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CADとは

 CADとは、Computer-Aided Design(コンピュータ支援設計)の略で、建築やデザインにおける設計や製図をするために使用するデジタルツールのことを指す。精密な設計が必要とされる建築や機械メーカー、服飾などの分野で幅広く活用されており、用途に合わせた幅広い種類が存在する。平面の図面を引くための“2D CAD”をはじめ、仮想空間上に3次元の立体を描く“3D CAD”など、より直感的かつ内部構造を正確に作成できるCADは、企業における製造・設計分野に役立てられることから、多くの現場に導入が進んでいる。広く普及しているCADソフトには“AutoCAD”や“Jw-cad”が挙げられるが、専門分野に特化した専用CADも幅広く展開されている。

 従来の手書きによる設計・製図と比べて格段に正確性が向上するとともに、ペンと紙を使った作成による手間や労力が削減できるため、物づくりの現場において一連の設計作業を効率化できる点が最大の利点といえる。設計業務を一定レベルで標準化できるため、品質向上にも大きな効果を得られるだろう。

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の必要性

 物づくりの現場において、製品設計の精密性はその品質に大きく影響する。CADが導入される以前は、手書きによる設計が必要だったが、正確な設計図を描くには高いスキルや膨大な手間を要するものだった。線の太さの均一性をはじめ、ミリ単位以下の精密性を維持することは決して容易なことではない。設計者に大きな負担となるだけでなく、スムーズにプロジェクトを進める上でも大きな足かせとなるだろう。

 これらの課題を解消するツールとしてCADがある。建築や製造業界においては、設計から施工・製造に至るまでさまざまな関係者との連携が必要となる。しかし、施工・製造段階に入るまで設計ミスや問題点に気付きにくく、設計修正や変更に迅速に対応できないといった問題があった。建築・製造工程が長期化することによる納期の遅延やコスト負担を防ぐためにも、設計ワークフローを効率化できるCADの必要性は高いものといえる。

 CADを活用することで、PC上で図面設計ができるようになる。定規や分度器を使わずとも描画や寸法計算が容易にできるため、設計者の時間と労力を削減できる。手書きでは難しい正確な描画が可能となることで、図面制度も格段に向上するだろう。

 このように、PC上での設計が可能となることで、図面設計における精度の向上はもちろん、修正作業や後工程へのデータ共有が容易になる。図面作成段階で人的なミスを防止できるため、着工後の手戻りを減らし、工数を大幅に短縮できる。設計作業の質向上や作業工程の効率化を図るためにも、建築・製造現場においてCADの活用は不可欠といえるだろう。


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。

編集作業の効率化

 完成した設計図を修正したい場合、手作業で描かれた図面は消しゴムなどを用いて編集作業をしなければならない。線の書き足しはできたとしても、線の消去や修正には時間と手間を要するだろう。その点、CADではデジタル上の図面のため、完成後も修正や消去といった編集作業が容易にできるほか、後工程へのデータ共有も可能となる。ある製品のバージョンアップをする場合にも、過去の部品や図面データを活用してスピーディーに設計できるため、新たな製品開発やシミュレーションなどの工程を大幅に短縮できる。

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、設備取付けといった専門作業者が分担して工事をすることになる。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。これにより、製造にかかる時間を短縮できるほか、共有ミスなどのトラブルを防止できる。

設計スキルの標準化

 手書きによる設計では、設計者によって図面の品質やルールにばらつきが出てしまう可能性がある。CADを活用することにより、設計業務における技術仕様を一定のルールに基づき構築できるため、個人にかかわらずスキルを標準化できる。事前に製品の仕様や属性を明確に定義しておくことにより、標準化された設計図面を流用できるため、製造過程の短縮や工程の回転率向上が期待できるだろう。


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


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・サービスが異なるものがあるため、専門的な設計機能を求める場合には専用CADを選ぶのも方法の1つである。汎用CADではどの分野においても柔軟に使える機能が豊富に搭載されている。

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。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

 あらゆる分野で通用する汎用的な機能を備えているが、特定の機能を選択して操作を習得するのが難しい場合がある。基本の2D CADから、3D CADを備えた高度なものまで幅広いスペックが存在するため、ニーズに合った選定が必要。

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のほか、アパレルや家具などのデザイン性を重視するものもあり、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。

導入前の確認事項

 CADのリプレース時に重要となるのは、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。


PLMとの連携

CADの基礎知識

CADとは

 CADとは、Computer-Aided Design(コンピュータ支援設計)の略で、建築やデザインにおける設計や製図をするために使用するデジタルツールのことを指す。精密な設計が必要とされる建築や機械メーカー、服飾などの分野で幅広く活用されており、用途に合わせた幅広い種類が存在する。平面の図面を引くための“2D CAD”をはじめ、仮想空間上に3次元の立体を描く“3D CAD”など、より直感的かつ内部構造を正確に作成できるCADは、企業における製造・設計分野に役立てられることから、多くの現場に導入が進んでいる。広く普及しているCADソフトには“AutoCAD”や“Jw-cad”が挙げられるが、専門分野に特化した専用CADも幅広く展開されている。

 従来の手書きによる設計・製図と比べて格段に正確性が向上するとともに、ペンと紙を使った作成による手間や労力が削減できるため、物づくりの現場において一連の設計作業を効率化できる点が最大の利点といえる。設計業務を一定レベルで標準化できるため、品質向上にも大きな効果を得られるだろう。

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の必要性

 物づくりの現場において、製品設計の精密性はその品質に大きく影響する。CADが導入される以前は、手書きによる設計が必要だったが、正確な設計図を描くには高いスキルや膨大な手間を要するものだった。線の太さの均一性をはじめ、ミリ単位以下の精密性を維持することは決して容易なことではない。設計者に大きな負担となるだけでなく、スムーズにプロジェクトを進める上でも大きな足かせとなるだろう。

 これらの課題を解消するツールとしてCADがある。建築や製造業界においては、設計から施工・製造に至るまでさまざまな関係者との連携が必要となる。しかし、施工・製造段階に入るまで設計ミスや問題点に気付きにくく、設計修正や変更に迅速に対応できないといった問題があった。建築・製造工程が長期化することによる納期の遅延やコスト負担を防ぐためにも、設計ワークフローを効率化できるCADの必要性は高いものといえる。

 CADを活用することで、PC上で図面設計ができるようになる。定規や分度器を使わずとも描画や寸法計算が容易にできるため、設計者の時間と労力を削減できる。手書きでは難しい正確な描画が可能となることで、図面制度も格段に向上するだろう。

 このように、PC上での設計が可能となることで、図面設計における精度の向上はもちろん、修正作業や後工程へのデータ共有が容易になる。図面作成段階で人的なミスを防止できるため、着工後の手戻りを減らし、工数を大幅に短縮できる。設計作業の質向上や作業工程の効率化を図るためにも、建築・製造現場においてCADの活用は不可欠といえるだろう。


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。

編集作業の効率化

 完成した設計図を修正したい場合、手作業で描かれた図面は消しゴムなどを用いて編集作業をしなければならない。線の書き足しはできたとしても、線の消去や修正には時間と手間を要するだろう。その点、CADではデジタル上の図面のため、完成後も修正や消去といった編集作業が容易にできるほか、後工程へのデータ共有も可能となる。ある製品のバージョンアップをする場合にも、過去の部品や図面データを活用してスピーディーに設計できるため、新たな製品開発やシミュレーションなどの工程を大幅に短縮できる。

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、設備取付けといった専門作業者が分担して工事をすることになる。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。これにより、製造にかかる時間を短縮できるほか、共有ミスなどのトラブルを防止できる。

設計スキルの標準化

 手書きによる設計では、設計者によって図面の品質やルールにばらつきが出てしまう可能性がある。CADを活用することにより、設計業務における技術仕様を一定のルールに基づき構築できるため、個人にかかわらずスキルを標準化できる。事前に製品の仕様や属性を明確に定義しておくことにより、標準化された設計図面を流用できるため、製造過程の短縮や工程の回転率向上が期待できるだろう。


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


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・サービスが異なるものがあるため、専門的な設計機能を求める場合には専用CADを選ぶのも方法の1つである。汎用CADではどの分野においても柔軟に使える機能が豊富に搭載されている。

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。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

 あらゆる分野で通用する汎用的な機能を備えているが、特定の機能を選択して操作を習得するのが難しい場合がある。基本の2D CADから、3D CADを備えた高度なものまで幅広いスペックが存在するため、ニーズに合った選定が必要。

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のほか、アパレルや家具などのデザイン性を重視するものもあり、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。

導入前の確認事項

 CADのリプレース時に重要となるのは、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。


PLMとの連携

CAD導入時のROI・費用対効果の算出方法

CAD導入の効果は、図面作成時間短縮による人件費の削減や図面データ化によるペーパーレス化があげられる。また昨今では、オンラインでCADが利用できる製品も増えてきていることから、モバイルで図面を確認できるなど、作業効率向上といった面でさまざまなメリットがある。その際の費用対効果の算出方法を例として記載する。
※CADの初期導入時には担当者の教育、CADを動かすPCの導入費用なども考慮する必要がある。

手作業からCADによる製図に切り替えたことによる人件費削減効果

例えば、製図担当者が2名従事していたとする。CADを導入することで手作業で図面を作成している場合と比べ、平面図作成にかかる作業時間や、立面図、断面図などの作成に平面図データを活用できるため、大きく省力化でき人件費の削減が期待できる。

費用対効果

上記それぞれの項目を、下記のように想定して考えてみよう。
・製図担当者:2人
・CAD導入により短縮される図面作成時間率(%):平均30%
 (図面修正の工数削減や図面データの二次利用により、製図時間を70%に削減できたと仮定)
・1人あたりの時間給:4,000円
・1人あたりの作図に携わる時間/月: 120時間
 (製図担当者のため、1日のうち6時間は製図業務に充てていることとする)
・CAD費用:30,000円/月 x 2人 = 60,000円

計算の例

費用対効果(円/月) =
( 2(人) × 120(H)× 4,000円 x 0.3) – 60,000円 = 228,000円/月


CAD導入における他の定性的効果

CAD導入にはその他数値で表しづらい効果がある。下記のような効果も合わせて提示すると効果的だろう。

・作図の正確性向上:
 ミリ単位での精度が求められる図面において、手作業ではどうしても図面のズレが発生することもあった。
 データ入力で正しい位置に正確な大きさ、角度の図面が引けるようになることで、図面の正確性が向上する
・ペーパーレス化による印刷コストの低減:データ上で依頼ができるため、これまでわざわざ紙でやりとりしていた
 図面の印刷コストが大幅に低減できる
・図面の品質やルールを一定レベルで標準化できるため、複数の作業者間で円滑な協業が可能になる
・モバイルデバイス対応の製品の場合、外出時に図面の確認や編集が可能となる

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