Colleen Smith is PTC’s Global Partner Marketing Leader, where she collaborates with Strategic Technology/Services Partners from around the world, overseeing PTC’s indirect go-to-market strategy and execution. With over 30 years’ experience in the software industry working with technology and SaaS partners, Colleen has a strong understanding of the industry, technology products and market opportunities for growth.
人手不足の解消に寄与する産業用ロボットや FA 機器メーカーの設計開発の現場でも、一般的な製造業と同様に、設計者のナレッジやノウハウを共有する仕組みが必要です。熟練設計者にとって当たり前のことを見える化し、新人設計者でもすぐに把握できる環境づくりが求められます。
自動化の前に、必要になるのが設計の標準化です。たとえば同じ形状なのに異なる名称を持つ部品が多くあり、混乱を招いている状況は、部品の標準化ができていないケースといえるでしょう。テンプレートの活用など自由裁量の度合いを減らす枠組みを作り、設計者間の差をなくす標準化がまず必要になるのです。
そこで今回は、3D CAD の AI などを活用し、設計の標準化と自動化を実現する方法について紹介します。
記事の最後で Creo のお客様導入事例もご紹介しておりますので、気になる方はぜひ最後までご覧ください。
Creo に関する詳細はこちら
ものづくりが直面する「慢性的な人手不足」に対応するには
人手不足に悩む製造業において、即戦力となる熟練設計者のナレッジやノウハウが必要なことは誰しも認識しているでしょう。ここでは、製品設計における慢性的な人手不足に対応する手法について紹介します。
製造業の人手不足の背景
労働人口の減少はもちろん、離職する機械エンジニアが多い一方で、なかなか新しい機械エンジニアが入社してこないことも製造業の人手不足の大きな原因です。ナレッジやノウハウを伝承する先がない状況は、製造業にとって痛手といえるでしょう。たとえ新しい機械エンジニアが入社してきたとしても、ナレッジやノウハウを伝える熟練設計者がすでにいないケースも考えられます。
近年では製品を出荷する際に、CO2 排出量を計算しないといけません。昔と比べて、昨今ではコンプライアンス関連の業務が増えており、その皺寄せが設計者にきていることも考えられます。人手不足が深刻化している現在、少ない人数でも従来と同じ量の業務をこなすため、製造業における人手不足の課題を解決する手法として、設計の標準化や自動化が非常に注目されています。
自動設計は課題解決につながる手法として有効
数多くある 3D CAD の中でも、設計の自動化をもっとも得意とするのはパラメトリック系 CAD の Creo です。Creo を導入すると、標準機能をうまく組み合わせて利用したり、カスタマイズして専用機能を開発したり、テンプレートモデルを活用したりすることで、設計の標準化と自動化が可能になります。
Creo を導入して自動化に取り組んでいるのは、次のようなニーズを持つ産業用ロボットや FA 機器メーカーです。
- 工数削減
- 開発期間の短縮
- 手戻りやミスの削減
- 検討パターン数の拡大
- ノウハウの形式知化
- 作業や形状の標準化
とくに自動設計では、テンプレートモデルが活用されています。なぜ Creo は、テンプレート設計による自動化と効率化が得意なのでしょうか？ テンプレート設計が得意な理由を下記にまとめましたので、ぜひご確認ください。
| 理由 | 概要 |
| 強固なパラメトリック |
・Creo はパラメトリックを搭載した世界初の CAD ・独自開発のカーネルからパラメトリックをサポート ・寸法値や公差値、フィーチャやジオメトリまでパラメトリックをサポート ・設計の過程や変更の履歴が記録されるため、設計の更新や変更が簡単 |
| データ連携性は100％ |
・参照関係を保持する機能を搭載し、図面とモデルの関連を常に維持 ・設計者の意図通りの振る舞いを実現 |
| 設計者のナレッジを共有可能 | ・設計者の意図をモデルやアセンブリに定義することで、部品や形状にナレッジを含められる |
設計業務の標準化と自動化にまつわるボトルネック
3D CAD には、自動設計や作業効率を向上させる機能が数多く用意されています。にもかかわらず、なかなか 2D から 3D CAD に移行しないケースが多い理由は何でしょうか？
ここでは、人手不足を解消するために設計業務の効率化が有効だとわかっていても、DX が進まない背景を紹介します。
設計の現場が抱えるよくある悩み
産業用ロボットや FA 機器メーカーの設計開発の現場では、似たような設計を以前にもやっているケースが多いのではないでしょうか？流用設計すれば効率的に設計できますが、実際には前回のデータが見つからない、前にどう設計したかわからないケースが多いでしょう。その結果、同じ工数をかけて似たような設計を繰り返すことになり、ムダな工数やコストが発生する原因になります。
設計開発のプロセスがはっきりしない、設計業務の見える化ができていないケースも、よくある悩みの 1 つです。設計開発プロジェクトの上流から下流まで、どの作業にどれくらいの工数がかかっているのかを認識していない現場が大半ではないでしょうか。
設計の標準化と自動化は、社内の誰かが取り組まないといけないテーマです。しかし、日々の業務に追われている設計者が自ら率先して取り組むことは、ほぼ不可能といえます。やり方を変えることに対する抵抗勢力の存在は、どこの業界や職場でも見られる現象です。そのため重要プロジェクトとして認識し、設計の標準化と自動化を引っ張ってくれるような上層部がいないと現状は何も変わらないでしょう。
AI の台頭が設計の標準化と自動化の必要性に気づくきっかけに
デジタル化が進み、近年では、繰り返し作業を AI が効率的に実行する様子を目の当たりにする人が増えています。この AI の台頭によって、手間をかけて行うことが当たり前ではないと、人が気づき始めたのです。業務上のムダを洗い出すことなく放置し、手間をかけて行うことが当たり前といった認識は、過去のものになりつつあるといえるでしょう。
たとえば材料コストの節約を図りながら軽量化する場合、部品を格子状にすることで解決できる場合があります。部品設計時に AI 設計機能のジェネレーティブデザインを使えば、材料や製造プロセスなどの拘束条件や要件に基づき、高品質かつ低コストで製造できる革新的な製品形状を自動生成することが可能です。
部品の軽量化にコミットするなら、AI 設計機能のジェネレーティブデザインやシミュレーションによって格子形状を生成できる 3D CAD の導入は理にかなっています。さらに格子形状を容易に製造できる 3D プリンター（付加製造：AM）とのデータ連携のしやすさも、3D CAD の選び方のポイントです。Creo は上記のいずれにも対応しています。
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AI をはじめ、次々と登場する新しいテクノロジー。そのすべてを個別に追いかけるのは容易ではありません。
「結局、自社の設計業務に活かせる技術はどれなのだろう？」
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設計の標準化と自動化を進める具体的な手法とは？
では実際に、どのように設計の標準化と自動化を進めればよいのでしょうか？ ここでは、設計を標準化し、自動化する具体的な手法について紹介します。
解決方法 1：他社の成功事例を研究する
たとえば 3D CAD の導入によって設計効率がどの程度アップしたか、または実際に導入した自動化の仕組みなど、他社の成功事例を研究することが重要です。お問い合わせいただけましたら、PTC のエキスパートが Creo を活用した設計の標準化と自動化の成功事例を紹介することもできます。
導入事例をすべて見る
解決方法 2：設計開発プロセスおよび関連する課題の見える化
プロセスの見える化を根気よく行うことも重要です。そこに発生している課題の見える化もあわせて重要になります。どこがボトルネックで、どこにロスが発生しているかを洗い出してみましょう。洗い出しを行った上で、隠れているコストを数値化するのです。たとえば年間数千万円のロスが発生しているなら、設計効率化によってロス削減に役立つ数百万円の 3D CAD ソフトを導入するのは、合理的な経営判断といえるでしょう。
解決方法 3：DX バリューロードマップ作成による上層部へのアプローチ
会社の目標や課題を洗い出して、優先度が高い DX を洗い出す作業が「DX バリューロードマップ」の作成です。これは、会社が今後どの方向を向くべきかを見える化する作業になります。
会社や上司を説得する資料作成も PTC のエキスパートがご支援可能ですので、ぜひこちらからお問い合わせください。
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お客様ごとの課題に合わせて、エキスパートが最適なソリューションをご提案します。
詳細はこちら3D CAD で設計の標準化と自動化を実現する手法
ここでは、3D CAD Creo によって設計の標準化と自動化を実現する手法をいくつか紹介します。
これらの手法の根幹にあるのが、設計の属人化を防ぎ、仕様変更に強い体制を築く「構想設計（トップダウン設計）」という考え方です。
最初にこの重要な設計アプローチについて詳しく知りたい方は、以下の解説記事もぜひご参照ください。
▼3 次元設計とは？構想設計を成功させる Creo の活用法と考え方
設計変更に強く、チーム設計を円滑にする「トップダウン設計」。その考え方から具体的な機能の活用法までを徹底解説します。
記事を読む
テンプレートモデルを活用した自動設計とバリエーション展開
3D データを元にテンプレートモデルを作っていき、その値を変えることによって製品のバリエーションをどんどん生成するのがテンプレートを使った自動設計と呼ばれる手法です。Creo は、ノウハウを活かした流用設計やバリエーション展開を得意としています。
トップダウン設計をサポートする「Creo Parametric Advanced Assembly Extension (AAX)」も、簡単かつスピーディ、しかも間違いのない製品設計を実現できるおすすめの手法です。AAX を活用すると、工程の順番を入力指示すれば、テンプレートや図面が生成されます。変更を加えるたび、下流側にある生産図面や製造情報などすべての情報が自動的に更新されるので、大幅な設計業務の効率化につながるのです。
AAX は、T2 (Creo Design Advanced) パッケージからご利用になれます。
リレーション機能により設計変更を自動化
Creo には、リレーション機能（ユーザー定義方程式）があり、設計仕様からリレーションを生成します。リレーション機能によって設計意図を数式化した上で、モデルに取り込めるのです。これにより、モデリングプロセスの制御が可能になるので、設計変更にも瞬時に対応できます。
「この仕様の時はこの部品を使う」とモデルに書き込めるため、寸法を変えたり使っている部品の数を変えたり、購入品と入れ替えたりすることも可能です。たとえば部屋の設計時に、部屋のサイズに応じて異なるサイズのエアコン（購入品）と自動入替するといった使い方もできます。
AI 設計機能「GTO」による部品形状の自動生成
AI 設計機能 ジェネレーティブデザインに実装された GTO は、ジェネレーティブトポロジー最適化と呼ばれるソリューションです。GTO によって一部品の形状自動生成が可能であり、非常に自由な形状の最適化を実行できます。そのため、従来の手法では想像もつかない斬新なデザイン案を見つけられるでしょう。
「BMX」による製品ブラッシュアップの自動化
製品設計プロセスの最終段階において、ブラッシュアップを自動化できるのが、Behavioral Modeling Extension (BMX) です。AI 設計機能のジェネレーティブデザインに実装された数値最適化のソリューションであり、目標と制約を達成するために、寸法などのパラメーターを指定します。これにより、最適な形状を自動で導き出せるのです。
ここまでご紹介した、最適な形状をゼロから生み出す GTO（トポロジー最適化）と、設計要件を数値で追い込む BMX（数値最適化）。この 2 つのアプローチを理解することで、AI を活用した設計の可能性が大きく広がります。
▼ Creo でここまでできる！ジェネレーティブデザインとトポロジー最適化設計の事例と設計プロセス
AI が最適な形状を自動で生み出す「トポロジー最適化」と、設計者の意図を数値で追い込む「数値最適化」。それぞれの仕組みと効果的な活用法を詳しく解説します。
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原価計算の自動化
実績のある部品のコスト情報は ERP（基幹システム）が把握しており、資材の値段の情報は購買部門が入力することが多いでしょう。PLM と ERP を組み合わせて、各部品の現在の実績単価を呼び出せば、原価計算の自動化が可能になります。CAD との連携で積算することも可能です。
AI を活用した部品の類似形状検索
2026 年 1 月、PTC は PLM「Windchill」向けの AI 機能「Windchill AI Parts Rationalization」の提供を開始しました。AI による類似形状検索を活用することで、重複部品の発見や部品の標準化を効率的に進められます。
このように、AI や最適化技術を活用することは、設計の自動化だけでなく、熟練設計者のノウハウを「テンプレート」や「ルール」として組み込み、組織全体で共有し、活用していく上でも非常に重要です。
「設計ノウハウの共有」と「AI による設計効率化」を両立させる具体的な方法について、以下の資料で詳しく解説しています。導入事例も掲載しておりますので、ぜひご覧ください。
【無料eBook】ハイエンド 3D CAD「Creo」：ノウハウ共有を通じて AI 設計（ジェネレーティブデザイン）を実現
なぜ Creo は設計データの劣化なくノウハウを共有できるのか？ AI 設計を活用した高品質で効率的な製品設計のプロセスを解説します。
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3D CAD Creo の特徴と標準化および自動化の成功事例
自動化に対応した CAD を導入したら、すぐに設計の自動化が可能になるわけではありません。自動化へのステップは、まず今ある製品の構造を分析するところから始まることを設計者はよく理解しているはずです。設計業務の標準化と自動化を実施する上で、製品のモジュール化は避けられません。
ある製品を設計するための情報を整理することが製品のモジュール化と呼ばれており、どこからどこまでモジュール化すべきか、その線引きが難しいとされています。単純に整理できない曖昧な部分の処理に手間がかかることから、モジュール設計は設計者にとって永遠のテーマです。
ここでは、Creo の特徴と Creo を活用した成功事例を紹介します。
Creo が他社の 3D CAD と異なる点とは
製品のモジュール化を実施した後、整理された情報を 3D CAD ソフトウェアに載せる時に最適なのが、Creo です。最適な理由は、参照関係を保持する機能を持ち、データの連携性が決して崩れないように Creo は設計されているからです。
たとえば、「部品 A と部品 B をこういうふうにくっつけなさい」という命令を出せば、Creo は確実に実行します。設計者がこうしたいという要求を Creo は決して裏切りません。たとえば Creo の場合、接合する場所がずれたり、別の部品を接合したかったのに失敗したりなど設計者が意図しないことが起こる確率はゼロです。
ちなみに Creo を使用していれば、絶対に守るべき拘束条件が外れるといった現象は起こりません。Creo は、設計者の要求に確実に応え、当たり前のことが当たり前にできる 3D CAD だからです。
テンプレートを活用した自動設計の流れ（コネクタの事例）
ここでは、テンプレートを活用した自動設計の流れをコネクタを例に紹介します。
- 極数等の仕様値で形状変更できるマスターモデルとマスター図面を作成
- マスターモデル内の属性値に「図面注記の記述」を入力することで、モデルで図面注記を統括管理可能
- シリーズのモデルを具現化/シリーズ図面用のデータを複製
- ファミリーテーブルを用いてマスターモデルに極数違いのインスタンスを作成
- マスター図面をコピーして各インスタンスのシリーズ図面を作成
■実際の 3D CAD データはマスターモデルだけなので、モデル管理が簡単に
- シリーズに共通する設計変更はマスターモデルに施すだけで全モデルと全図面に自動反映
Creo による標準化と自動化の成功事例
荏原エリオット様
個別受注設計生産に携わる荏原エリオット様は、Creo 導入によってパラメトリック設計へ設計思想を転換し、図面中心からモデル中心主義による 3D 設計を定着させました。国内および海外拠点の経営統合に伴い、設計環境を Creo に統一したのです。その結果、10 年間で 70% もの設計時間削減を実現しています。
具体的にはアドオンソフト「SmartAssembly」を用いて部品の設計を自動化したほか、固変分離（変化する部分をパラメータ化）によって自動設計化し、変（都度設計部品）におけるリレーションを使用した自動設計手法を確立しました。
ミズノ様
サイズ展開が得意という Creo の強みを生かしている成功事例は、スポーツブランドのミズノ様によるゴルフのクラブ開発です。ファミリーテーブルを活用したアイアンの番手展開という特徴的な使い方が実践されています。基本モデルを設計後、角度や長さを変えたパラメーターを割り当てるだけで番手展開を行う手法であり、従来と比べて大幅な作業効率の向上につながりました。設計者の空いたリソースを基本モデルの設計と強度解析、打球音解析にも充てられるようになったため、Creo は設計品質の向上にも大きく寄与しています。
これらの成功事例は、各社の課題に合わせて Creo の最適な機能を活用した結果です。貴社ではどの機能が必要になるのか、ぜひ以下の記事よりお確かめください。
▼3D CAD ソフト Creo パッケージ完全ガイド：コンカレントエンジニアリング/トップダウン設計、Ansys の最新解析、AI 設計機能まで
お客様のニーズに合わせた最適なライセンスパッケージをご案内します。各パッケージで利用できる機能の違いを詳しく解説しています。
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設計の標準化と自動化には 100% 連携保証の Creo がおすすめ
Creo は、100% の連携保証と豊富な自動化機能により、貴社の「設計の標準化」と「人手不足」という課題を解決する最適なパートナーです。熟練設計者のノウハウを資産として次世代につなぎ、競争力を高めるために、ぜひ具体的な一歩をご検討ください。
専門スタッフに具体的な相談をしたい方へ
「自社の設計プロセスにどう適用できるか」「上層部を説得するための客観的なデータが欲しい」など、お客様一人ひとりの状況に合わせて、Creo のエキスパートが伴走します。ご興味をお持ちいただいたご担当者さまは、ぜひお問い合わせくださいませ。
3D CAD Creo お問い合わせ
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本記事でご紹介した Creo の機能をお試しいただけるように、無料試用版をご用意しています。14 日間すべての機能が使えますので、操作性やパフォーマンスを実際にお確かめいただけます。
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以下に Creo を活用して設計業務を最適化した企業の導入事例を紹介しますので、こちらもぜひご覧ください。
【導入事例】