製造業向け 3D CAD で人手不足でも設計業務を圧倒的に効率化させる方法：成功事例と実践的アドバイス

中小製造業にとって、人手不足の解消は企業経営における重要な課題です。たとえ少人数でも競争力を維持・強化するには、トップのリーダーシップのもと 3D CAD をはじめとするデジタルツールへの省力化投資が欠かせません。とはいえ、3D 設計への移行には、2D 設計に慣れた現場からの抵抗感が強いことが一般的です。そこで今回は、2D CAD から 3D CAD への移行の重要性、設計効率を向上させる方法や成功事例を紹介します。

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。

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中小製造業が直面する人手不足と設計効率向上の必要性

人手不足の中、少量多品種生産へのニーズが高まるなど、中小製造業を取り巻く環境は厳しさを増しています。厳しい環境下においても、高度かつ多様なニーズに対応しながら生産性や産業競争力を向上させていくには、ロボット・AI 等の活用は不可欠といえるでしょう。

デジタル技術の導入により変革を目指す DX は、ムダをなくし生産性を向上させ、製造業の競争力強化や企業の稼ぐ力の向上に資する重要な取組です。ここでは中小製造業の足元の状況や、設計効率向上の必要性について紹介します。

量的および質的な人手不足は製造業の経営課題

2025年版ものづくり白書 によると、「事業環境に影響を及ぼす社会情勢の変化」として、日本の製造業は特に「原材料価格（資源価格）の高騰」「エネルギー価格の高騰」「労働力不足」を懸念する傾向にあります。

実際に、製造業の就業者数をみると2023年は1,055万人、2024年は1,046万人でした。2023年と2024年を比較すると、製造業の就業者数はわずかに減少しているのです。

出典：2025年版 ものづくり白書　概要（令和7年5月）｜経済産業省 厚生労働省 文部科学省

次に、中小企業における産業別従業員数過不足 DI をみてみましょう。新型コロナウイルス感染症の感染拡大による影響を受け、製造業の従業員数は2020年、一時的に過剰に転じました。それ以降は不足に転じ、2024年は2019年と同水準のマイナス18.2です。

出典：2025年版 ものづくり白書　概要（令和7年5月）｜経済産業省 厚生労働省 文部科学省

人手の質的な不足を補う施策についても、中小製造業は早急に検討する必要があります。2018年版ものづくり白書において、「第四次産業革命が進む中、ものづくり産業で働く人材に期待されるスキルも大きく変質しており、供給も十分でない」ことがすでに指摘されていました。

表1：確保が課題となっている人材

出典：2018年版 ものづくり白書 第1章第2節｜経済産業省 厚生労働省 文部科学省

表2：特に確保が課題となっている人材（規模別）

出典：2018年版 ものづくり白書 第1章第2節｜経済産業省 厚生労働省 文部科学省

実際に確保が課題となっている人材として、「技能人材」という回答が突出しています。規模別では、特に中小企業ほど「技能人材」の確保に苦心している状況がみえてくるのです。

ちなみに2019年版ものづくり白書によると、「技能」は「人に内在する、暗黙知を主体とする能力」と定義されています。つまり、「実際の体験等を通じて人から人へと継承される」性質を持つことから、技能をスムーズに引き継ぐ態勢を社内で整えることも重要です。たとえば技能の見える化のほか、デジタル化によって普遍的な技術にして属人化を解消し、ものづくり工程を効率化する施策などが考えられます。テクノロジー・機械との組み合わせによって、技能の容易化・自動化や習熟のスピード化を図ることも検討する時代が到来したといえるでしょう。

人手不足解消に向けた中小企業の省力化施策

日本政策金融公庫 総合研究所のレポート（2024年6月）では、中小企業の省力化施策の事例を紹介しています。中小企業庁が公表した中小企業省力化投資指針によると、省力化の定義は「従前と同等またはそれ以上の付加価値を算出するために投入する労働量を減少させること」です。省力化を実現するには、設備等の投資による効率化が必要になります。

すでに製品のピックアップから梱包までを自動化するロボットを導入したり、インターネット接続したカメラで部品の寸法や損傷の検査工程を自動化したりして量的な人手不足に対応している中小製造業もあるでしょう。近年では、最先端技術を駆使したデジタルツールによって、質的な人手不足を解消する省力化投資の事例も報告されています。

レポートでは、伝統工芸品の製造において職人の思考を再現する AI でベテランによる若手の指導業務を補完しているケースや、原反の色味を判別する暗黙知（ノウハウ）を AI 搭載の検査システムで形式知に変換し、若手でも可否を判断できるようにしたケースなどが紹介されています。

部品の生産計画立案に必要な需要の動向や原材料価格などの情報を AI が自動収集するケースや、過去の設計データを学習した 3D CAD 搭載の AI が新たな形状の部品を自動設計するケースも、人材不足解消の施策として有用です。

中小企業にとって、2D CAD から 3D CAD への移行が重要な理由

2D CAD から 3D CAD へ移行すると、「情報」という新たな経営資源を獲得できます。ヒト、モノ、カネ、情報は「4大経営資源」であり、事業継続力強化計画を策定する上で重要な要素です。

人手不足は売り上げや利益の減少を招くばかりでなく、納期の遅れにもつながります。外注先も人手不足とみるのが自然であり、ものづくりの外注は根本的な解決策とはいえないでしょう。そこで、おすすめの解決策は、設計効率の向上と生産性の改善に役立つ 3D CAD 設計環境を整えることです。

ここでは、2D CAD から 3D CAD への移行が重要な理由について、2D CAD メインの課題と解決策の観点から見ていきましょう。

2D CAD メインの設計環境で発生する課題

慣れ親しんだ 2D CAD メインの設計環境をそのまま継続することで発生しがちな課題は、次の3点に大別できます。

1点目は、人に依存した開発になることです。その結果、設計業務において結果がバラついたり人的ミスが起きやすかったりと、属人化した業務によく見られる問題が発生します。

2点目は「情報のつながり」を人がすべて把握するため、情報の検索に手間がかかることです。2D CAD メインの設計環境下では、情報がつながっていないため、設計者が探すことが前提になります。2D CAD では関係性が元々存在しないため、番号やルールを作成して、この組立図にぶら下がる部品図はどれかといった関係性を人がつなぐのです。そのため、設計者が検索に1日の7割もの時間を使うことや、1字間違えただけで手戻りが発生する原因になりえます。

2D CAD メインであるにも関わらず、関係性を明らかにする帳票（電話帳のように製品に関する目次）を作らない企業では、設計者だけが情報を握っていることになるのです。「ポンチ絵」も個々の設計者が管理しているため、設計者が退職すれば情報が逸失しかねません。

3点目は、剛性・強度計算、動作干渉の把握が難しい点です。2D CAD では、解析するためにモデルを作成する必要性があり、決して効率が良いとはいえません。解析をせずに部品を製造した結果、強度が不足した部品があると不良になります。そのため、設計変更の工数やコストがかかり、結果的に競争力低下というリスクがあるのです。

【関連記事】
2D CAD から 3D CAD への移行については、下記の記事で解説しています。ぜひこちらもご一読ください。
3D設計へ移行できない理由とは？国内 3D CAD の普及率と導入時のポイント | PTC (JA)

3D CAD 設計環境への移行により、解決できること

2D CAD メインの設計環境から 3D CAD 設計環境への移行により、次の4点を解決できます。

1点目は、設計業務における結果のバラつきやミスを少なくできる点です。2点目は、情報のつながりを容易に把握できる点で、情報検索が楽になります。たとえば Creo なら、トップのアセンブリを開けば、その下にぶら下がっている部品図をすぐに開けるので探す時間を短縮できます。3D モデルから図面を作成すると、データ矛盾のない図面ができる点も押さえておきましょう。

3点目は、3次元にすれば PLM や ERP などのシステムと連携させ、製品ライフサイクル全体での最適化が可能になる点です。この背景には、2D モデルと異なり、3D モデルには多様な属性データを紐づけできるという技術特性があります。部品の形状や寸法に関する情報だけでなく、材質、質量、価格、サプライヤー情報、設計変更履歴や解析結果なども紐付けが可能です。チーム設計はもちろん、1人でも過去の製品設計を流用したいなら 3D CAD・PLM の組み合わせは非常に役立ちます。

4点目は、製品自体の品質向上やコスト削減が可能な点です。3D に移行すれば、3次元モデル / 3D CAD をそのまま使って、設計者自身による解析や干渉チェックが可能になります。3次元データなら、穴の形状が違うといった不具合を瞬時に発見できるのです。市場に出した製品がよく壊れるというムダが発生しているのなら、デジタルの状態で解析することを検討しましょう。

3D CAD Creo で、中小製造業の設計業務を圧倒的に効率化させる方法

Creo の強みは「強いデータ連携性」です。そのため流用設計、設計業務の自動化、製品ライフサイクル全体での最適化を容易に実現できます。3D CAD 内でスピーディ、安価、高品質な解析が可能であり、高品質な AI 技術を搭載している点もポイントです。

実際に、パラメトリックがきちんとできる 3D CAD は Creo だけといえます。他社の 3D CAD にもパラメトリック機能はあるものの、データ連携性やデータの拘束性が弱く、データが切れる、拘束条件が簡単に外れるといったトラブルが発生しがちです。

ここでは、3D CAD Creo によって中小製造業の設計業務を圧倒的に効率化させる方法を紹介します。

設計業務の自動化

2次元のデータでは、付与できる情報量が限定的であるため、設計業務の自動化は望めません。一方、3D CAD Creo を導入すれば、次のような自動化によって設計期間を短縮できます。

設計変更時に関連するデータを自動で一括更新できるため、 Creo なら修正漏れはゼロです。そのため、常に 3D データは最新状態という 3次元正の製品開発環境を整えられます。

図面テンプレートやアノテーションの自動化テンプレートを参照することで、 3D データをもとに 3D モデルや図面を自動生成することも可能です。たとえば 3D モデル側にもビューの状態やアノテーションをあらかじめ設定しておくことで、3D 注記が付与されたモデルを迅速に定義できます。

さらにマルチフィジックスを組み込んだAI設計機能「ジェネレーティブデザイン」を活用すれば、すぐ製造可能な形状・CAD ジオメトリも自動生成できるようになるのです。ジェネレーティブデザインは、ベテランエンジニア・解析者と若手の間にあるノウハウのギャップを埋めるテクノロジーとしても注目されています。

Creo に PLM「Windchill」を組み合わせることで、3D モデルに入力された情報をもとに強いデータ連携性を発揮し、デジタルスレッドも構築可能です。設計のみならず、製造、品質管理、サービスなど社内全体で製品データを一元管理し、BOM、作業手順書、原価も自動生成できるようになります。

【関連動画】
荏原エリオット：荏原エリオット、3D CAD・PLMで自動設計などDXを推進。70%以上の業務効率アップを実現 | お客様事例

流用設計/バリエーション展開の簡易化

3D CAD Creo はパラメトリック CAD であり、拘束条件をしっかり守った設計が可能です。そのため 3D モデル上の寸法を変更するだけで、バリエーション展開・流用設計を得意としています。パラメトリック CAD の良さは、ゴルフのクラブ開発をイメージするとわかりやすいでしょう。設計した1つのモデルに、角度や長さに少し変更を加えたパラメーターを割り当てるだけで、アイアンの番手展開が可能になるのです。

さらに下位バージョンデータ保証であるため、過去の設計データが劣化しにくく、流用設計時の再作業が少ない点も設計業務の効率化に役立ちます。

設計者による剛性・強度解析、動作干渉チェックが安価で簡単に

ハイエンド 3D CAD の中でも、Creo は非常にお手頃な価格帯で提供されています。1番ベーシックなパッケージ (Creo design essentials) でも、基本の構造解析、干渉チェック機能が含まれているのです。CAD 上で解析が可能であるため、別途、解析ソフトの購入が不要になり、結果的に安価でご利用になれます。

アップグレードすると、流体解析や Ansys ソルバー搭載のリアルタイムシミュレーション機能も活用できるようになるので、ぜひパッケージ内容をご確認ください。

ミドルレンジ CADの多くは大規模アセンブリ未対応のものが多い中、Creo ならミドルレンジ並みの価格で大規模アセンブリにも対応できます。

Creo Design パッケージのサブスクリプションについて、詳しくはこちらからご覧になれます。

Creo Design パッケージ

T1 ~ T5 の各ライセンスに含まれる機能を紹介しています。

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他社 CAD データ変換が安価で簡単

中小製造業では関連会社の使用する CAD に合わせて、複数の CAD を保有しているケースが数多くみられます。このような中小企業のお客様から好評を得ているのが、マルチ CAD 環境での設計コラボレーションを容易にする Creo の Unite テクノロジーです。

他社システムの CAD ファイルが届いても、設計者は数回クリックするだけで Creo で開けるようになり、直接ジオメトリを編集できます。Creo の導入によって、CAD プラットフォームの数と関連コストを大幅に削減できるので、結果として安価に 3D CAD を使えるのです。

Creo の Unite テクノロジーについて、エキスパートが詳しく解説した記事はこちらからご覧になれます。ぜひご一読ください。

マルチCAD設計：Creo Unite Technology

他社 CAD を直接オープン＆編集できます。ファイル変換の手間を抑え、コストとリードタイムを同時に短縮可能です。

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PTC 社の社員がお客様と伴走して、本質的な DX を強力に支援

他社と異なり直販も行う PTC 社では、社員がお客様を訪問するケースが多くあります。設計者出身の社員が数多く在籍していることもあり、PTC 社は 3D CAD 導入を検討するお客様に設計者目線で伴走する稀有な存在です。

新しいデジタルツールを導入する際に、上司や会社の理解を得られるかどうかが鍵になります。上司/会社を説得する情報を一緒にまとめることも PTC 社ではご支援可能ですので、検討中のご担当者様はお気軽にお問い合わせくださいませ。

Creo に関するお問い合わせはこちらからお待ちしております。

3D CAD Creo お問い合わせ

Creo エキスパートにお気軽にお問い合わせください。

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成功事例：3D CAD 移行によって設計期間短縮

ここでは 2D CAD から 3D CAD へ移行したことで設計期間の短縮に成功した事例を紹介します。

設計効率70%以上アップ - 荏原エリオット

エネルギー領域における重要なターボ機械の設計・製造・アフターサービスを手がける荏原エリオット様は、Creo とともに PLM や AR を採用し DX を推進しています。基本設計プログラムから自動設計仕様を出力し、Creo にデータを投入することで、3D データをもとに 3D モデルや図面を自動生成する仕組みを確立しました。これにより、70％以上の業務効率向上を見込んでいます。

▼詳細は下記ページよりご覧いただけます。
Creo・Windchill・Vuforia を駆使して DX を推進、更なる価値提供を目指す | PTC (JA)

クラウド版CAD導入の先行事例 - ミラボット

AGV（無人搬送車）を配置し、物流や製造現場の省力化・省人化を支援するミラボット様は、搬送ロボットの開発においてクラウド版 3D CAD Creo を採用しています。これにより懸念事項であったIT 管理者のサポート負担軽減、VPN 環境なしでのデータアクセス、遠隔地関係者との連携作業を実現しました。データ共有がスムーズになったほか、社外からアクセスするエンジニアの増加にもユーザー登録のみで対応できるようになりました。バージョン管理も自動で適切に管理されています。

▼詳細は下記ページよりご覧いただけます。
コラボットの搬送ロボットの開発をPTC SaaS版 3D CAD の Creo+で支援 | PTC (JA)

設計作業が2/3に効率化 - 戸上電機製作所

高圧開閉器を主力とする電気に関する製品を手がける戸上電機製作所様は、Creo 導入によって設計作業が2/3に効率化したほか、製品の軽量化、省スペース化、コストダウンを実現しました。エラーの発生を視覚的に把握し、断面をドラッグしながら干渉を見られる操作性の高さや、部品の親子関係がわかりやすい点も評価されています。

設計リードタイム約50％短縮を実現 - 安田工業

高精度のマシニングセンサーを手がける安田工業様は、トップダウンで 3D CAD 移行を敢行し、約50％の設計リードタイム短縮に成功しました。Creo 導入によって部署間のコミュニケーションが向上し、部品の干渉チェックが容易になったほか、解析との連携がスムーズになるなどの効果も現れています。

まとめ｜人手不足でも競争力を維持・強化するには、設計効率の向上が鍵に

今回は中小製造業の人手不足を解消する施策として、2D CAD から 3D CAD への移行の必要性や設計効率を圧倒的に向上させる方法について紹介しました。この機会に、Creoで設計業務を効率化させませんか？

当記事で紹介した事例以外にも、貴社の実情により近い成功事例をご紹介できるかもしれません。無料試用版もご用意しておりますので、まずはお気軽に弊社までご相談くださいませ。

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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】

• UD トラックス | 3D データで、意思決定を迅速化
• シンクロン｜過去データの継承と採番・BOM作成など業務効率アップを実現
• パナソニック｜照明設計をCreoに統一。データ共有の質を向上

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