スマートな加工工程の確立に向け

本紙　今日はデジタルエンジニアリングを普及するために必要なことを、いろんな視点で議論していきたいと思います。まずは竹内学長に口火を切っていただければ。

竹内（中部大学）　設計〜製造〜品質管理という流れをスマートにする重要性は私自身以前から認識していまして、かつて学生らとオリジナルの３次元CADを開発し、３次元CADで設計から加工の荒・仕上げまで一気通貫できるプロセスを作りました、同時に加工されたものの形状のどこをどういうふうに形測するか、AIのはしりみたいなこともやって自動測定を行っていました。もっとも、難易度の高くない部品に限ってできたことではありましたが。

本紙　それは大阪大学教授の時代？

竹内　いや、その前の九州工業大学で教えていた時期で１９８５年の頃です。

本紙　デジタルエンジニアリングが実践されだしたのが80年代末頃、普及は90年代半ば過ぎからと聞きますから、ずいぶん早いですね。

竹内　ただその時は自分たちの３次元CADで、研究現場の（数少ない）加工機・測定機にデータを渡すという単純な流れだったかと思います。現実には現場に数多くの種類の工作機械もあれば測定機もあり、いろんなシステムなども絡んでいるからデータをどう受け渡して工程を作っていくか、しかも納期に合わせないといけないから全く違う大変さがあるでしょう。だから、デジタル技術の進展が著しいこの数十年で、どうして一気通貫が進んでいないのかと率直に思ってしまう反面、どうしてもつなぎのところがあいまいになり、つまり工程工程で分断されていきますから、一気通貫はやはり難しいとも感じています。では、どういうコンセプトで３Dデータをつないでいくか、ということがポイントになるでしょうね。

藤田（牧野フライス製作所）　そうですね。設計側の意思を上手に流していくことは課題であり大事ですが、一方では下流側の現場のノウハウや工夫で良くすることも実際には多くあって、それをデジタル化したモノづくりのプロセス全体に活かすことが必要と感じます。ただ一気通貫ということで言えば、私は着実に進んでいると思います。例えば当社の設計が作った（工作機械等の）モデルや部品表などのデータをどうやって下流に渡すかというのは常日頃から議論しブラッシュアップしています。また一例として部品の製作コストが、完璧でないにしろある程度の精度で設計段階から分かるようになりつつあります。なぜコストが分かるかと言うと、過去の経験からというよりは、ツールが工程設計（※２）をサポートしてくれるからです。このようなツールが徐々に出てモノづくりが進化しているのは確かでしょう。

本紙　先生と牧野フライスさんの実例は素晴らしいけど、自己完結型の成果かもしれません。一気通貫的なことを、日本の重層下請け構造のなかでやろうとすれば、それはまたさらに難しそうです。

小泉（C＆Gシステムズ）　そうですね。私は以前、ドラフターで図面を書いていたことがありますが、比較するとデジタルを使った方が工程の一つひとつは間違いなくすごく効率化しています。ただ先生がおっしゃったように工程間でどうしても分断・寸断されてしまう。完成した３Dモデルより、むしろ２Dの図面に記載された寸法のほうが工程全体を通じてみんなが理解しやすい面もあるのかなと、私個人としてそう感じることもあります。特に複数のサプライヤーさんが入ると、今の３Dデータを全体で活用するのは難しい。設計サイドで決まったことをそれぞれがそのままやってモノができるのであればいいけれど、そうではないですから。また、そもそも設計から現場、現場から検査へとつなぐ情報が形状データと図面しかないんですね。これだけでは不十分なので、大きく変えないといけません。

本紙　ミツトヨの阿部フェロー、聞かれていてどう思いますか。

阿部（ミツトヨ）　３D化は皆さんおっしゃるように進化していると思います。ただ正直、CAD重視のフロントローディングには苦い経験が多くあってトラウマになっていますよ（苦笑）。というのも、モノをつくる時はまず設計の方がいて、設計側からは完成品の形状や公差などがアウトプットされるんですが、対して加工する側は流れてくる素形材の形状がインプットで、CAD図面への対応がアウトプットになります。こうなると加工側はインプットである素形材と、設計が示すアウトプットの間にある隙間を埋めるために一生懸命考える形になるんです。さらに測定の立場で言えば、中間工程での計測ともなると、最終の製品図と、最終製品図とは違うであろう中間の製造物を対象に、計測結果をどう活かすかということが悩みになってきます。

本紙　大変さはなんとなく想像できますが、それが先生や小泉さんが言われた分断、寸断にあたる？

阿部　例えば仕上げ加工の寸法公差が10ミクロンだったとして、中仕上げでは、ほんの少しの削りしろを残して精度良く仕上がっているはずですよね。その情報がデジタル化されていないということです。恐らく加工においても中間のデジタル情報がないので、熟練のプロフェッショナルが一所懸命条件を設定して上手に対応している。測定もそうです。しかしこれがもう限界にきていると思いますね。

本紙　限界とは？

阿部　そうしたことができる熟練の方が少なくなってきたということです。

小泉　形状レベルであれば中間の加工においてもCAMでデータを全部出力できますが、ただこれも形状だけで、アノテーション（指示事項）はついていませんからね。

阿部　その通りです。中間のアノテーションまで３D図面で表現できるようになれば加工も工程設計的な面でうまく流れるようになるだろうし、測定もスムーズに役割を果たせます。仕上げ加工の精度は指示されていても荒、中仕上げでどこまで精度を追い込むのかという指示は設計サイドにない。ここをデジタル化ではっきりさせるのがキーポイントの一つということです。工程ごとに品質をチェックする必要はありますからね。

竹内　中間の公差も寸法公差であれば多くで指示されていると思いますが。

小泉　はい。１次加工、２次加工とそれぞれの中間加工形状をSTLというフォーマットの形状データでCAM側からアウトプットすることはできます。ただ、加工に絡む指示のアウトプットは仕組みとしてありませんね。阿部　STLデータでは必要な公差は出せても法線データとか幾何公差の部分はデータとして存在しないので、STLにされると（測定サイドは）非常に大変ですよ。

小泉　どうなんでしょうね。STLとともに幾何公差などもカバーできるデータを合わせて流通させれば、もっとやりやすくなる気もしますが。

本紙　それは難しいことじゃなく、できそうですか？（一同苦笑）

小泉　いや難しいでしょう。可能性としてこういう選択もあるのではないかと。

阿部　冒頭あったように、デジタル化を指向するなかで要所要所はレベルが上がってきているけれど、データはまだなかなかつなげられないでいるということです。

本紙　話が戻りますが、お聞きすると人のノウハウ、経験値に拠る部分がどうしても残されているようです。

藤田　ここで一つ確認させていただきたいのですが、中間の中仕上げで削りしろをどれだけ残すといったことは、工程設計している方なら頭の中に入っていますよね。

阿部　その通りです。

藤田　しかしその削りしろなりがデータとして残っていないから、例えば中仕上げにおいて三次元測定機でどれだけ正しく加工ができているか調べようにもうまくいかないと。

阿部　そこが測定側からすると一つのボトルネックになっています。

小泉　これまでの３D図面では、そこまで指示できていませんからね。

阿部　はい。国内大手自動車の主要部品をみても、個々の部分に対する指示はエクセルだったり手書きだったりしています。同時に中間の加工精度を決めるのは人の資質に拠っていて、しかもそこではミスをしないことが最も強く要求されると聞きます。ミスしないことが最優先されるゆえに、新しい付加価値が生まれにくいということにもなっているのではないかと、私は感じます。

本紙　では、中間の２次加工などを含め全体の指示を誰がどういう形でやるべきなんでしょうね？ 欧米主導で動いているCADの世界は、この部分をみていない面があるように思います。

藤田　当社で顧問をやっていただいていた岸浪建史先生（北海道大学名誉教授）が話されていました。STEPなどの国際規格などをみても、欧米大手のCADメーカーがイニシアティブを取っているけど、現場の課題を解決しようとの意識は希薄ではないかと。ここをどうするかという点で、先生の表現を借りて申し上げると「こうしたCADメーカーばかりに任せてはいけないない、自分たちでまた別の角度から解決をはかるべき」だと。

本紙　その自分たちでと言う部分は、個々の取り組みになるし、一気通貫が言われる中にも残るだろうと。

藤田　その通りです。逆に、CADメーカーが設計から細かな製造方法まで指示できるデータを作ってこの通りにやりなさいという形になるのは違うと思います。製造現場に自由度があることで、様々な試行錯誤が行われ、進化し価値も生まれるのではないでしょうか。一気通貫というのは完全自動化でなにも自由度はない、ということではないと思います。

小泉　働いている人のやりがいということも別の視点でみておく必要があります。

本紙　先生はどうみますか。

竹内　自由度は残るでしょうし、一気通貫とは別のとこで頭をつかうべきことはいろいろあると思いますね。（その通りです、の声）

藤田　現場が主体的に担う領域が2割なのか、その割合はともかく、自由度があった方がいいと思います。

阿部　私は加工は素人ですが、加工工程を集約する取り組みは進んでいて、また今の工作機械も複合機能を持ち集約的な加工を行っています。そういう世界をイメージして話しますと、素材を工程集約型の工作機械に入れると、一台の工作機械の中で条件と工具を変えながら荒取りから中仕上げ、最終仕上げへと進んでいくと思うのです。このあたりのことは、（設計の指示というより）機械メーカーさんがノウハウを活かして課題解決されています。ここが重要なポイントでしょう。ただ、仮に一つのワークを作り上げる際に複数の工作機械メーカーが関わってくると、話はややこしくなりますが。

本紙　なるほど。

阿部　そうしたなか大手の自動車メーカーやそのティア１、ティア２の方々は、藤田さんが触れられた「２割かどうかはわからないけど」という、人が担う領域のなかで生産性を上げ、ひいては存在価値を高められていると思います。

※２）工程設計…製品が完成するまでの一連のプロセス設計。生産活動のなかで特に重要視される。当座談会でも指摘があったが、現状は、特定工程のプロセス作りを工程設計と呼ぶこともあれば、素材の選択から製品完成までの全工程のプロセス設計を指して工程設計と言う場合もある。