金型メーカーにおける設計者の教育は、やっぱり工程の逆を辿って
私が金型メーカーのコンサルティングを行う際、設計者の教育がテーマになると、まずセオリーとして「設計工程の逆順を辿って教育を行ってください」と話しています。
ちょうどこのコラムの執筆時、とあるプレスメーカーの金型内製部門にて、以前は測定担当者だったAさんに、次の設計者になってもらうための教育をサポートしていました。
そのプレスメーカーでは、持ち前の量産の製造能力の高さから、新規製品の引き合いはどんどん来ているのですが、いかんせん金型の社内で内製するキャパが不足しており、外注の売り型メーカーから金型調達すると、とたんに利益率が悪くなってしまうという問題を抱えており、金型内製率を引き上げることは喫緊の課題となっていました。
そこでやはり、金型製作のスタートとなる設計工程のキャパ能力を増やさないと、そこがボトルネックとなってしまうため、次の設計者を育てる計画をたてました。
本来であれば、金型構造や現場の加工を良く知る経験者から設計部門に異動を行い、CAD操作の習得と共に、設計ノウハウを会得してもらい、短期間での実戦投入を図るのが理想ではあるのですが、元々製造キャパが不足している同社にとって、各工程に余剰な戦力はなく、現有の金型の製造工程以外から候補者を連れてくるしかありませんでした。
そうなると理想であった金型を良く知る者とは少し異なり、ほとんど未経験の状態から教育をスタートしなければいけません。
幸い同社のAさんは測定担当者とはいえ、金型部品の測定担当者であって、リバースエンジニアリングも担当していたため、金型をバラす作業も日常的に行っており、全くの金型初心者というわけではなく、ある程度複雑な金型についても、自分で分解と再組み付けまではできる技量は持っていました。
今回は、その方について、設計者になるための教育計画を作ることになったというわけです。
とは言え、CAD/CAMを触ったこともない状態からのスタートです。ここは出来るだけ短期間で習得してもらうために、設計に関わる知識を色々と一気に覚えてもらいたいところではありましたが、急がば回れの精神で、きちんと順番を守り、計画的に進めないと、そもそも「一人前になれなかった（適正がなかったという判断）」ということも、起こり得てしまいます。
これは金型メーカー「あるある」なのですが、今、金型メーカーで設計をされている方の多くに、会社が立てた計画に沿って設計者を予定どおりに育成できたというケースは実は少なくて、判断力があって要領も良く元々設計に向いていた方が「自力で設計ができるようになっていた」というケースが多いのが事実です。これを読んでいただいている方も、自社で思い当たることがあるのではないでしょうか。
この場合は、会社の設計部門を支える強力な設計者が育つ反面、「しばらくやらせてみたが、やっぱり設計には向かなかった・目が出なかった」という人を同時に生んでしまうリスクも抱えています。
ですが、今回のプレスメーカーの事例のように、会社が人選した人を、確実にリタイヤさせることなく、きっちり育成しなければならないという場合においては、どのような教育方針が望ましいのか、それが今回のテーマです。
それでは前置きが長くなりましたが、本題に入っていきたいと思います。
設計工程を逆順に辿る教育とは
以前のコラムにも書いたことがあるのですが、この「設計工程を逆順に辿る教育」というのは、設計工程をさらに分割した、次のように細分化されたものが前提になっています。
- 構想設計
- 構造設計
- 部品設計
まず①の構想設計は、製品の成形に着目した設計で、プレス金型においては工程設計とも言われ、何工程で成形するとか、各工程でどのようなプレス加工を行うかなど、まず構想を練る設計を言います。
同様に射出成形やダイカスト金型においても、どのような製品方向で成形するか、PL面をどこで割るか、ゲートをどこに何カ所設置するかなど、こちらも金型構造の前に、成形に関連した構想を練る段階の作業を言います。
この設計工程で意識することは、主に製品の成形品質・生産時のコスト（歩留まりなど）・成形時の安定性などになります。
そして次の、②構造設計は、文字通り、金型構造に関する設計になります。指定された成形機の仕様に合うように設計を行い、量産数量に耐えうる構造や鋼材、部品を選定し、必要な機能を満たす構造で金型を設計します。
この工程で意識することは、十分な強度を持つ構造にすること・必要な精度を確保できる構造にすること・必要以上にコストをかけない構造にすることなどになります。
最後は、③の部品設計です。3次元設計であれば、構造部の設計と同時にある程度、部品の設計も終わることになると思いますが、2次元設計であれば、組図の設計の後、個別の部品ごとの三面図及び、そこに寸法や注釈を入れていく作業になります。
3次元設計であっても、個別のモデルファイルに分別したり、部品モデル内の加工フェース面に、公差や面粗さを示す色情報を付ける作業も金型メーカーによってはあるかもしれません。一つの素材で複数部品を取る場合においては、素材モデルを部品モデルに重ね合わせて歩留まり調整するといった作業もあるかと思います。
これらの作業は、総じて③の部品設計の工程に入ると思います。
この工程で意識することは、加工性：加工困難な形状で部品設計しないこと・リードタイム：段取り回数や使用機械が多くなる部品設計をなるべく避けること・コスト：加工する工数を意識した部品設計を心掛けること、などになります。
さて、ここからが本題なのですが、「設計工程を逆順に辿る教育」ということですので、まさに③の部品設計の工程から、設計を覚えていくということになります。
理由は、消去法的な発想になるのですが、①の構想設計から始めたとして、プレス金型を例にとった場合、製品を成形していく順番、例えば、まずブランク抜きを行い、次に予備曲げ・成形曲げ・トリム抜き・分断工程などの順番で構想し、それぞれの工程の製品状態をモデリングするまでの設計が仮に出来たとします。次はそれぞれの工程の金型構造を設計していくわけですが、ここで全くノウハウが異なる機械加工の精度や現場の効率性に配慮して設計していかなくてはいけません。
そうなんです。特に①の構想設計と、②③の構造設計・部品設計は、必要となる知識が全く異なること、そして②の構造設計と③の部品設計においても、③の部品設計に必要となる機械加工に関わる知識がないと、そもそも金型構造部の設計は出来ないということになります。
したがって消去法的な順番として、①の構想設計を行うにしても、②の構造部の設計を行うにしても、まず③の部品設計に必要となる機械加工に関する知識がなければ、途中で行き詰ってしまいます。
さらに言えば、機械加工の後に行う組み立てやトライ作業にも配慮した部品の設計が必要になります。例えば、組み立て時にほとんど表側から締結できて、組み立て・分解がしやすいとか、トライ時に調整が予想される箇所が入れ子構造になっていて効率的に調整作業が出来るなどです。
したがって、まずは③の部品設計から設計スキルを習得していくことが望ましいということになります。
実際に事例メーカーでやってもらったら
さて、実際に先ほど事例で挙げたプレスメーカーのAさんに、③の部品設計の勉強をはじめてもらいました。
まずは同社で使用しているCADの操作を習得することからはじめました。次は、過去に自社で設計した金型を使い、少しイレギュラー的な要素を無くし、社内で一般的な金型の構造に修正をしてもらい、その組図を今後も使用していく練習課題として使い、先例に倣って部品設計を練習してもらいました。
すると、ほどなくしてAさんから少し不満にもとれる意見があがってきました。
それは、例えば部品にある穴形状についての場合、ドリルで加工するのか・ワイヤーカットで加工するのか、そもそもドリルであればマシニングセンターで加工するのか・ラジアルボール盤で加工するのか、マシニングセンターやワイヤーカットなど複数の機械加工がある場合は、どのような順番で加工するのか・どこを基準面にするのか・どこをクランプするのかなど、またそもそも組図を見て、各部品がどのように組み合わさっているのか構造が読み取れないといった意見でした。
これを聞いて私は、「ウンウン」と頷いてそれを聞いていました。
そうなんです。まさにこれを聞きたかったのです。
3段階目の部品設計だけでさえ、このような初歩的な疑問が出て、設計の手が止まってしまうのです。
ですから、よく本番の製品図面をいきなり渡して、仮に簡単なものからとはいえ、「実戦で覚えろ」とばかりに、①の構想設計からいきなりやらせてしまう荒療治の教育方針を見かけますが（実際にこちらのプレスメーカーでも過去にそういった教育方針でした）、これは非常に厳しいと言わざるを得ないというのが、この事例でよくわかると思います。
したがって、モノを覚えるにあたり、最も必要となる「反復効果」については、③の部品設計、次に②の構造設計、最後に①の構想設計といったように、3段階に分け、それぞれの工程に必要となるノウハウを、じっくり注力して覚えていくことが、「やらせてみたけどモノにならなかった」を避け、確実に一人前の設計者として育成する、結果近道であると思います。
実際に私が支援した企業では、この逆順を辿る教育について、「やってみるとたしかにそのとおりだと思った」と言ってもらえています。
まとめ
ですが、お気づきのとおり、この逆順を辿る教育の前提は、設計作業を分業することが前提となっています。
一人前になってから、①～③までの設計工程を一人で全て行うとしても、③の部品設計や②の構造設計を担当する段階では、その前までの段階の設計を別の先輩や上司が行ったものを引き継いで設計するということになり、これは「設計の分業」ということになります。
この設計の分業については、やっている会社とやっていない会社、やりたいけどやれていない会社など、様々なスタンスがあり、設計部門におられる設計担当者が複数いる場合において、全員が上級レベルの設計者という場合でなければ、私は設計の分業化を行うことで、手離れ良くまわしていくことを推奨しています。
このやり方のコンセプトは、料理の世界に例えると、「キャベツの千切りまでベテラン料理人がやるのか？」であって、金型の種類にもよると思いますが、一般的に最もノウハウが難しいと言われる①の構想設計については、ベテラン設計者に注力してもらい、②の構造設計については別の後輩設計者、③の部品設計については設計アシスタント的な人にお願いする、といったやり方をとっている会社もあります。
特に、①の構想設計と②③の設計段階との切り分け・分業については、2次元設計であっても、3次元設計であっても可能であるため、オススメしています。
設計工程は、金型製作のスタートとなるため、そのキャパがイコール、自社の金型製造（受注）キャパとなっている会社も少なくありません。
ですから、いかに確実な設計者教育を行うか、そして手離れ良く設計数量を稼いでいくか、この視点において、「設計工程の逆順を辿る教育」は、その両方を兼ねる一つの方法になります。
参考になれば幸いです。
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