著書のご案内

我が国の製造業がＣＡＥの基幹ツールである、有限要素法を用いた構造解析を始めたのは早かった。３０年近く前から、試作や実験が現実的に不可能に近い、航空機や造船等の設計作業に用いられていた。また試験が出来ない、宇宙開発や原子力開発の世界でも、設計対象物に起こるであろう問題予測の道具として、用いられていた。

また一般の製造業においても、機械の強度や振動、伝熱や熱変形、電場や磁場等、高度な設計品質が求められる場面で盛んに用いられるようになっていた。

例えば、従来の材料力学や構造力学手法では、解析の対象となる機械構造を、極めてシンプルな梁モデルや板モデルに置き換え、応力やたわみの、ラフな値を求めるのが精一杯であった。このため機械構造が持つ正確な品質は、試作後の耐久試験や、歪みゲージによる試験まで待たなければならなかった。ところが有限要素法構造解析を用いると、設計段階でその品質予測が可能になる。そのモデル化次第では、極めて高精度な構造のたわみ値や、局部の形状に依存ずる応力値などが、たやすく得られるのだ。手計算に比べ、圧倒的に、正確に早く解が得られることができる、大きなメリットがあった。

このため、機械の強度や振動、伝熱や熱変形、電場や磁場等のような問題を抱える製造業は、これらを原因として起きる、各種トラブルの、解決ツールとして次々と採用を行った。大手製造業各社に、技術電算部・課など呼ばれる部署が次々と作られたのがこのころである。早いところでは、20年近く経つだろう。

また、筆者自身がこの有限要素法構造解析を駆使し、建設機械の転倒時乗員保護構造（ＲＯＰＳ）の国産認定第１号品開発に成功してから、既に20数余年が経っている。

このようにして、我が国の製造業に取り入れられてきたＣＡＥは、その導入の経緯もあり、ともすれば、解析専門家が扱う、極めて高度な技術を要するツールとして扱われてきた。そのためどうしても、専門家に委託する形での活用方法が多くなる。設計が終了し“試作試験が行われる前に、品質的に不安な部分の品質確認に用いる試作・試験の前倒し的活用”がその１つだ。試作・試験やフィールド出荷後に発生した、トラブルの原因究明や対策案検討を行う“トラブルシューティングとしての活用”もまたその１つである。そして現在でも、このような使われ方が、多くの製造業の主流を占めている。

ＣＡＥ関係のソフトを提供している日本ＭＳＣが最近そのユーザー企業に行った、ＣＡＥ活用内容を問うアンケート調査結果がある。それによれば、構想設計段階での判断ツールとしての利用が５％、試作出図後の設計結果の確認用途としての利用が３３％、トラブルシューティング用途が２７％、研究開発用途が３２％との結果が出ている。この数字は、まさに筆者が持つ現状認識と全く一致するものであり、上で述べた筆者の見解を、裏付けている。

１９８１年、米国ＳＤＲＣ社により提唱されたＣＡＥの考え方は”一般的な製造業でも、その製品開発の初期段階から、コンピュータを用いた仮想試作・仮想試験を十分に行い、できるだけ少ない試作回数で、素性の良い、高品質な製品開発を行う必要がある。”というものであった。この考え方が提唱され、間もなく２０年経とうとしている。しかし、世の中の実態は、寂しいものである。特に我が国の製造業におけるＣＡＥ活用の実態は、まだまだ限られた用途での活用と言わざるを得ない状況である。

１９９２年、筆者はこのＣＡＥを提唱したＳＤＲＣの日本支社が主催するユーザー会で、「ＣＡＥは設計に役立っているのか」というタイトルで講演を行った。「皆さんは、製品の設計作業において、その品質を作り込むために最も重要になる、構想設計段階での、設計判断のツールとして、ＣＡＥを活用していますか？全く活用できていないのではないのですか？」という問いかけである。この講演は大きな反響を呼び、公演後行われた２時間余りの懇親会では、筆者の前に行列ができ、折角のパーティー料理に、全く手が付けられなかったことを記憶している。

余談になるが、技術士事務所を開業して日の浅い筆者にとって、この講演での反響は、天の助けにも近い出来事であった。それまでクライアントの確保に四苦八苦しいた状況が一変し、現在の安定への、基盤作りの出発点となっている。

それから８年、両手・両足を越える数の製造業の皆さんと、設計の上流段階でのＣＡＥ活用、設計の判断ツールとしてのＣＡＥ活用、設計の生産性を上げるツールとしてのＣＡＥ活用、設計の品質を極限まで上げるツールとしてのＣＡＥ活用等を、幾多の試行錯誤をも行いながらチャレンジを続けている。

本書では、このような筆者の、これまでのチャレンジの結果を、中間報告の形で記すものである。このため本書では、旧来の概念に当てはまる範疇のＣＡＥを語るつもりは全くない。本書のタイトルにもあるように、設計の改革の結びつく活用の方法、設計そのものの生産性を上げていく，もしくは設計の品質を上げて行くＣＡＥの活用方法と、それを実現するために必要な考え方について述べていく。

本書は、大きく４つの章で構成する。まず第１章では「本当のCAEとは」と題し、ＣＡＥの誕生とその進化の歴史、周辺技術の変遷、なぜ仮想試作・仮想試験実現が必要で、ＣＡＥはどのように役立つのか等を取り上げる。第２章では、８年前に筆者の行った問題提起「ＣＡＥは設計に役立っているのか」を受け、電卓や表計算と同等に使いこなされるＣＡＥ、タイムリーな設計判断ツールとして活用されるＣＡＥ、設計の基幹ツールとして位置づけられたＣＡＥ、など巧く使われているケースをまず取り上げる。さらに、大枚を投じてＣＡＥツールを拡充してきたのだけれど巧く生きていない例等を現状にアップデートした形で解説する。第３章は「設計者にとってのＣＡＥとは」と題し、製品開発部署での設計者の役割とＣＡＥの関係、構想設計段階でＣＡＥ活用を成功させるにはどうすればよいのか、構想設計段階でＣＡＥが使いこなせる設計者に要求されるものは何か等について述べる。第４章では「究極の設計品質向上・開発リードタイム短縮を目指して」と題し、第３章より設計行為に近い部分からの話題を取り上げる。そして最後に事例として、実際に設計技術者に対して行った集中教育の試み例と、「ＣＡＥ何でも相談室」解説例を取り上げる。