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 CAD(Computer-Aided Design=コンピュータ支援設計)とは、建築家やエンジニア、デザイナーが精密な図面やモデルを設計するために使用するソフトウェア。建築・土木分野、機械・電気機器分野、芸術・メディア分野まであらゆる業界で使用されており、各業界向けのソフトが展開されている。CADはいくつかの種類に分けられ、最も一般的な汎用CADはスケッチや2D(2次元)図面作成機能を備えている。近年は、3D(3次元)図面とモデル作成機能を備えた製品が増えており、「3D CAD」との境界が曖昧になりつつある(本稿では2D CADを中心に扱う)。また、基本機能に加え、設計図面管理に欠かせないデータベース、設計者と顧客のコミュニケーションやコラボレーションを可能にする機能を搭載したCADも登場している。

CADの定義
・2D図面の描画ができる
・複数の業界で汎用的に利用できる


CADの導入効果


設計図面の品質を向上

 従来、設計図面の作成には紙とペン、定規、電卓などの道具を使っていたが、手作業で精度の高い図面を描画することは難しい。CADでは、グリッド上の間隔にスナップするだけの簡単な操作で正確な寸法を取得し、その情報を基に設計できる。また入力画面に数値を入れるだけで、書きたい長さ、大きさ通りの線を引けるため、設計図面の品質が格段に向上する。図面の縮尺も設定ごとに自動計算し適応されるため、設計にかかる時間も大幅に短縮できる。

コラボレーションの改善

 実際に建物を建築する場合、設計図面を基にして土木、鳶工、大工、左官、配管工、電気作業、設備取り付けといった専門作業者が分担して工事を行うことになる。CADを使って図面を共有すれば、こうした複数の作業者間でコミュニケーションを図りながら、円滑なコラボレーション(協業)が可能になる。


CADの対象ユーザー


・導入検討、利用ユーザー
 ・建築物や製品の開発を担当する事業部門、設計担当者


CADの機能一覧

設計図面の描画と視覚化

機能 解説
描画、編集ツールの提供 線、円、ポリゴンなど基本的な描画機能を有し、設計図面を自由度高く作成、編集できる
3Dツールの提供 パラメトリック編集ツール、フリーフォーム編集ツール、対称編集プロセスなどの3D設計ツールを提供する
モデリングの作成 平面図に高さ情報などを入力し、3Dモデルが作れる
レンダリングツールの提供 3Dモデルにテクスチャなどマテリアル要素を追加、照明設定を施しレンダリングし、ラスター画像を作成できる


設計支援

機能 解説
衝突検出 梁(はり)の内側にある電線管やダクトなど、設計エラーになる箇所を検出する
3Dナビゲーション 作成した図面のオブジェクトをさまざまな角度や距離から確認できる
3Dモデルの2D図面変換 3Dモデルから2D図面(平面図、立面図など)を生成する


ファイルの互換性、入出力

機能 解説
ファイルフォーマットの互換性 外部アプリケーションと互換性のあるファイルフォーマットを多数サポートする
ファイルのインポートとエクスポート 多数のファイルフォーマットのインポートとエクスポートをサポートする
下位バージョンの互換性 以前のバージョンと互換性のあるファイルフォーマットを提供する
大容量ファイル対応 大容量ファイルサイズをサポートし、操作性を低下させない


コラボレーション機能

機能 解説
マルチユーザー編集 ユーザーが作業を共有して、同一ファイルの図面を編集、保存できる
関係者の図面データ参照、コメント CADをPCにインストールしていない人でも、図面内容がプレビューで確認でき、マーカーやコメントを入力するなどコラボレーションできる
モバイルデバイス対応 モバイルデバイスで図面を確認したり、作成、編集、コメントしたりできる





CADの選定ポイント


ツールごとの違い(製品思想、機能)

 CADは部品や車や家電などの製品、建築物など分野によって利用される製品・サービスが異なる傾向にある。

・専用CAD
 建築・土木・配管など特定分野の製図・設計を効率的に行えるCAD。建築CADでは窓や階段などがコンポーネント化されており、入力が容易だ。土木CADでは土量計算機能が実装されているなど各分野で有用性の高い特徴を備えている。

・汎用CAD
 るあらゆる分野で通用する汎用的な機能を備えている。

導入形態

 CADで設計する対象物は大きな構造物や複雑な曲面を多数有するものが多く、扱う情報量は膨大だ。設計には高速な計算処理や描画処理を実行し負荷がかかるため、従来はハイスペックなワークステーションに導入するのが一般的であった。しかし、昨今ではクライアントPCのスペックも向上しており、一般的なクライアントPCで処理を実現するケースも増えている。また、クラウドサービスの高度化・高速化が進み、クラウド型のCADも登場しつつある。

価格形態・契約形態

 オンプレミス型パッケージ製品の場合、購入したライセンスを使用し続けられるものが多い。定期的に提供される最新バージョンを適用しながら使い続ければ、新しい機能も利用できる。また、パッケージ製品でも、昨今はサブスクリプションモデルで提供する製品もある。一方、オープンソースのフリーソフトウェアとして提供されているものもあり、価格・ライセンス形態は製品によってさまざまだ。


CADのシステム要件・他システムとの連携方法


一般的な導入方法・導入環境

 CADの導入は、企業の設計現場によって必要な機能、求める操作性などが異なるため、実際に利用する設計担当者が主導して行うことが望ましいといえる。社内標準をあらかじめ定め、セキュリティやガバナンス、ユーザートレーニングなどの観点から、全社で同じCADの利用を推進するケースもあるだろう。

導入時に必要なもの

 CADのリプレース時に重要になるのは、従来のCADで作成した過去の図面資産が利用できるかどうかという点だ。オートデスクの「AutoCAD」で使われるファイル形式「DXF」が業界デファクトスタンダードとして扱われているため、多くのCAD製品ではオートデスクのファイル交換形式(DXF)を用いて移行できる。ただし、仕様の違いにより図面の内容を完全に再現できないこともあるため、事前確認や変換後の微調整が必要になる。

導入後の運用方法・サポートの有無

 CAD製品に関するトラブル、使い方の問い合わせなどは、CADを実際に利用する設計者やCADオペレーター自身がメーカーサポートに問い合わせする体制を用意しておくことが望ましい。

他製品との連携効果

 CADとプロダクト・ライフサイクル管理(PLM)ツールとを連携して利用すれば、製品の開発から製造、サービス、廃棄までのプロセスを集中管理しながら製品を設計し、図面を管理することができる。また最近は、CADで生成した3DモデルとVR/AR/MR(仮想現実/拡張現実/複合現実)とを組み合わせ、ヘッドマウントディスプレイや3Dディスプレイを利用して、リアルなモデルを見せるといった活用シーンの広がりをみせているため、今後も機能の拡張や利便性の向上が期待できるだろう。

CADの基礎知識

 CAD(Computer-Aided Design=コンピュータ支援設計)とは、建築家やエンジニア、デザイナーが精密な図面やモデルを設計するために使用するソフトウェア。建築・土木分野、機械・電気機器分野、芸術・メディア分野まであらゆる業界で使用されており、各業界向けのソフトが展開されている。CADはいくつかの種類に分けられ、最も一般的な汎用CADはスケッチや2D(2次元)図面作成機能を備えている。近年は、3D(3次元)図面とモデル作成機能を備えた製品が増えており、「3D CAD」との境界が曖昧になりつつある(本稿では2D CADを中心に扱う)。また、基本機能に加え、設計図面管理に欠かせないデータベース、設計者と顧客のコミュニケーションやコラボレーションを可能にする機能を搭載したCADも登場している。

CADの定義
・2D図面の描画ができる
・複数の業界で汎用的に利用できる


CADの導入効果


設計図面の品質を向上

 従来、設計図面の作成には紙とペン、定規、電卓などの道具を使っていたが、手作業で精度の高い図面を描画することは難しい。CADでは、グリッド上の間隔にスナップするだけの簡単な操作で正確な寸法を取得し、その情報を基に設計できる。また入力画面に数値を入れるだけで、書きたい長さ、大きさ通りの線を引けるため、設計図面の品質が格段に向上する。図面の縮尺も設定ごとに自動計算し適応されるため、設計にかかる時間も大幅に短縮できる。

コラボレーションの改善

 実際に建物を建築する場合、設計図面を基にして土木、鳶工、大工、左官、配管工、電気作業、設備取り付けといった専門作業者が分担して工事を行うことになる。CADを使って図面を共有すれば、こうした複数の作業者間でコミュニケーションを図りながら、円滑なコラボレーション(協業)が可能になる。


CADの対象ユーザー


・導入検討、利用ユーザー
 ・建築物や製品の開発を担当する事業部門、設計担当者


CADの機能一覧

設計図面の描画と視覚化

機能 解説
描画、編集ツールの提供 線、円、ポリゴンなど基本的な描画機能を有し、設計図面を自由度高く作成、編集できる
3Dツールの提供 パラメトリック編集ツール、フリーフォーム編集ツール、対称編集プロセスなどの3D設計ツールを提供する
モデリングの作成 平面図に高さ情報などを入力し、3Dモデルが作れる
レンダリングツールの提供 3Dモデルにテクスチャなどマテリアル要素を追加、照明設定を施しレンダリングし、ラスター画像を作成できる


設計支援

機能 解説
衝突検出 梁(はり)の内側にある電線管やダクトなど、設計エラーになる箇所を検出する
3Dナビゲーション 作成した図面のオブジェクトをさまざまな角度や距離から確認できる
3Dモデルの2D図面変換 3Dモデルから2D図面(平面図、立面図など)を生成する


ファイルの互換性、入出力

機能 解説
ファイルフォーマットの互換性 外部アプリケーションと互換性のあるファイルフォーマットを多数サポートする
ファイルのインポートとエクスポート 多数のファイルフォーマットのインポートとエクスポートをサポートする
下位バージョンの互換性 以前のバージョンと互換性のあるファイルフォーマットを提供する
大容量ファイル対応 大容量ファイルサイズをサポートし、操作性を低下させない


コラボレーション機能

機能 解説
マルチユーザー編集 ユーザーが作業を共有して、同一ファイルの図面を編集、保存できる
関係者の図面データ参照、コメント CADをPCにインストールしていない人でも、図面内容がプレビューで確認でき、マーカーやコメントを入力するなどコラボレーションできる
モバイルデバイス対応 モバイルデバイスで図面を確認したり、作成、編集、コメントしたりできる





CADの選定ポイント


ツールごとの違い(製品思想、機能)

 CADは部品や車や家電などの製品、建築物など分野によって利用される製品・サービスが異なる傾向にある。

・専用CAD
 建築・土木・配管など特定分野の製図・設計を効率的に行えるCAD。建築CADでは窓や階段などがコンポーネント化されており、入力が容易だ。土木CADでは土量計算機能が実装されているなど各分野で有用性の高い特徴を備えている。

・汎用CAD
 るあらゆる分野で通用する汎用的な機能を備えている。

導入形態

 CADで設計する対象物は大きな構造物や複雑な曲面を多数有するものが多く、扱う情報量は膨大だ。設計には高速な計算処理や描画処理を実行し負荷がかかるため、従来はハイスペックなワークステーションに導入するのが一般的であった。しかし、昨今ではクライアントPCのスペックも向上しており、一般的なクライアントPCで処理を実現するケースも増えている。また、クラウドサービスの高度化・高速化が進み、クラウド型のCADも登場しつつある。

価格形態・契約形態

 オンプレミス型パッケージ製品の場合、購入したライセンスを使用し続けられるものが多い。定期的に提供される最新バージョンを適用しながら使い続ければ、新しい機能も利用できる。また、パッケージ製品でも、昨今はサブスクリプションモデルで提供する製品もある。一方、オープンソースのフリーソフトウェアとして提供されているものもあり、価格・ライセンス形態は製品によってさまざまだ。


CADのシステム要件・他システムとの連携方法


一般的な導入方法・導入環境

 CADの導入は、企業の設計現場によって必要な機能、求める操作性などが異なるため、実際に利用する設計担当者が主導して行うことが望ましいといえる。社内標準をあらかじめ定め、セキュリティやガバナンス、ユーザートレーニングなどの観点から、全社で同じCADの利用を推進するケースもあるだろう。

導入時に必要なもの

 CADのリプレース時に重要になるのは、従来のCADで作成した過去の図面資産が利用できるかどうかという点だ。オートデスクの「AutoCAD」で使われるファイル形式「DXF」が業界デファクトスタンダードとして扱われているため、多くのCAD製品ではオートデスクのファイル交換形式(DXF)を用いて移行できる。ただし、仕様の違いにより図面の内容を完全に再現できないこともあるため、事前確認や変換後の微調整が必要になる。

導入後の運用方法・サポートの有無

 CAD製品に関するトラブル、使い方の問い合わせなどは、CADを実際に利用する設計者やCADオペレーター自身がメーカーサポートに問い合わせする体制を用意しておくことが望ましい。

他製品との連携効果

 CADとプロダクト・ライフサイクル管理(PLM)ツールとを連携して利用すれば、製品の開発から製造、サービス、廃棄までのプロセスを集中管理しながら製品を設計し、図面を管理することができる。また最近は、CADで生成した3DモデルとVR/AR/MR(仮想現実/拡張現実/複合現実)とを組み合わせ、ヘッドマウントディスプレイや3Dディスプレイを利用して、リアルなモデルを見せるといった活用シーンの広がりをみせているため、今後も機能の拡張や利便性の向上が期待できるだろう。