべきなのかというところから提案することで、納得感を持って導入いただいています」（岡氏）
年間5,000社以上の設計現場を訪問し、取り込んだ“生の声”を製品・サービスに適用
純国産の3D CADツールであることも、iCAD SXの持つ大きな強みといえる。「日本のモノづくりを支える」というスローガンを掲げてビジネスを展開するiCADでは、製品開発に携わるメンバーが年間5,000社以上の設計現場を訪問。設計担当者の“生の声”を聞き、製品開発に活かしているという。これにより、海外ベンダーが開発した主要3D CADとは一線を画す、国内企業に寄り添うツールに仕上がっている。
同社は40年以上にわたり、機械設計そのものへの理解を深め、機械設計の際にしっかりと活用ができる・効果が出る「道具」を開発し続けている。この経験とノウハウは、iCAD SXの機能に適用されるだけではなく、3D設計手法や運用体制の確立、3Dデータを活用できる環境構築といった領域でも活かされている。
岡氏は「3D CADを導入したが定着しなかったという企業からは、『業務への適用が進まなかった』『操作の習得が難しかった』『使い方が属人化して作成者以外が編集できなくなった』といった声を聞いています」と話を展開した。CADの種類に関わらず、業務適用・運用するうえで必要なルール（命名規約、環境構築など）を決めなければならず、この部分について躓く企業も一定数いる。同社の支援について岡氏は次のように語った。
「決めなければならないルールや運用体制、環境構築がネックとなり、導入を断念したという企業も少なくありません。そこで弊社では『導入支援サービス』というサービスを提供しています。このサービスを通して、社内体制作りを含めた3D活用を全社的に推進する方法、操作習得・教育、運用環境の構築・運用ルール策定、作業負荷の軽減、業務効率化に向けたツールの提供などを行っています。サポートセンターも設置しており、問い合わせから30分以内の解決を目指し、導入後のアフターフォローを行っています」（岡氏）
実際に、導入の検討段階からサポートを受けて約3カ月で運用を開始し、想定どおりの効果を得たという企業や、アセンブリ全体での検証を実現し、構想段階から3D CADを活用できるようになったことで不具合による手戻りが激減したという企業など、iCAD SXの導入により企業は確かなメリットを得ている。さらに岡氏は、「iCAD SXでは、シミュレーター上の動きをCAD上で再現することができ、実機によるテストを用いない『制御設計』の実現にも有効です。実機が破損するリスクを解消し、踏み込んだ検証も実施できるので、コストの軽減とパフォーマンス向上が期待できます」と、iCAD SXのメリットを語る。
設計現場に寄り添う「道具」としての機能を追求し、国内企業の3D CAD活用を全方位で支援
iCADでは、今後も製造現場の課題と向き合い、機械設計に特化した3D CADツールとしてiCAD SXのブラッシュアップを続けていく予定だ。
「3D CADツールに限らず、性能に対する追求には終わりがないと考えており、これからもレスポンス性能と操作性については突き詰めていきます。それと同時に、3D CADという道具をどう設計業務に適用していくかという効果的な使いこなし方についても追求していきたいと考えています。そのためには、今後も継続して現場を訪問し、最新の業務を理解して、きちんと効果を出せるような適用支援を行っていく必要があります。さらにデータ利活用の促進を図るうえでもCADツールの存在は重要です。iCAD SXにおいても、設計データにさまざまな情報を付与するための仕組みを充実させて、製造DXのフックとなるツールにしていきたいと思っています」（岡氏）
同社が定期的に開催しているイベント「iCAD FORUM」では、iCAD SXを導入した企業による事例講演を展開しており、設計者の生の声を聞くことができる。最新のiCAD FORUM 44thは、5月30日（東京）、6月4日（大阪）、6月12日（名古屋）の3週にわたって開催される。現場目線で3D CAD活用の最適解を確認したいのならば、参加を検討してみてはいかがだろうか。
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