機械設計の全体像を知る【第1回】

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新卒で企業に入る場合、大抵の場合はいきなり設計部や開発部に所属されることはないだろう。それは、いきなり学生がある商品の設計・開発を担当してもできるわけがないからだ。その会社の設計のイロハを全く知らない人が設計ができるはずがない。では、設計にはどんなイロハがあるのだろうか。また、どのような手順でそのイロハを学べば、効率が良いのだろうか。今回はその辺りを解説していこうと思う。

機械設計の初歩は組立を知ることからはじまる

設計の前に知っておきたいこと、それは組立である。組立とは、納品された部品を設計図もしくは設計指示通り組み上げる作業のことを指す。
 

・納品された部品(もしくは内製化された部品)
・設計図もしくは設計指示
・組み上げる作業(工具類)
 

納品された部品で学ぶべきことは、

・どのように製作されたのか(加工法)
・どんな材質の部品か(材料)
・なぜこのような形状なのか
・大きさや重さはいかほどか(スケール感)
・どのように置かれているのか(在庫管理)
・塗装は何か(塗装)
・部品の形状はどのような感じか(形状)
・どこの外注業者で作られたのか(発注先)
・一人作業で完結するか

などを注意深く見ていくと良いだろう。
 

設計図もしくは設計指示で学ぶべきことは、

・どのように組み上げるのか
・どのような設計指示か
・その設計指示はなぜそうなのか
・逆にその指示を守らないとどうなるのか
・その設計指示は矛盾が生じないか

などを自問自答すると良いだろう。
 

組み上げる作業(工具類)で学ぶべきことは、

・どのような工具を使うのか
・組立作業はし易いか
・特殊な工具は使っていないか
・組立時にトルク管理されていないか
・組立に必要な工具類は何か
・工具の大きさはどんなサイズか
・使いやすい工具か

などを観察すると良いだろう。
 

こういった観察や経験があなたの設計の質を上げてくれるのだ。組立作業者の気持ちを知ることは設計者にとって大切な要素の1つとなっている。
 

組立の次は、いよいよ加工法を知ろう!

設計者は部品を作り出す、創造する側の人材だ。こうやって作ればいいのね~と浅い知識だけでは部品を創造して図面を書くことはできない。
 

どの部品形状にどの加工法が最適なのかを瞬時に判断して、自分の頭の中で組み上げていく必要が出てくる。だから、実際に製作現場である工場に足を運び、その加工法を見学させてもらうと良いだろう。実物を見れば、その体験があなたにとって大きな財産となるのだ。
 

加工法にはその業界で使われるものが違ってくる。例えば、数量の違いで製法が異なったり、材質の違いで製法が異なったり、部品形状の違いで製法が異なる事がある。
 

そのため、一気にすべてを吸収するのではなく、まずは自分の会社の加工法はどのようなものが使われているのかを知ることからはじめよう!そして基盤となる知識を身に付けたところで、少しずつ幅を広げていけばいいのだ。
 

加工法の次は、図面の書き方を学ぼう!

部品の製作はすべて図面の指示に基づいて作られている。加工業者は送られた図面を見て、どのように作られるのかを理解するのだ。
 

図面は大抵の場合、JIS規格に基づき作図する。第三角法によって部品を配置し、必要な寸法や設計意図を図面に記入していくのだ。図面の書き方にはルールが存在し、そのルールは企業によって多少の違いが見られる。
 

ちょっとした書き方の違いや、表現が異なる感じだ。その理由は、取引している加工業者が同じではないからだ。図面の書き方のルールとは、いわば加工業者との意思疎通の1つなので、長年付き合ってきた中で、独自ルールが作られるのだ。
 

それは、たくさん図面を書いて覚えていくほかない。大まかには次のことをしっかりと頭に入れておこう。
 

・図面サイズ
・尺度
・一般公差
・幾何公差
・表面粗さ
・加工法
・材質
・図面管理
・塗装
・部品の大きさ
・組立性
・線種
・部品制作のルール
・組図
 

図面の書き方の次は、いよいよ構想に入ろう!

組立を知り、加工法を知り、図面の書き方を知る、この流れであれば、無駄なく構想に入れると考えている。
 
組立 → 加工法 → 図面の書き方 → 構想
 
下地があるのとないのとでは、構想に入ってからの時間のロスが極端に少なくなる。当然、知らないことは新たに覚える必要が出てくるが、初歩的なことを知っておけば、その分気分も楽になる。構想の前にこれらを知らないと、やり直しの作業が増えてしまうのだ。
 

・設計したが、組立できない
・構想したが、作れない
・図面を書いたが、修正が多い
 

しっかり学んだとしても、結局は失敗して失敗して何度も何枚も図面を書いて覚えることには間違いない。ただ、日々の先輩からの指導がちゃんと理解できるか理解できないかで差が付いてくるのだ。だから、きちんとしてステップを踏んで構想に移ることをお勧めしている。
 

賢いエンジニアがみんなやっている8つの設計思想

賢いエンジニアがみんなやっている習慣があることをあなたはご存じだろうか。なぜこのうような習慣を身に付けなければならないのか。答えは簡単で、賢い習慣は自分を変え、他人を変え、上司を変え、会社を変えるのからだ。
 

もしあなたが他人よりも優秀なエンジニアになりたければ、この8つの設計思想を身に付けておこう。きっとあなたの役に立つはずだ。
 

1.アウトプットを決めてから作業を逆算
目的があり、結論があり、説明がある
2.人の話を鵜呑みにしない
3.現象と理屈を照らし合わせる
4.1回目の10の作業を2回目は3にする
5.酒と女とカラオケ
6.休憩所(喫煙所)の正しい使い方
7.白いキャンパスに描く1本の線には必ず理由がある
8.極端に大きく、極端に小さく
 

それでは1つずつ、詳しく見ていこう。

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賢いエンジニアの習慣や思考 その1

アウトプットを決めてから作業を逆算
目的があり、結論があり、説明がある
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これはどんな内容でも共通となる。例えば、機械設計。
 

まずは仕様を決めて、大まかなレイアウトを決めて大まかな形を決めて・・・など当たりを付けて承認をもらいながら最終的に詳細設計に移っていく資料を作る時も同じである。
 

何を言いたいのかを決めて言いたいことを証明するためのストーリーを考える。そのために必要なデータを揃える。検証も同じである。
 

何のために検証するのかを決める。言いたいことを証明するためのストーリーを考える。そのために必要なデータを揃える
 

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賢いエンジニアの習慣や思考 その2

人の話を鵜呑みにしない
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仕事をしていて悩み事があると周りの人に相談する機会がある。相談相手はもちろん、先輩や上司。先輩や上司は後輩思いなので、たくさんの情報をあなたに伝えてくれる。
 

そこが一番落とし穴だ。
 

その話を鵜呑みにして悪い結果になろうともその結果はあなた自身の結果なのだ。人の話は当たり付けを見つける参考程度として、最終的な裏付けはやはり面倒でも取っておくべきだろう!
 

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賢いエンジニアの習慣や思考 その3

現象と理屈を照らし合わせる
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問題が起きてその原因を探るべく検証をしていると、何かしら結果が出る。もっともらしい結果が自分の前に現れたとき、あなたはその結果に飛びついてはいけない。
 

必ずその結果が理屈と合っているのか照らし合わせる必要がある。
 

問題が起きている現象は、複数の原因を持ち合わせているケースがある。たまたまN数が少ないためその結果だったかもしれない。間違った結果を鵜呑みにしない、必ずその結果が理屈と合っているのか自分なりに照らし合わせてみよう。
 

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賢いエンジニアの習慣や思考 その4

1回目の10の作業を2回目は3にする
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優秀な上司は常に2回目以降の作業を1回目のときに意識している。
 

はじめて作業する場合は、要領もわからず、段取りも悪く、やたらと作業に多くの時間を要してしまうものだ。大抵の人はこの目の前の作業にフォーカスしがちだが、優秀な人たちは必ずこのタイミングで次同じ作業をするときには所要時間を半分以下にできないかを考えている。
 

・作業手順を完璧にメモる
・疑問点はその場ですぐに聞く
・自分ならこうするを意識する
・その作業がなぜ必要かを知る
 

作業時間を10から3にすると書くと、すごいことをしないといけないと思いがちだが、はじめて(10)→2回目(3)はそれほどハードルが高くない。作業手順をメモしただけで、実は10→5になるのだ。
 

あとは疑問点や自分ならこうするを改善していけば、3にできる。問題ははじめの段階でこの意識で作業に取り組めるかどうかだ。
 

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賢いエンジニアの習慣や思考 その5

酒と女とカラオケ
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もしこのメールを読んでいるあなたが女性ならば、失礼な発言になるかもしれない。はじめに謝罪しておこう。これから話す失言の数々、申し訳ございません!
 

これは海外出張での客先と付き合いの話である。
 

今(コロナ禍)の時代はわからないが、10年以上前までは、お客さんとの飲み付き合い(接待)が盛んだった。特に海外では、接待を受けたりしたり、展示会や出張ベースで必ず上司と一緒にお客さんとの会食がセットになっている。
 

1次会:パーティまたは食事会
2次会:バーとか飲み屋とか
3次会:カラオケ

こんなお決まりなパターンだ。
 

そんな中、1次会はまだお互い敬遠しているが、2次会、3次会に進むにつれてお互い気が緩み、皆テンションが上がってくる。
そこで登場するのが女性とカラオケである。
 

お客様と楽しく飲んでいるときに、女性が隣に座り、カラオケを求められる。女性に対しても臆せず会話をしなければならない。時には、女性の体を触ったり、その場だけでも雰囲気を壊さない行動を取る必要がある。
 

決して、「僕はそんなことできません!」などと断ってはいけない。また新人君は特にカラオケを歌わざるを得ない状況となる。この2つに苦手意識があると、当然場がしらけてしまうのだ。
 

できれば、女性との会話を楽しげに、カラオケを迫られた時には、率先して十八番を歌うなど対応できるスキルは必要となる。
 

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賢いエンジニアの習慣や思考 その6

休憩所(喫煙所)の正しい使い方
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普通の社員の休憩所の使い方は、どちらかというと、仕事のON/OFFを切り分ける目的で利用されていると思う。机に座ったとき、もしくは仕事のエリアに入れば仕事モードがONになり、一歩外に出ればOFFのようなイメージになるかと思う。
 

これはこれで理に適ったもので、脳を休ませるという目的では休憩所の有効な使い方である。
 

しかしながら、優秀な人は休憩所を異なる使い方をしている。その使い方とは、上司との相談場所として利用しているだ。相談というのはもっぱら、仕事の悩み相談になる。
 

例えば、上司が喫煙所に入ったとする。そこを見計らって、相談したい資料を持って休憩所に入っていくのだ。一見、上司の休憩を邪魔しているかのように見えるかもしれないが、実はそうではない。
 

優秀な上司というのは、プロ意識が高く、価値基準となる物差しが仕事の成果や部下とのコミュニケーションであることが多い。また、上司は仕事の話をされても喫煙所でタバコを吸うという目的を果たしているため、仕事の話がストレスに感じることはなく、むしろ、休憩しながら仕事の話をできることを喜んでいる。
 

時間の使い方として、ロスがない。このスタイルがもっとも好まれるのだ。むしろ上司が机に座ってしまうと、自分の仕事に集中したいため、そこでの相談はむしろ上司の時間を削っていることになっているのだ。なので、この価値観をプロ意識を持った人の価値観を理解する、自分にインストールすることが大事となる良い事例だろう。
 

ただ、100%の優秀な人がみな同じではないため、この価値観を知った上で、上司を観察して行動に移してほしい。
 

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賢いエンジニアの習慣や思考 その7

白いキャンパスに描く1本の線の理由
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物事には必ず理由がある。それは設計をする上でも同じことが言える。
 

私のブログでも紹介しているが、CADで線を引くときに
・なぜその位置に線を引くのか
・なぜその長さなのか
・なぜその位置がベストなのか
を常に自分に問いかけてほしいと解説している。
 

【保存版・初心者向け】
独学で機械設計エンジニアになりたい人向けのおススメの勉強方法
 

自分自身に問いてみる癖をつけるのである。一本一本自分に質問していたらキリがないので、ある程度設計が進んだところで、この線はなぜこの位置なんだろう?と疑問を投げかけるのだ。さらに言えば、この線は消せないだろうか?と疑問を自分に投げてみるのだ。
 

線を消す=形状がよりシンプルになるということなので、線を消すという疑問形になると、設計が良い方向に移る。
 

設計にはDR(デザインレビュー)が付き物だが、上司は必ずといっていいほど、こういった質問をあなたに投げかけてくるハズだ。
 
「〇〇君、その形状はなぜそんな形になっているのか?」
 
彼ら(上司)は経験上、すぐにCADを見て不必要だったり、無駄だったり、余分な形状を瞬時に見分けることができる。自分なりにその理由がわかれば、質問はしてこないが、納得がいかない形状に関しては、必ずといっていいほど、このような質問を設計者に投げかけるのだ。
 

その時、普段から自分に疑問を投げかけていないと、すぐに上司の質問に答えることができない。その時点で考えていないと判断され、DRは険悪なムードになっていくのだ。逆に、普段からそれができる設計者は、自分なりにこういう理由でこのような形状になったと上司に理由が説明できれば、仮にその理由が不足していたとしても、別のベストな方法があったとしてもそれはそれで議論するきっかけを作ったことであなた自身は良い評価がされるのだ。
 

問題は、理由なき線を引いているあなた自身の思考だったり、仕事への取組み方になるので、答えられないという回答は極力避けたいものだ。
 

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賢いエンジニアの習慣や思考 その8

極端に大きく、極端に小さく
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その7でも少し触れたが、自分のへの問いかけの中に、
 
・なぜその位置がベストなのか
 
という問いかけがある。
 

ベストかどうかを判断しなければならない。ベストでなければ、設計として最善を尽くしていないすなわち、仕事が中途半端という見方になるからだ。でも、ベストかどうかを簡単には判断できないし、それは時間と労力がすごくかかるかもしれない。
 

ただひとつ、このベストかどうかを判断するための、魔法の方法がある。
 

それは、
「極端に大きくする」あるいは、
「極端に小さいくする」
 
という方法だ。
 

どういうことかというと、CADである一本の線がある。どこでもいい。その線を無限に伸ばしてみるのだ。すると、どこかの線だったり、何かの制約だったりで、それ以上伸ばせない理由が見つかる。
 

例えば、
・どこかと干渉してしまう
・スキマが足りなくなる
・製作できなくなる
・他の線の邪魔になる
といった理由が出てくる。
 

逆も同じで、もっと極端に短くしてみる。すると、同じように短くできない理由が出てくる
 
・製作できない
・組み立てできない
・スキマが大きくなりすぎる
・内部部品と干渉する
 

位置も同じように前後左右に動かしてみる。同様に理由が出てきて、この位置じゃないとダメだというはっきりした理由が見えてくる。このように限界が見えてはじめてベストが見えてくるのだ。
 

これは1mmずつとかちまちまやる必要は全くなくて、むしろ極端にやってみる方が時間の短縮になる。限界を知ることで、ベストが見えてくる。この手法は、時間も労力もさほどかからないので、ぜひ、すぐにでも取り組んでほしい!そうすれば、すべてにおいて理由がはっきりして、且つ、シンプルな設計に自ずとなるため、上司の質問にもすぐに答えられ、さらにコスト的にも安くなる設計になること間違いないだろう!
 

これらが機械設計者が学ぶべきことの全貌となるわけだが、いかがだったであろうか。決して道のりは短くはなく、一人前になるためには10年くらいはかかるかもしれない。だが、だからこそ、そこには他の者を寄せ付けない価値が生まれるのだと私は思う。
 

機械設計の第1回目は仕事のやり方、思考そのものをご紹介することになったが、実はこの思考そのものを新人君たちにはぜひ身に付けてほしいと切に願っている。

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