「ものづくり白書」から読み解く－企業の稼ぐ力を向上させる3D CADとシミュレーション－

業務効率化が求められる製造業、必要なデジタル技術とは

エネルギーや原材料価格の高騰といった社会情勢の影響を強く受ける製造業は、企業の存続や競争力向上のため、より効率的な製品開発が求められています。

日本は、2023年の『競争力ランキング』では35位／64カ国と過去最低、『ビジネス効率性』においては47位と特に低い評価となっており、競争力向上のためにも業務の効率化が重要な課題となります。また、今なお2次元で業務を行っている企業も多く、設計現場の3D化・デジタル化の遅れが業務効率化を妨げています。

本記事では「ものづくり白書」を読み解いて見えてきた製造業の課題を解決する、企業の「稼ぐ力」向上につながるデジタル技術についてご説明します。

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動画で分かる SOLIDWORKSとシミュレーション

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2次元設計が抱える効率化の障害

製造業における「稼ぐ力」の向上には、製品の企画から製造に至るエンジニアリングチェーン領域での作業効率改善が重要になりますが、2次元設計ではさまざまな問題により改善が困難になります。

例えば、2次元設計は「形状が正しく伝わらない」「修正に手間がかかる」「干渉などのミスに気付きづらい」など、業務改善を困難にするさまざまな問題を抱えています。さらに、現場ではベテラン技術者の減少や、人手不足により設計者の負担の増加が進んでいることから、2次元設計のままではさらなる効率化が難しくなっています。

製品開発に有効なデジタル技術 3D CAD

開発プロセスにおける作業効率を改善する有効な手段の一つとして、設計分野のデジタル技術である「3D CAD」や「シミュレーションツール」の活用があります。3D CADによる製品設計では、製品を立体モデルで表現しながら設計します。そのため、設計情報として2次元図面だけでなく、3Dデータも作成され、3Dデータを活用したさまざまな業務効率化が可能になります。

企業が活用しているデジタル技術の中でも、現場が抱える問題解決や業務改善に有効な「CAD / CAM分野」が最も多くなっています。

企業の稼ぐ力につながる「製品の高付加価値化」

企業がDXに求める効果として、「業務効率化」のほかにも、企業の稼ぐ力につながる「製品の高付加価値化」があります。製品における付加価値の一つとして「安全性・軽量化」といった要素も挙げられますが、こうした問題は見ただけでは判断できません。

しかし、シミュレーションにより製品使用時の条件をバーチャルに再現することで、設計の妥当性を検証できます。3Dモデル活用の中でも、安全性や強度を検証できるシミュレーションは、製造業において特に重要な活用手段といえます。

シミュレーションの効果：手戻りを削減によるリードタイム短縮

従来は、試作・実験まで発見できなかった設計ミスや強度の過不足といった問題を、シミュレーションを活用することで設計の初期段階で発見して対応できるようになります。不具合の早期発見と対策により、設計や実験の手戻りによる開発遅延を解消して、開発期間の短縮に貢献します。

また、検証・修正作業を前倒しで対応するフロントローディングを行うことで、より柔軟な方法での問題解決や、製品品質や付加価値を向上させる設計を実現します。

シミュレーションによる知識・ノウハウ不足の補填

2000年ごろと比べて高齢者就業者数の比率が増加している近年では、限られたベテラン技術者に依存した開発が増えている一方、現場の知識・ノウハウの減少が危ぶまれています。これまでベテラン技術者の経験に基づくノウハウや勘から判断できていたことも、若手・中堅の技術者では判断が困難な場合もあるのではないでしょうか？

シミュレーションを活用することで、勘や経験だけに頼らずに、シミュレーション結果を参考にしながら修正方法を検討することが可能です。有効な修正方法の比較検討ができるようになり、知識・経験の少ない若手技術者でも最適な設計を導き出せます。

業務改善を果たす3D CADとシミュレーション

3D CADデータを活用したシミュレーションを行うことで、強度の過不足や設計案の優劣を判断する際も定量的に評価ができるようになります。軽量化や強度といった付加価値につながる要素を考慮して、効率的に設計を進められます。

SOLIDWORKSに代表されるような3D CADやシミュレーションツールの活用は、製品設計・開発プロセスを効率化し、企業がDXに求める「業務の効率化」、「生産性の向上」、「高付加価値」、「人手不足」といった課題を解決します。さまざまなデジタル技術を活用し、企業の「競争力の強化」や「稼ぐ力の向上」につながる業務改善を実現しましょう。