3次元設計の展開において設計データ管理ツールを導入し、3次元設計の定着と流用設計による工数削減を実現

導入事例の概要

株式会社フリーベアコーポレーションは、産業用搬送機械の専門メーカーだ。登録商標である「フリーベア」がボールトランスファーの代名詞になっていることからもうかがえるとおり、知る人ぞ知るニッチ市場のトップメーカーである。

2010年に3次元CADの運用を開始し、大塚商会のCSセミナーをフル活用しスキルアップ。3次元設計の全社的展開にあたって、設計データ管理ツールを新たに導入。製品型式などの情報を入力するだけで、関係する設計資産を検索できる環境を構築し、既存設計成果物のスムーズな流用に成功している。

フリーベアで知られるニッチ市場のトップ企業

製造現場において、金型などの重量物の安全かつスムーズな移動に、ボールトランスファーは欠かすことができない存在になっている。1個の大ボールを無数の小ボールで包み支えることで、重量物をわずかな力で360°自由に動かすことができる同装置は、国内ではフリーベアと呼ばれることも多い。だが、それが東大阪に本社を構えるものづくり企業、株式会社フリーベアコーポレーション（以下、フリーベアコーポレーション）の登録商標であることを知る人はそう多くはないだろう。同社は、ボールトランスファー市場のトップ企業として全国に知られる存在でもあるのだ。

同社の事業は、自動車メーカー、家電メーカーをはじめとする全国の製造工場へのフリーベア納入と、フリーベアを応用した自動位置決め装置、免震支承体などの開発、製造販売の二本柱から成り立っている。技術部 係長の坂根敦氏はこう説明する。

「フリーベアの名は、『搬送物をフリーモーションコントロールすることが可能なベアリング』という意味で名づけられたものです。なお、圧縮空気で金型などを持ち上げ、自動で位置決めを行う自動位置決め装置は、自動車メーカーのプレス工程や、家電メーカーの液晶製造ラインにおけるガラス基板の加工などで活用されています。また免震支承体は、主にサーバールームの免震に利用されています」

1971年に設立し、2000年に現在の名称に社名を変更した同社は今日、本社・大阪支店に加え、東京支店、名古屋支店、静岡営業所、九州営業所を展開し、全国の製造工場のニーズに迅速に対応できる体制を構築している。本社工場において設計から加工、組立、検査・出荷までを一元的に担うことによる内製率の高さは、もう一つの特長といえるだろう。ものづくり企業としての品質へのこだわりと、多様なニーズへのきめ細かな対応は、多くのものづくりの現場において高く評価されている。これからもフリーベアを中核とした製品開発に取り組むことで、ニッチ市場のトップメーカーとしてのポジションのさらなる強化を目指している。

3次元設計データの流用に向け設計データ管理ツールを導入

早くから3次元設計の必要性を感じてきた同社が、3次元CAD Autodesk Inventorを初めて導入したのは2010年のことだった。その経緯を坂根氏はこう説明する。

「特に、干渉チェックによる設計段階での不具合の発見、手戻りの削減の取り組みは不可欠であると早くから感じていました。強度解析によって設計の最適化が図れることも3次元設計に魅力を感じた理由の一つです。搬送機械の設計では強度が常に大きな課題になるため、得てして強度に必要以上の余裕を持たせ過剰設計になりがちです。強度解析による最適化によって、製造原価の削減も可能になるはずだと考えました。そこで、Autodesk Inventorを1ライセンス導入し、検証を進めることにしました」

検証を進める中で浮かび上がったのは、流用設計に向けた取り組みの必要性だった。モデリング工数という新たな負荷が設計部門に生じる3次元CADの運用では、設計データの流用による工数削減が大きな意味を持つ。これまで一設計者が一案件を担当してきた同社にとって、設計資産の共有化は高いハードルだった。

「流用設計にあたっては、部品、組み立て品の親子関係を把握し、設計変更の影響がどこまで及ぶのか見通せることが求められます。また、ファイル上書きによる設計データ改変の防止など、リビジョン管理を厳密に行うことも必要になります。3次元設計の全社的な展開を図るうえで、こうした課題に対応していく必要があることを強く感じました」（坂根氏）

課題に直面した同社が真っ先に相談したのが、1990年代に2次元CADを導入して以来の取引が続く大塚商会だった。

「CAD操作に関するトラブルや問題が生じた際、私たち設計者が求めるのは何より、一刻も早い解決です。こうした問題に電話一本で即座に答えてくれる大塚商会さんのサポート体制は、当社にとって欠かすことできないものになっています」（坂根氏）

同社が大きな信頼を置く大塚商会の提案は、Autodesk製品との親和性が高く、スムーズなリビジョン管理やCADモデルからの正確な部品表作成などが可能になるAutodesk Vaultの導入だった。

「体験セミナーで製品の概要を理解したうえで、社内的な検証を半年間行い、Autodesk Vault BasicとSQL Serverの導入を決断しました。実際のところは、テスト運用を終える頃には、当社にとってAutodesk Vaultがなくてはならない存在になっていたというのが正直なところでした」（坂根氏）

このように、3次元設計の全社展開を図るうえで、無償のAutodesk Vault Basicが利用・検証できる点は、ユーザーにとって大きなメリットだ。

大塚商会のセミナーを活用しスムーズな導入を実現

フリーベアコーポレーションが、Autodesk Product Design Suite UltimateとAutodesk Vault Basicを導入し、3次元設計の全社的な展開を開始したのは2014年のことだ。なおSQL Serverは、当初無償のExpress Editionから、管理データ制限のない、有償版のSQL Serverを導入している。

3次元設計の全社的展開にあたり、同社が最も重視したのは、Autodesk Vaultを利用し、流用設計がスムーズに行える環境の構築だった。自社仕様の図面枠の設定と、表題欄への入力項目のルール化はその取り組みの一つだ。表題欄の入力項目をAutodesk Vaultのプロパティと一致させ、自動登録させることで、表題欄に製品型式などの情報を入力するだけで、関係する設計資産を検索できる環境が実現されている。

Autodesk Vaultによって、スムーズな流用設計が可能になった

「図面枠の設定で一番苦労したのは、表題欄の入力項目をどこまできめ細かく設定するか、という問題でした。入力項目を増やせばより厳密な検索が可能になりますが、それが業務効率の向上につながるとは限りません。導入に先立ち、大塚商会さんのSEの方を講師にしたスクールを開催してもらい、それを参考に設計部門全員で相談しながら、表題欄の設定情報をはじめとする各種ルールを定めていきました」

初めて3次元設計に取り組む設計者がいることもあり、設計スキルの標準化も大きな課題の一つだった。QC活動のテーマとして3次元設計標準化を掲げ、「いつまでに、何を、どこまで、実現するか」という目標を設定した。その実現に向けた取り組みで同社が積極的に活用したのが、大塚商会が無償で主催する各種セミナーだ。

「3次元CADやCAEをテーマとしたセミナーには、毎回必ず1、2名が参加しています。当社の場合、ただ参加するだけでなく、セミナーに先立ち社内ミーティングで質問項目を募り、休憩時間を利用して講師の方に質問をするなど、その機会をフルに活用しています」（坂根氏）

また、3次元CADの操作に際して感じた疑問を、ファイルサーバーのExcelファイルに書き込んで共有するようにしている点も同社の工夫の一つだ。社内で解決できない疑問については、大塚商会のサポートセンターに問い合わせ、その回答をExcelファイルに書き込んでいるという。

「サポートセンターの利用にあたっては、いつも納得がいくまで質問を行い、その回答をファイルに書き込むようにしています。今は、3次元CADの操作で分からないことがあったら、まずそのファイルを開くことが、社内で習慣化しています。3次元設計の実践に向け、専門書籍も目を通しましたが、やはりそれだけでは分からない部分が多かったうえ、今振り返ると、疑問を感じる解説も少なくありません。そういう意味では、自分たちが直面するリアルな問題の解決策を直接相談できる環境は、代えがたいものがありますね」（古内氏）

手戻り回避と流用設計で設計工数の削減を実現

フリーベアコーポレーションでは、フリーベア単体の設計は2次元CADで行う一方、その応用製品や複雑な設計案件は3次元CADで行うなど、案件に応じた使い分けを行っている。

「簡単にいうと、2次元図面がすぐに頭に浮かぶような単純な案件は2次元CAD、複雑な案件は3次元CADという使い分けを行っていますが、既に3D設計の比率は50％を超えています。複雑な形状の設計物は時間がかかりますが、3次元CADで設計することで、あとが楽になります。特に、干渉の不具合などが設計段階で分かるようになったことは、手戻りの工数削減に直結しています。また、強度解析による強度最適化は過剰設計を回避でき、製造コスト削減につながっています」（坂根氏）

3次元設計によるさらなる業務効率化に向けて、同社は現在、パラメータ設定による自動設計の実現にも取り組んでいる。既に単純な形状のものについては実用段階に達し、設計の生産性を向上している、今後は複雑な形状のものまで対象範囲を広げる予定だ。

またAutodesk Vaultの導入も、大きな成果を上げている。

「スムーズな検索環境の実現は、既存設計成果物の再利用による工数削減につながっています。また、チェックイン、チェックアウトによるバージョン管理によって、元データの安全性が担保されることもそのメリットの一つですね」（古内氏）

今後同社は、設計部門にとどまらず、全社的な3次元設計CAD活用を進めていく考えだ。製造部 製造一課の岡矢秀康氏は、次のように展望を語る。

「現在検討しているのは、金型や組立治具の3次元による設計です。2次元による設計では、設計成果物の再利用はうまく進みませんでした。3次元設計は、金型設計の流用化の後押しにもなると期待しています」

また、これまで蓄積してきた2次元CADデータも含めた設計データの一元管理は、これからの課題といえる。

「現時点は、新たに作成した3次元CADデータのみ管理していますが、これまで蓄積してきた2次元CADデータも含めた一元管理を行うためにAutodesk Vault Professionalの導入を大塚商会さんと相談しながら進めていきたいですね」（坂根氏）

フリーベアコーポレーションは、3次元設計の実践を通し、業界におけるアドバンテージのさらなる強化を目指している。