エンジニアリングシステム

ねらい

ものづくりの現場を支えるシステムを学びます。このレッスンを終えると、生産の自動制御の仕組みと代表的な生産方式、CADをはじめとするコンピュータ支援システムの役割を説明できるようになります。

生産の自動制御と生産方式

生産工程の自動制御では、工作機械を数値データで制御するNC（数値制御）、生産ラインを見守る自動監視装置、部品を運ぶ無人搬送車、入出庫を自動化する自動倉庫が使われます。

生産方式の代表例は次のとおりです。

1. JIT（ジャストインタイム）は、必要なものを必要なときに必要な量だけ生産する考え方です。
2. かんばん方式は、JITを実現する仕組みで、後工程が使った分だけ前工程に「かんばん」で発注し、中間在庫を最小化します。
3. リーン生産方式は、ムダを徹底的に排除する生産方式の総称です。
4. セル生産方式は、1人または少人数のチームが製品の組立を最初から最後まで受け持つ方式で、多品種少量の生産に向きます。

かんばん方式の要点は、モノ（部品）の流れと、発注の指示（かんばん）の流れが逆向きになることです。部品は前工程から後工程へ流れますが、発注の指示は後工程から前工程へさかのぼります。

ラインをどう編成するか（生産ラインの編成）も、生産性を左右する設計の論点です。

生産システム：FAとその構成

FA（Factory Automation）システムは、生産工程の自動化を図るシステムです。設計段階から組立、検査、出荷、在庫管理などの工程で合理化を図るために、生産管理システムや生産計画を支援するツールを取り入れ、装置制御から工場管理まで効率的な自動化を実現します。

生産の効率は生産性指標で測り、改善につなげます。

コンピュータ支援システム

設計・開発の場面では、頭文字にCA（Computer Aided）が付く支援システムが活躍します。

1. CAD（Computer Aided Design）は、コンピュータによる設計・製図の支援です。
2. CAE（Computer Aided Engineering）は、強度や熱などの解析・シミュレーションによる設計の検証です。
3. CAM（Computer Aided Manufacturing）は、設計データから工作機械の加工プログラムを作る製造の支援です。
4. PDM（Product Data Management）は、設計図面や部品表などの製品データを一元管理します。
5. CIM（Computer Integrated Manufacturing）は、設計から生産、販売までの情報を統合し、生産や物流・販売の流れを総合的に管理する考え方です。

「CADで設計し、CAEで検証し、CAMで加工し、PDMでデータを管理し、CIMで全体を統合する」という流れで覚えましょう。CAD・CAE・CAMが一列に並ぶ工程であるのに対し、PDMは各工程のデータを横断して管理し、CIMは設計から生産・物流・販売までをまとめて包み込む、という関係の違いも押さえておくとよいでしょう。

例題

次の問いに答えてください。

問1 後工程が使用した分だけ前工程に生産・運搬を指示する札を用いて、中間在庫を最小化する生産方式を何といいますか。

問2 コンピュータで強度や熱などの解析・シミュレーションを行い、設計を検証する支援システムを何といいますか。

解答と解説

問1の答えはかんばん方式です。JIT（ジャストインタイム）を実現する代表的な仕組みです。

問2の答えはCAE（Computer Aided Engineering）です。設計を支援するCAD、製造を支援するCAMと区別しましょう。

応用

本試験を意識した問題を解いてみましょう。

問 生産計画を基に、製品を作るために必要な資材の種類と量、手配の時期を計算して調達・生産を管理する仕組みはどれでしょうか。次の中から選んでください。

1. MRP
2. FMS
3. CAD
4. PDM

解答と解説

答えは1のMRP（資材所要量計画）です。生産計画と部品表、在庫情報から、必要な資材の量と発注の時期を計算します。2のFMS（Flexible Manufacturing System）は、多品種の生産に柔軟に対応する生産システムであり、資材の所要量計算の仕組みではありません。3のCADはコンピュータによる設計・製図の支援です。4のPDM（Product Data Management）は設計図面や部品表などの製品データを一元管理する仕組みで、資材の手配計算を行うものではありません。