無料診断サービス編③

今月も筆者が金型メーカー向けに行っている無料診断サービスの内容について解説していきたい。

無料診断サービスは金型メーカーで行われる作業工程の流れに合わせ、下記の項目に分けて行っている。

前回までは設計工程における診断内容を解説したが、本稿からはCAM工程の内容から見ていこうと思う。

1. 設計工程
2. CAM工程
3. マシニング加工工程
4. 機械加工全般
5. 組み立て工程
6. トライ工程（主にプラスチック金型）
7. 原価管理
8. 会社全般
9. 購買
10. 5Sの状況（効率性の観点で）

CAM工程の診断内容

3D 加工のセオリーを押えた作業手順になっているか

ここで言う3D加工とは、金型意匠面に多い自由曲面など、CAMで計算した点群NCデータを利用してマシニングセンターで行う切削加工を指す。使用する工具はほとんどがボールエンドミルやラジアスエンドミルになる。

この3D加工において、下記の1～5の流れのようなセオリーに準じた工程、またそこで必要となる手順が曖昧になっているために品質上のトラブルが起きている金型メーカーも多い。そのため診断サービスにおいてはこの診断項目を加えている。

この各工程における具体的なポイントは次のとおりである。

• • 1 大荒取り加工
    この加工の目的は何と言っても「効率性」であり、この工程ではできるだけ大きな直径の工具を使うことを意識するが、もし狭い凹部があるような形状で大き過ぎる径の工具を使うと、次の「中荒取り」工程に加工残りを多く残してしまうことになる。そこに配慮しつつ、できるだけ時間あたりの切りくず排出量を多くできる加工を心掛けることがポイントになる。
    無料診断では、こうした意識で加工データを作ることができているかを確認している。
  • 2　中荒取り加工
    この工程で使われる機能は「ストック」と呼ばれる、前工程が終わった後の素材形状に合わせて加工軌跡を計算する追加の荒取り加工になる。
    中荒取り加工では、これ以降の加工で工具に負荷をかけないため、狙いの残り代以上に取れ残っている部位が無いか、しっかりと確認する必要がある。
    この手間をかけるかどうかが、加工後の食い込みキズや、ボッキリと工具が折れるといったトラブルを未然に防げるポイントになる。
    無料診断では、このようなプロセスを行っているかを確認している。
  • 3　中仕上げ加工
    この工程の意義は、この後に来る最終仕上げの前に、全体の取れ残り代を均一にしておくことである。これにより最終仕上げでの切削負荷を均一にすることができ、加工精度や仕上がり品質を狙い通りに近づけることができる。
    この工程でのポイントは、中荒取り加工のときと同じく、切削シミュレーションのカラーマッピング機能などを使って、最終仕上げの前にしっかりと全体が狙いの残り代まで取れているかを確認することである。
    無料診断では、このプロセスをきちんと行っているかを確認している。
  • 4　全体仕上げ加工
    この工程は形状全体を、目的の寸法精度・表面粗さに仕上げる工程となる。使用する工具は、自由曲面に倣って加工できるボールエンドミルや、平面を仕上げるラジアスエンドミルが中心となる。
  • 5　削り残り部加工
    この工程はNo.4の全体仕上げ加工で、取りきれなかった凹R部があった場合、目的形状にある最小の凹Rを除去できるサイズの工具を使って加工を行う。
    CAMの機能のうち、「削り残り部加工」や「隅取り加工」などと呼ばれる機能を使用すると、凹R部に限定した軌跡が出力される。そのため前工程で使用した工具の形状とサイズを指定する。
    ここでのポイントは、工具を段階的にサイズダウンしていくときの考え方について明確に標準化されているかであり、無料診断ではこの点を確認している。

カタログ依存になっておらず、形状やデータに応じた加工条件を使えているか

例えば、スローアウェイ工具を使って荒取り加工を行う際、NCデータ内のS値・F値について、使用する工具カタログに記載されている推奨条件をそのまま使用していることが多い。

下図のように、荒取りする断面積が異なる場合、それでも推奨値としてS値・F値は同じになっていないか。実際は使い分けることはなく同じ設定でCAM作業を行っているオペレーターが多いのが現状である。

しかしコストに配慮した加工条件を意識するならば、下図のように、「送り速度」は変えたいところである。無料診断ではこうした配慮ができているかを確認している。

また中仕上げ加工や仕上げ加工も同様で、カタログ条件依存にならず、狙いの仕上げ面粗さに応じた条件や、切削する取り代によって適した送り条件を使えているかを無料診断では確認している。

なお、3D加工における狭い凹溝部を加工する場合や、狭い穴の内側を加工するような場合においても同様で、このような早い送り速度が出せる長い直線軌跡がほとんどない形状部のCAMデータについても、カタログの推奨条件値をそのまま使うことなく、部位によって適切な加工条件を変えているかも確認している。

工具の突き出し長さを分け、工数に配慮したパスの作り方ができているか

ボールエンドミルを使って自由曲面などの3次元加工を行う際に、工数を少なくすることに配慮したパスの作り方ができているかを確認している。

具体的には次の点に配慮しながらCAMデータ作成を行っているか確認している。

• • 形状に深い部位があり、ホルダー干渉を避けるため、工具突き出し長さが長くなっても、1本で全ての部位を加工しない。1本で加工すると、工具のカタログ加工条件よりも何割か下げた送り速度で加工せざるを得なくなる。
  • 工具突き出し長さが長くなる場合は、工具のカタログ加工条件が出せる突き出し長さまでの工具と、送り速度を下げざるを得ない長い突き出し長さの工具とを分けること。

具体的な手順の概要は下記のようになるが、金型メーカーの中には5軸マシニングを使っているメーカーもあるので、3軸加工と5軸加工に分けて確認している。

【3軸加工の場合】

1. 目安として突き出し長さ4D以内で加工できる部位・エリアを抽出して加工する。
2. 次に突き出し長さ6Dを目安に、この長さで加工できる部位・エリアを抽出して加工する。
3. 突き出し長さ8D以上で加工する部位を抽出する。

【5軸加工の場合】

1. 3軸加工と同じく突き出し長さ4D以内で加工できる部位を抽出し、まず5軸機能は使わず、3軸加工における「等高線加工」を行う。
2. 突き出し長さ4Dで加工できる部位を抽出し、5軸機能は使わず、3軸加工における「走査線加工」を行う。
3. 突き出し長さ4Dと同じ工具のまま、5軸機能による干渉回避機能を使った加工を行う。
4. 突き出し長さ4D以内の同じ工具で加工できても、狭い凹部が存在すれば、そこを抽出し、広く開けたエリアを加工する際の1/3くらいの送り速度まで下げた加工を行う。

加工面品質に配慮したパス演算ができるようになった次は、やはりビジネスとして、加工時間に配慮したパスが出せるよう配慮していきたいところである。

今回はここまでであるが、次回もう少しCAM作業の診断項目を紹介させていただき、その後はマシニング加工の項目を紹介したいと思う。

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金型・部品加工業 専門コンサルティング

代表：村上 英樹（中小企業診断士）

愛知県刈谷市　TEL 0566-21-2054

無料診断サービス編②

前号から私が金型メーカー向けに行っている無料診断サービスの概要について紹介している。無料診断サービスは下記のような工程・項目に分けて行っており、本稿では引き続き、設計の項目の続きから見ていこうと思う。

1. 設計工程
2. CAM工程
3. マシニング加工工程
4. 機械加工全般
5. 組み立て工程
6. トライ工程（主にプラスチック金型）
7. 原価管理
8. 会社全般
9. 購買
10. 5Sの状況（効率性の観点で）

組み立てや保全に配慮した設計になっているか

これは組み立て工程や金型メンテナンスを行う保全担当者向けに、使用するキャップボルトやノックピンのサイズなどを、可能な限り統一することができているかというチェックである。

入れ子やパンチなどの外形サイズでどうしても制限される場合は別だが、例えばノックピンの径や長さの種類がいくつもあると、それだけで準備に手間がかかったり、間違わないよう確認しながら組付けるため工数が余分にかかる。

可能な限り、金型内の締結部品のサイズを統一することで、組み立てやメンテナンス時のバラシ作業も効率的になる。加えてマシニング加工で使用するドリルやタップ、リーマなどの工具種類も減らしていくことにつながる。

こうした配慮が行き届いているメーカーは、外注設計に渡す設計標準書にも、きちんとその点が明記されている。

過去のトラブルの蓄積管理と、フィードバックがされる仕組みがとれているか

金型メーカーにおける過去トラブルについては、①トライ段階で認識される成形加工上のトラブル、②金型加工上で起こる工程内不良といった、主に2段階のトラブルがある。

いずれにおいても、新規の金型を設計する際やリピート型・更新型を設計する際にも、過去に発生した諸問題を対策するための処置を盛り込んでいく必要がある。

そのために設計や加工、組み立て、トライなどの各工程間を横断して、情報をフィードバックできる仕組みが社内に整っていることが必要となる。

また、設計の途中や担当者による設計完了後に適宜デザインレビューを行い、過去トラブル対策がきちんと盛り込まれていることを確認できる仕組みも整っている必要がある。

トラブル対策は、a）個別製品ごとに対策する処置と、b）トラブルの原因をカテゴリー別に分け、複数の金型で共通的な対策を設計段階から盛り込んでいく「標準化」を行うというパターンに分かれる。

この標準化はいずれ社内の「設計規格」として文書化していくことになり、金型メーカーに外注する際に使う「金型仕様書」として活用することもできる。

無料診断の際には、ア）過去トラブルからカテゴリー別に標準化した対策を盛り込んだ自社の「設計規格」まで作りこむことができているか、イ）過去トラブルの資料・登録検索できるデータベースなどが整備されているかなどをチェックしている。

これまで後工程で見つかってきた過去トラブルは、設計者が複数人いる場合ではこれを共有化するべきであり、例えばリピート設計の際に設計者が変わったからといって過去トラブルの対策が盛り込まれなかったということがあってはならない。

そのため過去トラブルの情報は、EXCELなどによる個人管理よりもデータベースソフトなどで共有管理できる方が、企業としての管理レベルは高いと考えられる。

更新型などの再利用データの適切な管理、フィードバックの仕組みはあるか

こちらもデータベースソフトなどによる管理ができているかというチェックになる。

金型メーカーへは毎回全くの新規の製品の金型製作が依頼されるわけではなく、過去の類似形状やダイカスト金型では同じ製品での更新型などがある。

そうした際に、過去に設計した図面やモデルを編集し、過去トラブル対策を盛り込んだり、微妙に意匠面形状を変更する場合などにおいて、速やかに間違いなく過去の設計データを検索し、CADにファイルを呼び出すことができる仕組みができているかをチェックしている。

またその再利用設計を行う際に、加工現場や組み立て現場で発生した問題点などの対策処置を漏れなくフィードバックして、設計に盛り込む仕組みが社内にできているかもチェックしている。

2 次元設計、3 次元設計それぞれに適した最善の業務手順になっているか

金型メーカーにおける設計作業は、2次元設計で行うメーカー、3次元で設計するメーカーなど様々である。

筆者はどちらの設計についても実務経験があるが、単純に組図までの設計リードタイムについては、2次元設計の方がかなり早いと考えている。

しかし3次元設計では、干渉ミスの発見やモデリング完了後に速やかに部品加工に入れるなど、2次元設計で実現できない様々な長所を持っている。

したがってそれぞれの設計方法においてどちらが優れているという視点ではなく、それぞれ最大限可能な有効活用の方法がとれているかという視点でチェックを行っている。

例えば3次元設計においては、タップやリーマなどの加工属性を設計モデルに付与し、後工程であるCAM工程で自動データ作成を行うことができるフィーチャー認識機能まで使えているかなどをチェックしている。

また2次元設計では、組図設計後に個々のプレート図を作らなくても、組図から一つひとつのプレートのCAMデータを作成できるソフトを活用するなどの効率化を図ることができているかなどをチェックしている。

解析ソフトは使っているか

すでに多くの金型メーカーで使われている解析ソフト（シミュレーションソフト）が活用できているかをチェックしている。

解析ソフトを活用することは金型製造において、従来手離れの悪い作業であったトライでの金型修正を、設計段階のCAD内でやってしまおうという取り組みになる。これはフロントローディングとも呼ばれる。

筆者はプレス金型でのトライ作業の実務も何年に渡って経験してきたが、従来の解析ソフトを使わないやり方は、フライスや研磨工具などを用いて徐々に製品寸法を追い込んでいくやり方であり、設計者も意図していない製品の曲がり方が発生したりすると、甚大な金型の修正工数がかかるといった非常に効率の悪いプロセスであった。

解析ソフトを使うことで、仮に100%の成形結果は得られないとしても、少なくとも問題の起こる傾向を読むことはできる。

これにより大がかりな金型の修正作業の発生確率は減らすことはできるため、無料診断の際にはまず解析ソフトを活用することができているかをチェックしている。

今回のまとめ

以上、無料診断サービスにおける設計工程のチェック項目を紹介した。

診断サービスの対象としている金型メーカーの種類は、筆者が現役時代に従事していたプレス金型メーカーに限定せず、射出成形や鍛造金型など、様々な金型メーカーを対象としているため、あまり細かな設計スキルの診断というよりも、管理レベルやいかなる設計手法においても最善の策がとれているかなどをチェックしている。

次回からはCAMやマシニング加工工程の診断項目を紹介していく。参考にしていただければ幸いである。

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無料診断サービス編①

本号はいつもの企業ごとのコンサルティング事例の記事ではなく、筆者が行っている無料診断というサービスを紹介させていただきながら、金型メーカーが整備するべきポイントを、今回から数回に渡り解説していきたいと思う。

無料診断サービスをはじめた背景

このサービスをはじめたきっかけとして、これまで金型メーカーや部品加工メーカーから「他社はどのようにやっているのか深いところまでわからない」「自己流で色々な加工方法や管理方法を作ってきたがどれが正解かわからない」といった声をあまりに多く耳にしたというのがあった。

コンサルティング契約をいただいている企業だけでなく、広く全国の金型メーカーや部品加工メーカーを対象として、交通費（必要であれば宿泊費）のみで企業に赴き、製造現場や生産管理状況などを診断させていただいている。

サービスの特徴

無料診断サービスの基本的なやり方としては、設計やCAM、マシニング加工などの工程ごとに、これまで筆者が見てきた百社を超える金型メーカー・部品加工メーカーのベストだと思えるやり方と比較し診断している。

筆者は、金型ならプレス・樹脂成形・ダイカスト・鍛造金型メーカーなど、また部品加工であればマシニング加工・溶接製缶・板金加工メーカーなど幅広く、それぞれ業種ごとの長所短所を見てきている。

したがって同じ業種内だけに留まらずこれらを横断的に見て、ベストだと思える加工方法や管理方法と比較して、診断を受けられる点が本サービスの特徴である。

診断の具体的な流れ

本サービスについては、筆者のホームページからお電話をいただくか、お問い合わせページからご連絡をいただいたのち、双方で日程を調整し、必要であれば秘密保持契約を締結し診断に入る。

診断に必要な時間は2～3時間で、本業実務に支障をきたさぬよう配慮している。

製造現場や設計・管理事務室などを一通り診させていただき、担当者へのヒアリングが完了すれば診断は終了である。

診断の最後に口頭で報告させていただくが、後日2～3週間くらい時間をいただき、診断報告書を作成しお送りしている。

診断の具体的内容

実際の診断業務については、筆者が使っている「診断チェックシート」に基づき行っている。今回本来は公開していない診断チェックシートの内容に沿って、金型メーカーが整備するべき点を解説していきたい。

診断チェックシートは、次の工程・項目に沿って構成している。

1. 設計工程
2. CAM工程
3. マシニング加工工程
4. 機械加工全般
5. 組み立て工程
6. トライ工程（主にプラスチック金型）
7. 原価管理
8. 会社全般
9. 購買
10. 5Sの状況（効率性の観点で）

まず本号では、設計工程の診断内容を中心に紹介する。

設計工程の診断内容

複数設計者で、強度や品質で個人差が出ないよう設計規格書が整備されているか

設計者が一人しかいないといった金型メーカーでは必要性は低いかもしれないが、社内の設計者が何人もいる場合に、統一したルールで設計ができるよう設計規格書が整備されているかを診断している。

これが整備されていないと、例えば強度不足の金型が設計されたりといった機能不全の面だけではなく、後工程において金型ごとに加工で使用するエンドミルの種類が異なるとか、使用する締結部品や市販部品の種類がバラバラで、購買や組み立て工程の担当者の手間が余計にかかるなどの弊害が起こりやすくなる。

レベルの高い設計規格書とは、金型材料や締結部品、市販部品などの種類が記載されているだけではなく、その選定指針までが理由つきで記載されており、社内の設計ノウハウや情報を高レベルで統一・共有していくことができる。

正しい進捗管理の仕組みは整っているか

設計の進捗管理は、どの企業においても難しいという意見を聞く。

その理由としては、機械加工などとは異なり、加工部品数のようにボリュームを定量的に表現することが難しく、また構想設計のように必要な工数をなかなか予測できない点などがある。

よくガントチャートによる日々の進捗を線で埋める（伸ばしていく）方法がよく使われているが、計画に対しどれだけ先行しているのか遅れているのかがわからない。

線を日々更新して伸ばしていくうちに、結果的に計画線を追い越してしまい、設計納期直前になって何の対策も取られないまま工程納期を過ぎてしまうことが多い。

本来進捗管理というものは、締め切り日が到来して間に合った・間に合わなかったという結果論ではなく、日々の管理の中でどれだけ早く対策（アクション）が取れるかが重要なポイントになる。こうした管理ができているかを診断している。

大日程から小日程まで日程計画は立てられているか、大雑把な管理ではないか（設計工程だけでなく金型全体の日程管理として）

まず前提として金型の日程管理は、次のように段階的に分けて行うものと考えている。

• • 大日程計画（金型ごとの管理）
  • 中日程計画（部品ごとの管理）
  • 小日程計画（工程ごとの管理）

特に③の小日程計画は、機械や人ごとの日程計画となり「差し立て」とも呼ばれている。

これまで診断してきた感想として、多くの金型メーカーでは、①大日程計画と②中日程計画は機能しているが、③の小日程計画がうまく機能していない。

精度の高い作業工数の見積もりを行い、差し立て板をうまく機能させることがポイントとなる。

細かなマイルストーンを設定して、日程管理ができているか（特に若手）

よく金型の大日程計画に記載されている設計工程そのものの進捗が、若手設計者ほど遅れていく傾向がある。

設計工程を細分化し、それぞれ期限を付けたマイルストーンで上司や先輩設計者がフォローをすれば、若手設計者が抱える「何度も手戻りを繰り返す」といった問題に対応することができる。

マイルストーンを適切に管理し、正しい設計の手順を踏みながら、設計間違いによる大規模修正のリスクを避けた進捗管理ができているかを診断している。

情報共有がしやすい設計ルームのレイアウトになっているか

働き方改革に着手しなければならない現代社会において、設計部門に限らず、たっぷり時間をかけた重量級の会議のやり方は時代遅れと言える。

別室に移動してたっぷり時間をかけるのではなく、さっと集まり最小限の時間で情報交換や意見収集を行う迅速なショートミーティングを行うことが理想である。

個人依存になりがちな設計作業において、複数の知恵を出し合ったり、必要なタイミングで複数の担当者に情報を伝えることができるような設計ルームのレイアウトになっているかの診断を行っている。

無料診断の本当の狙い

今回紹介したのは設計工程を中心とした診断項目であるが、これまで診断を行ってきた感想として、次回以降も紹介する全ての項目が100パーセント整備されているといった金型メーカーはほとんどない。

筆者が常に思っていることとして、IOTやAIも時代の進化に合わせて導入していくことも重要だが、そこで働く人間自身や仕事のやり方自体にまだまだ「伸びしろ」があるとも思っている。

筆者は、無料診断サービスを通してこの点をお伝えすることで、全国の金型メーカーや機械加工メーカーの底上げの一助になれば幸いだと考えている。

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金型・部品加工業 専門コンサルティング

代表：村上 英樹（中小企業診断士）

愛知県刈谷市　TEL 0566-21-2054

協和工業株式会社のコンサルティング事例

本号で紹介するプレスメーカーは、協和工業株式会社（静岡県湖西市 TEL053-579-0931）である。本企画での掲載は2度目の登場である。

前回の掲載では、元々同社が行っている3次元設計を活かしたコンカレントエンジニアリングを高度化させる取り組みについて紹介した。

本記事においては、次のステップとも言えるさらなる3次元設計のメリットを追求した金型事業の高度化について紹介していきたい。

同社の事業と特徴

同社はシート部品・ステアリングコラム部品などの自動車用部品を製造する量産プレスメーカーでありながら、解析シミュレーションも使い、超ハイテンにも対応した金型を自社内で設計製造するなど、高レベルの金型を内製しているという点に特徴がある。

同社は、金型意匠面だけでなく構造部の設計において、いち早く3次元での設計に取り組んでおり、その積み上げた実績や活用ノウハウも豊富である。

使用するCADソフトとしてはCreo（旧Pro／ENGINEER）を使っている。

Creoは、ハイエンドの3次元CADとして大手メーカーなどで使われており、その優れたモデリング機能や、大規模な設計にも活用できるなど高い評価を受けている。

汎用ソフトと専用ソフトの違い

そもそも3次元CADには、機能や価格によって次のような順序で分類できる。

1. ハイエンドCAD
2. ミッドレンジCAD
3. ローエンドCAD

このうちハイエンドCADとローエンドCADには、自動車業界に限らず、家電業界や航空宇宙業界など、汎用的に様々な業種で使われるものが多い。

一方ミッドレンジCADの中には、ハイエンドCADほど高価でなく、海外製・国産CAD問わず、金型業界に特化した機能を持つCADが多く販売されている。

しかも、板プレス金型向け、射出成形金型（モールド金型）向けなど、同じソフトの中で、さらにそれぞれの金型に特化した機能を持たせているものがある。

特に板プレス金型の設計においては、構造部の設計に入る前の工程設計において、多工程に渡る各工程の中間形状のモデリングや、順送型でのストリップレイアウトなど、これらを簡単な操作で迅速に行うことができる機能などが装備されている。

3次元設計に求められる機能

筆者は、2次元設計・3次元設計いずれも実務経験があるが、同じ金型を設計した場合、シンプルに組図までの設計ということであれば、どうしても設計リードタイムは2次元の方が早くなる（ただし、3次元設計の方が凡ミスや干渉ミスは圧倒的に減らすことができる）。

2次元設計では省略できる部位についても、3次元設計では、機械加工で行う細部の形状までモデリングしなければならないなど、どうしても設計の工数に差が出てくる。

しかし言い換えると、構造部の設計が終われば、そこから部品図へのバラシを行わなくても速やかに部品加工に入れるといったコンカレントエンジニアリングの方法をとれる点が、3次元設計のメリットである。

そもそも、3次元設計を行うメリットとしては、一般的には次の3点が挙げられる。

• 解析シミュレーションの活用
• コンカレントエンジニアリングの活用
• フィーチャー設計の活用

①の解析シミュレーションについては、同社はいち早く取り組んでおり、同社は得意とするハイテン材の高精度なプレス成形に活用している。

また、②のコンカレントエンジニアリングについても、前回の記事にて紹介させていただいた筆者との取り組みにより、設計→CAMの工程間で発生していた、一定数の部品のデータ作成を行った後、次工程に引き渡すといった「作り溜め方式」を打開することで実現している。

③のフィーチャー設計とは、3次元での構造設計において、キャップボルトやノックピン、ガイドピンやボタンダイなどの標準部品を金型内にアセンブリする際、配置するための穴形状にタップやリーマ加工、キリ穴やザグリ穴などの加工内容を属性としてモデルに付与させる機能を使った設計を称して筆者はそう呼んでいる。

これにより、後工程のCAMオペレーターは、個々の部品の加工データを作成するにあたり、ワークの向きと原点を決め、後はCAMに加工属性が付与された部品モデルを読みとらせることで、自動で穴加工データを作成することができる。

同社の課題とコンサルティング内容

いち早く3次元設計に取り組んでいた同社は、モデリング機能に秀でたCreo（当時はPro／ENGINEER）を導入し、これまで実績を積み重ね、設計を効率化するためのマクロや標準部品モデルなども構築してきた。

しかしながら、こうした大規模設計にも利用される汎用設計CADは、金型設計に特化したミドルレンジのCADと比較すると、板プレス金型の場合、構造設計の前の工程設計の利便性・フィーチャー設計利用の2点において、どうしても差が出てしまう。

同社は、自社内の量産で使用する内製金型だけではなく、他メーカーで使用する外販金型の受託製造も行っており、外販金型については価格競争といった面もある。

そこで同社は、3次元設計のメリットは最大限に活かしつつも、後工程を含めた全体リードタイムのさらなる削減に着手するべく、利便性の高い工程設計機能を持ち、フィーチャー設計も可能な3次元CADであるシマトロンへの移行を決断した。

シマトロンへの移行に伴い、CAMオペレーションでの自動化が機能しなければ、真のメリットは発揮できないため、3名の設計担当者だけでなく、3名のCAMオペレーターまで巻き込む大がかりな移行作業になった。

そこで同社は持ち前のPDCAの管理能力を発揮し、システム切り替えに伴う1人ひとりのタスクとスケジュールを明確に計画し、逐次進捗状況を確認しながら遅れが出ないよう現在も着実に進めている。

現在も移行の最中であるが、その結果や得られた実際の効果については、別の機会で紹介させていただく。

一方、上流工程である設計やCAM工程が効率化してくると、下流工程である機械加工工程の負荷が一気に高くなることが想定される。

言い換えると、この負荷を従来以上に流れ良くオペレーションすることで、全体のリードタイムを削減することが可能になる。

同社のマシニング工程の強みとして、パレットチェンジ仕様の機械を複数台設備しており、回転率の高い段取りと加工を行うことができる。

これまでは高い生産性を持つパレチェン仕様のマシニングセンターに、CAMオペレーションが追従できないという課題があり、パレチェン仕様の本来のメリットを発揮しきることができなかったが、今後のCAM自動化により同社が持つ本来の生産性を発揮することが可能になる。

今後の同社の成長戦略

高い金型製造技術を持つ同社には現在、採用応募者が集まってきている。その中には設計を希望する者も複数名いる。

コンカレントエンジニアリングを背景としたCAMの自動化を推進する同社の構造設計においては、機械加工や組み立て工程についての深い知識も必要となるため、最短の年数で経験を積むためには、必要な知識を得るための現場経験を効率よく踏ませなければならない。

そのため同社は、質の高い3次元設計者を確実に育成できる自社独自のキャリアプランの構築を進めている。

高度な3次元設計のプロセスを構築し、合わせて高度な設計技術者を育成していくことで、強い競争力を発揮させようとしている同社に、筆者は大きな期待をしている。

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金型・部品加工業 専門コンサルティング

代表：村上 英樹（中小企業診断士）

愛知県刈谷市　TEL 0566-21-2054

戸田鉄工株式会社のコンサルティング事例

本号で取り上げる金型部品加工メーカーは戸田鉄工株式会社（愛知県豊田市 TEL0565-28-2167）である。本誌で掲載されるのは今回で2回目である。

同社は自動車部品で使用されるダイカスト金型の部品加工を主力事業としている。主なコア技術として、3次元マシニング加工や高精度な研削加工（特に円筒研磨加工）、また加工後の仕上げ磨きについても安定した高い技術を持っている。

今回は、同社で推進されているオペレーターの多能工化について、その取り組み内容と、生産管理の教科書でもほとんど触れられていない金型メーカー特有の多能工化のメリットについて、紹介していきたいと思う。

今回の同社の取り組み

今回マシニングセンターのオペレーターとそこで使われるCAMデータの作成を担当してきた同社の曽我和教氏に対し、これまで同社で使用していた3次元CAD/CAMのキャドマイスターからhyperMILL（CAD機能はSolidworks）に切り替えをしたことをきっかけに、筆者が特に3Dモデリングのやり方について、同社から個別指導の依頼をいただき技術指導を行った。

今回の技術指導で筆者が非常に楽だと感じたことは、CAMデータ作成段階の指導を行っていた際に、荒取りや仕上げ加工で使用するエンドミルの使い方、回転速度や送り速度などの加工条件については、ほとんどカタログを見ることもなく、曽我氏のこれまでの経験で設定をしていけたことである。

したがって、CAMの機能をどう応用して加工データを作成するかなど、中級レベルのオペレーターにするべき指導内容に注力することができ、有意義な研修を行うことができた。

このように金型メーカーや機械加工メーカーにおける技術習得の順番としては、後工程側から前の工程へさかのぼった順番で習得していくことが良いと筆者は考えている。

例えば設計工程であれば、部品図作成→組図作成→構想設計という習得の順番、機械加工であれば、工作機械の段取り→データ作成、金型全体の工程であれば、組み立て→機械加工→設計という順番である（トライ工程は別）。

このような順番で習得することで、実務で必要となる知識と感覚を身に付けながら、複数工程の仕事を身に付けていくことができる。このあたりの話については、また改めて別の機会で詳しく触れていこうと思う。

一般的な多能工化のメリット

今回、同社が取り組んでいる多能工化の推進であるが、生産管理の教科書に記載されている一般的な多能工化のメリットは次のようなものがある。

• 複数の仕事を受け持つ社員を増やすことで、過剰に人員が増えることの抑制になり、企業として人件費を抑えることができる。
• 同じく複数の仕事を受け持つ社員が増えることで、生産能力が高まり、受注量を増やすことができる。
• 手待ちが減ることでリードタイム削減に寄与する。やらなければいけない作業はあるが、今やれる人がいないという状況を減らすことができる。

これに加え、設計や機械加工、手仕上げ作業や組み立てなど、複数の全く異なる作業が連なる金型メーカーでの仕事においては、これら①～③のメリット以外に、「間接コストの削減」というメリットが大きいと筆者は考えている。

金型メーカー特有の多能工化メリット

例えば、金型メーカーにおける間接コスト削減の取り組み事例として、次のようなことが考えられる。

• レイアウト図や構想図を作成したついでに金型設計まで行う。
• 部品バラシ図を作図したついでに機械加工データまで作る。
• 加工データを作ったついでにマシニングやワイヤーカットの段取りまでやる。
• 機械加工のついでに手仕上げ作業までやる。
• 機械加工のついでに型の組み立てまでやる。
• 型の組み立てのついでにトライ作業までやる。

これらは、実際に筆者が金型メーカーで仕事をしていた際に行っていた取り組みである。

つまり多能工化のきっかけは、この「ついでに」がポイントであり、「ついでに」後工程の作業をそのまま自分が行うことで、後工程の人に申し伝えるための指示書や要領書などの作成工数をそっくり無くすことができる。

多くの金型メーカーで進む分業化により、この間接コストの肥大化がやや過剰に進んでいるのではないかと筆者は感じている。もし思い当たる金型メーカーや加工メーカーの方がおられたら一度見直してみると良いと思う。

同社のコンサルティング前の課題

さて同社では、曽我氏の3次元CAD/CAMの習得を効率的に進めたいという思いがあったが、そのためのカリキュラムは用意されていなかった。

そこで今後、今回の曽我氏の多能工化の取り組みと同様に、別の者が3次元CAD/CAMを習得する際にも活用できるような段階的研修カリキュラムを整備すると共に、筆者がそれを用いたワンツーマン指導を行うことになった。

また、これまで曽我氏の経験値としてはCAM作業が中心であったため、今回の研修では、CAMで用いる3Dモデルのモデリングスキルの習得から行うこととした。

コンサルティングの取り組み内容と効果

CADの操作方法など基礎的な内容は、販売ベンダなどの導入教育で終わっていることが多いため、筆者の技術研修は、ほとんど実践形式のチュートリアルを使ったカリキュラムで行っていくことが多い。

今回の実践研修でポイントとなったのは、SolidworksというCAD操作の履歴が記録されていくヒストリー型CAD特有のモデリング方法を習得することであった。

ヒストリー型CADのモデリング作法については、一つひとつの図形要素に多くを詰め込まず、できる限りシンプルな図形要素を積み重ねていく方法が良いと考えている。

後で、自分や他のオペレーターが編集箇所を見つけやすく、また修正作業もやりやすくするためである。

逆に操作履歴を残さないノンヒストリー型のCADによる3Dモデリングについては、フィレット以外の図形要素は、ベースとなる作図段階で、できるだけ多く表現してしまった方が良いと考えている。

曽我氏の研修については、基礎的な単純図形から、実際に同社で加工する部品の図面を用いた実践演習まで、段階的にヒストリー型CADの作法を習得しながら進めていった。

今回の研修によって受講した曽我氏は、hyperMILLによる3DモデリングからCAMデータ作成作業まで習得することができた。

これにより、今後同社ではさらに効率的にCAMデータ作成を行うことができるようになり、マシニングセンターの稼働率を高めていくことができる。

今後の同社の取り組み

今回の取り組みにより、マシニングセンターのオペレーターとして多くの経験を持つ曽我氏の知識を、前工程である3Dモデリング段階から活かすことができるようになった。

また、CAD作業については、２年ほど前までは外注業者の活用も多く、社内では１名に頼っていたが現在は２名が使いこなせるようになった。

自社で加工しない外注業者のモデリングよりも、実際にCAMを操作するオペレーターが加工対象の3Dモデルをモデリングする方が、例えば、前加工である研削工程で仕上がっている面にパスが触れないようにするダミーサーフェースを用意するなど、CAMデータをつくりやすい状態でモデリングすることができるなどのメリットがある。

このような現場の加工に詳しいCAD/CAMオペレーターを増やし、高い技術競争力を高めていこうとする同社に筆者は大きな期待をしている。

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金型・部品加工業 専門コンサルティング

代表：村上 英樹（中小企業診断士）

愛知県刈谷市　TEL 0566-21-2054

株式会社 建和のコンサルティング事例

本号で紹介するプレスメーカーは、株式会社 建和（愛知県安城市 TEL 0566-92-6295）である。本企画で同社が登場するのはこれで3回目である。

筆者は、定期的に同社の技術者教育を担当させていただいており、今回はトライと金型保全担当者の集合教育と個別指導を担当した。

以前紹介したとおり同社の金型製造は、全工程で3次元CADによるペーパーレス化したプロセスが完成しており、機械加工内容や寸法公差などは設計データ内に包括することができている。

したがって同社のトライ担当者は、下記の◇印で示す2次元設計を主体とする金型メーカーのトライ担当者に要求されるようなスキルに加え、さらに☆印で示すCADのスキルまで要求されることになる。

◇プレス作業スキル

◇2次元レーザー加工機の作業スキル

◇金型の構造知識

◇プレス加工の全般知識

☆2次元、3次元のCAD操作スキル

そこで筆者は、現在のトライ担当者に対し、同社が使用しているCADのVISIを使った個別マンツーマン指導を行った。

またトライ担当者に加え、金型保全担当者に必要な知識として、金型鋼材や金型構造、金型設計、トラブル対策などの集合教育を行った。ただしこの内容については、2次元設計を主体とする金型メーカーと違いはなく、プレス金型を扱う技術者には必須の基礎知識であると考えている。

今回トライ担当者に行った個別教育の内容

3次元CADのVISIの操作及び、金型のトライ作業に必要となる2D及び、3Dモデルの編集作業スキルを習得するための指導を行った。

具体的には、次のような指導を行った。

1. 2D作図とその変更修正操作
2. 3Dモデリングとその変更修正操作
3. プレス製品の3Dモデルから冶具の設計をする演習
4. パンチ・ダイの3Dモデルから金型の構造設計をする演習

この指導のポイントは、設計データを変更修正するスキルを中心に行った点である。

すでに作図された2Dデータや、モデリングされている3Dデータの意図を読み解き、変更してはいけない重要な箇所の寸法は崩さず、必要な箇所のみを調整するための手順と操作について指導を行った。

また「事例研究」という方法により、同社で扱っているプレス製品や金型の事例を用いて、ケースバイケースで異なる状況に応じたセオリーを学習してもらった。

4.の「パンチ・ダイの3Dモデルから金型の構造設計をする演習」については、同社の設計プロセスである、①同社社長がモデリングし、②解析ソフトを使って調整したパンチ・ダイの3Dモデルを受け渡され、③その後の構造設計を行う、といったところまでの技能を習得する計画である。

この教育については、現在実施中であるが、6か月の習得期間を見込んでいる。

今回行った集合教育の内容

トライ工程と保全担当者合わせて3名に行った集合教育について、同社から下記内容の基礎知識を習得させたいという要望があり、その内容に沿った教育を全5回で行った。

• 金型で使用する鋼材の基礎知識
• 焼入れ熱処理の基礎知識
• コーティング技術の基礎知識（窒化を含む）
• 硬度表記の意味について
• 現場担当者も必要な金型設計の基礎知識
• 切削加工の基礎知識
• 面粗さの基礎知識
• 三角関数の使い方

この指導項目の中で、「金型で使用する鋼材の基礎知識」と「現場担当者も必要な金型設計の基礎知識」について、保全作業との関連について見てきたい。

金型で使用する鋼材の基礎知識と保全作業

内製された金型や、協力会社である金型メーカーから調達した金型を量産で使用していく中で、金型鋼材の選定が原因となる金型トラブルが発生する事例は多く存在する。

例えば、上型パンチの下に配置されるバッキングプレートが、コスト削減のためSS400を使用しているなどである。

同社のプレス製品は、590Mpa以上のハイテン材が使用される部品が多く、特に抜き加工においては、金型に強い荷重がかかる加工が多い。

この場合、生産ロット数に配慮した金型鋼材が選定されるべきで、同社の金型保全担当者としては、こうした問題点を見抜く見識が必要になる。

このような知識を身に付けるため、今回の集合教育において、「SS400とS50Cの違いは？」「SK3（現SK105）とSKD11の違いは？」など、鋼材の使い分けを中心とした指導を行っている。

現場担当者も必要な金型設計の基礎知識

一見、保全担当者には不要な設計知識と思われるかもしれないが、保全担当者は金型に起こったトラブルについて、再発防止のために設計へのフィードバックという作業が必要になる。

量産加工中に、もし金型トラブルが発生すれば、事は急を要するためまずは応急的な処置がとられる。例えばパンチが折れたり、ダイスが割れたりといったトラブルに対する処置がある。

また順送プレスであれば、跳ねあがりや腰折れ、吊り上がり防止のための追加部品を取り付ける応急処置もある。

そういった金型は、設計上の問題であれば、生産計画のロット数が打ち終わり次第、プレス機から降ろされるタイミングなどで、再発しないよう恒久的な対策が取られる。

さらにもう一段階、この先の「標準化」プロセスが必要である。

例えば、金型A、金型B、金型Cなど、個々の金型（製品）それぞれに対してとられる対策が応急処置や恒久処置だが、発生するトラブルごとにカテゴリーを分け、複数の金型で共通の対策を設計段階から盛り込んでいくのが「標準化」の対策になる。

例えば、順送プレスであれば、カス上がり対策としてストリップレイアウトの外形トリムや分断パンチ形状に引っ掛かりを設けるとか、吊り上がり対策で上型に、板厚や形状に応じた一定のルールで払い機構を設けるなどの標準化がある。

こうした標準化のプロセスに保全担当者も参画していくため、設計の基礎知識が必要となる。

そこで筆者の集合教育においては、保全担当者にも設計の基礎知識を習得してもらっている。

集合教育の効果

昨年、筆者は同社の管理者を中心に、同様の基礎内容及び、中級レベルの集合教育を行っている。

以後その教材を使ってもらい、筆者が指導した管理者が次は講師となる、社内教育体制の循環を作ってもらう流れを想定していたが、今回は、外部の専門家による教育も加えることで、受講する若手に一定の緊張感を持たせ勉強に取り組ませていきたいという方針になった。

集合教育の途中及び、最後回には、講義全般の内容を取り入れたペーパーテストにのぞんでもらい、一定の成果を確認することができた。

今後の同社の取り組み

2019年は年明け早々、2次元ファイバーレーザー加工機を導入するなど、同社は積極的な設備導入を図る中、人材の技術力強化にも余念がない。

同社の構内通路には、全社員共通のスキルマップが掲示され、計画的な社員教育を行っている。

今回のトライ・保全担当者への集合教育も、その社員教育計画の中での取り組みである。

3次元設計によるペーパーレス化と共に、機械設備面の充実も図り、それを操る技術者の強化により、独自の競争力を高めていこうとする同社に、筆者は大きな期待をしている。

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ユーアイ精機株式会社のコンサルティング事例

本号で紹介する金型メーカーは、ユーアイ精機株式会社（愛知県尾張旭市 TEL0561-53-7159）である。本企画で取り上げるのは3回目となる。

筆者は毎年、同社で採用される新卒社員の技術教育を担当させていただいており、今回は同社の若手社員2名に行ったプレス金型設計におけるサーフェースモデリングの教育について紹介する。

同社の現状

同社は自動車向けのプレス製品について、試作向けと量産向け、それぞれで用いる金型を製造する事業を行っている。試作向けの金型については社内で設計を行う体制がとれているが、量産向け金型は社内設計体制をとることができず、これまで外注対応で行ってきた。

そのため、外注の設計事業者が対応できる納期に依存する形となり、量産向け金型においては同社の武器である短納期対応がとれずにいた。

そもそも、それぞれの金型設計の違いとして、顧客から支給される3次元の製品モデルから行うモデリング作業の複雑さに違いがある。

試作向けの金型は通常1工程の成形で行われることが多いため、製品モデルを金型サイズまで伸ばすというモデリング作業が中心になるが、量産向け金型は多工程で成形するため、製品形状を多段階にアレンジしてモデリングするという創造的な作業が必要になる。

また同社の金型はハイテン材など、工程数が多い成形難易度の高い製品が多く、これが設計人材の育成において同社を悩ませる要因になっていた。

そのため同社では、クリエイティブな3Dモデリングに対応できる社内人材を育成したいと考えていたが、その教育ノウハウがなくこれまで苦慮していた。

サーフェースモデリングに焦点を絞った指導

今回教育を行った若手社員の適正を考慮し、構造部及び意匠面まで視野に入れた設計業務ができるよう育成したいと考えた同社は、その方針で筆者にマンツーマン指導を依頼した。

実際の指導においては、3次元CADの未経験者である彼らが、基本操作の習得から実務として設計を行う直前までを想定した教育カリキュラムで行った。

具体的には、CADの基本操作は市販図書を使った自主トレーニングを中心に行ってもらい、実践的なプレス製品モデルを使ったサーフェースモデリング研修については、筆者が直接指導で対応するという形式で行った。

創造的なサーフェースモデリングを行うにあたり重要となるポイントは、ルールや作業標準を作ることではなく、モデリング上級者が遵守している作法に沿いながらモデリング作業を行うことである。

ここでいう作法とは、CADの操作手順をマニュアル化することではなく、対象となる製品形状に応じ、ケースバイケースでモデリング方法を標準化していくことである。

金型意匠面をモデリングする際の作法の例として、曲げ型や絞り型などにおいて、顧客から支給された製品モデルを使って、サーフェース面を金型サイズまで引き延ばす作業で使う作法がある。

具体的には、①まずトリムを解除して製品面を伸ばす、②面が伸びなければ元々ある面を再現する、③再現ができなければ自動隙間埋め機能などで面を創生するといった順番でモデリング作業を行うものである。

家電製品などに多い平たいプレス加工品やシンプルな直角曲げの製品では、製品モデルから金型モデルまでサーフェース面を引き延ばすようなモデリング作業は少ないが、自動車部品に多い、ほとんどが自由曲面で構成されている製品モデルでは、金型の意匠面も自由曲面がほとんどを占めるため、元々の製品モデルにあるサーフェース面を延長して引き伸ばしていくといったモデリング作業が中心になる。

①の「まずトリムを解除して製品面を伸ばす」というのは、このとき使う手順で、製品モデルから必要な金型サイズまでの足りない部分を作る際、やみくもにサーフェース面を作ってつなげるのではなく、できるだけ製品モデルに忠実な形状で金型モデルを作成するため、トリムでカットされているサーフェース面のトリムを解除し、それを延長して引き延ばす方が忠実に形状を再現できる。

②の「面が伸びなければ元々ある面を再現する」は、サーフェース面を延長しようとすると、小さい曲率半径でカールしてしまう場合や、面の延長機能が効かないため必要な金型サイズまでサーフェース面を引き延ばせないようなときに使う操作である。

こうした場合仕方がないので、延長が効かない元々のサーフェース面に対し、出来る限り忠実な曲率で再現することになる。

ちなみに、複数のフィレットが重なりあった結果、延長したいサーフェース面が消えてしまっている場合もこの手順によることになる。

③の「再現ができなければ自動隙間埋め機能などで面を創生する」は、②の手順の際、複数の曲面の間に接する隙間を埋めるようなモデリングを行う場合に、曲率が複雑すぎてモデリング困難なため、埋めようとする隙間の外周ラインからダイレクトにサーフェース面を作成するといった機能を使うケースのことである。

最近の3次元CADはこういった機能の充実が見られるが、CAMに渡す際に中間ファイルに変換されると、こういった自動隙間埋め機能により作成されたサーフェース面は、私の経験上、面が化けたり、消えてしまうことがある。

したがって金型の意匠面モデリングにおいては、出来る限り①や②の手順の中で、ルールドやスイープなど標準機能を使ったモデリングを推奨している。

このような作法を守らず、各設計者が思い思いのバラバラな操作でモデリングを行うと、別の設計者がそのモデルを引き継いで変更や修正を行う際、うまく編集ができず、ひどい場合にはイチからモデリングをし直すなどのロスが発生することもある。

今回受講した2名の若手社員はそうした作法を学ぶため、市販図書によるCAD操作を習得した後は、同社の扱うプレス製品の題材を用いた「事例研究」というカリキュラムによって、様々な製品形状に応じた作法を学習した。

同社の今後の狙い

昨年同社は、C&Gシステムズ社のCG Press DesignというSolidworksにアドインする3次元のプレス金型設計システムを導入している。

当面は、このソフトウェアをレイアウト設計で用いていく計画だが、このソフトウェアは3次元の構造設計を行うことができるため、現在2次元設計データで行っている量産向け金型の製作を、3次元化することを視野に入れている。

現状は、2次元で設計されたCADデータを、同じくC&Gシステムズ社のEXCESS-HYBRIDⅡというソフトウェアにより、部品図を作ることなくプレート加工用のNCデータを作るという効率的なプロセスで行っているが、今後はCG Press Designを用いたフィーチャー設計機能により、加工属性を付与した3次元設計データを用いたCAM作業の効率化を図ることが可能になる。

部品バラシ図の必要ない2次元CAMデータ対応と3次元のフィーチャー設計、製造現場がいずれにも対応できるという金型メーカーは、筆者が知る限りでは存在していない。

若手設計人材の育成カリキュラムの整備と、最新ソフトウェアの導入の両面で、高度な製造現場の構築を図る同社に、筆者は大きな期待をしている。

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株式会社オオタ精密のコンサルティング事例

本号で紹介する機械加工メーカーは株式会社オオタ精密（愛知県豊川市 TEL0533-65-9572）である。本誌にて登場するのは今回で2度目である。

同社はマシニングセンターや汎用フライスなどを使って、中部地方の機械設備メーカーなどで使用される機械部品などのフライス加工を主力事業としている。

昨年からは、前回の本誌登場時に紹介したように、3次元CAMであるhyperMILLの導入により、それを用いた3D加工にも力を入れている。

図1は鋳造用の金型の写真であり、この事例では製品モデリングから対応し、抜き勾配を付けた金型モデリングとその加工まで自社で行っている。

同社の強み

同社の加工の強みとして、コストと品質のバランスに配慮した、最適な機械の使い分けを行っている点がある。

補助金の活用などにより、同社はマシニングセンターの増設を行っているが、フライス加工全てをマシニングセンターだけで行っているわけではない。

使用する工具の本数、加工する穴の数、使用するエンドミルの本数などによって、汎用フライスとマシニングセンターを適切に使い分けており、これによって最適な工数で加工を行うことを徹底している。

昨今の金型メーカーの課題

筆者が金型メーカーをコンサルティングさせていただいている中で、まさにこの点について課題だと思うことがある。

その課題とは、CAMデータ作成とマシニングセンターのオペレーション業務の分業化が進み、例えば、片手サイズのプレートにキリ穴を2、3か所加工するような内容のフライス加工についても、CAMオペレーターが加工プログラムと加工指示書の作成を行い、それを受け取ったマシニングオペレーターがワークとプログラムを機械にセットして加工を行うといった、コスト面からはやや過剰とも思えるプロセスを踏んでいる点である。

こうしたプロセスはミスの発生防止には効果は高いが、図面を見ながら汎用フライスで手早く済ませてしまう場合の工数と、CAMデータを作成し加工指示書まで作って加工者に渡す分業での工数とを比較すると、圧倒的に汎用フライスの方が早いと思われる。

もちろん汎用フライスはうっかりミスのリスクがつきまとう。しかし両者の工数の差を考慮すると、例えば片手サイズのプレートであれば、ミスした時のために材料を余分に買っておいたとしても、加工部品によっては汎用フライスの方が安くできるかもしれない。そのくらい両者の工数には差があると考えている。

したがって加工コストの最適化のためには、CAMとマシニングオペレーターの分業について、その程度を少し抑えていくことが望ましいと考えている。

具体的には、マシニングセンターの手動機能を活用し汎用フライスのように利用する。簡単な穴加工や切削加工についてはハンドル送りで対応するなど、過度にCAMに依存しないことが、金型メーカーのフライス加工の工数削減につながると思われる。

もちろん、こうした作業を行うためには、これまでの段取り作業には重要視されなかった加工や工具に関する知識が必要になってくるため、教育によるオペレーターのスキルUPが必要になる。

汎用フライスとマシニングセンターのあるべき使い分け

では、汎用フライスとマシニングセンター、それぞれの持ち味を活かす使い分けとしてどのように考えれば良いのか。

そもそも、マシニングセンターの強みを発揮できる場面は、次のようなケースである。

• 同じものを複数個加工するとき。
• 使用する工具の本数が多い加工のとき。
• 荒取りの切削体積ボリュームが多い加工のとき。
• 高送りカッターや超硬ドリル、チップ式ドリルなど、市販の高能率工具が使用できるとき。
• 自由曲面など3次元の加工を行うとき。
• 長時間の無人加工を行うとき。

逆に、上記のマシニングセンターの強みが発揮できるケース以外の加工では、汎用フライスの強みが発揮できると場面だと言える。

例えば、次のようなケースである。

• 試作品など、少量の加工のとき。
• 多くても2、３本の工具で済む加工のとき。
• 手動ハンドルによる手送りでエンドミル加工を行うとき。
• 強くクランプできない異形ワークの加工などで、切削負荷を調整しながら加工したいようなとき。

これら汎用フライスの良さは、加工を始めるまでの時間がとても短いという点である。ハンドル送りによる加工などは、段取りしてすぐに加工を始めることができる。

また手送りによるエンドミル加工では、とかくマシニングセンターでは送り速度やロードメーターなど数値でしか判断できない切削負荷について、実際に手に負荷としてかかってくる切削抵抗を肌で感じとりながら、送り速度の調整を行うことができる。

こうした点についても、汎用フライスの経験のない最近の若手加工者が加工条件の限界がわからないといった弊害につながっていると筆者は考えている。

同社では昨年、未経験の若手社員が入社したが、いきなりマシニングセンターを担当させるのではなく、あえて汎用フライスから担当させることで、加工限界を理解した伸びしろのある加工者に育てる配慮をしている。

同社へのコンサルティング

前述したように同社は現在、金型加工に力を入れている。しかしながら、そのノウハウはまだ持っていなかったため、同じhyperMILLを使用している筆者がサポートを行うことになった。

コンサルティングのポイントは、微細な溝加工など金型加工特有の特殊な加工についてであった。特に微細な溝加工は、用いるボールエンドミルの加工条件の選定が難しい。

筆者が金型メーカーのCAMオペレーターの作業を拝見させていただくときに気になるのが、パスの形状に関係なく、一律に工具カタログの条件どおりの送り速度を使っている点である。

今回の鋳造用金型にあるような微細な溝部では、工具カタログにあるような、推奨速度までは出ない。したがって機械の動作速度に配慮し、機械が追従できる送り速度に設定するのがCAMオペレーターのテクニックである。

一般的な機械部品の3D加工には慣れている同社であったが、今回のコンサルティングではこのような金型特有の形状加工への配慮を中心にアドバイスを行った。

今後の同社の成長戦略

同社は昨年、3次元測定機の導入を行い、従来よりもさらに精密で複雑な部品の加工についても保証できる体制を整えることができた。

今後同社の成長戦略として、これまでに受託してきた部品とは異なる機械加工に対応するため、これまで導入してきた立形マシニングだけではなく、横型マシニングや5軸マシニングなどの導入も視野に入れている。

同社の用いるhyperMILLは、5軸加工を最も得意とするため、今後同社が5軸マシニングを導入すれば、その強みを最大限に発揮することもできる。

これらの設備計画により、溶接製缶品や鋳物部品などの機械加工へも力を入れていく検討をしている。

最新のCAD/CAMやマシニングセンターを設備しながらも、それを扱う加工技術者の能力をフルに活かす機械の使い分けにより、競争力を高めていこうとする同社に、筆者は大きな期待をしている。

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株式会社 近藤製作所のコンサルティング事例

本号で紹介する機械装置メーカーは、株式会社 近藤製作所（愛知県蒲郡市 TEL0533-67-1111）である。同社は、自動車メーカーや工作機械メーカーなどで使用される、自動装置の設計製造を行っている。

元々同社はストッカーなど自動装置を、標準ラインナップの中からカタログ販売する製造販売メーカーであったが、現在は顧客ユーザーのニーズにより、材料の供給からストック、搬送、加工、検査などを全て自動化するシステム一式で請け負う事業の方が多くなっている。

同社において、そのシステム一式の請け負い事業を支えているのが、設計部・開発部の存在である。

同社の強み

同社の強みとして、次のようなことが挙げられる。

1. 幅広い顧客ユーザーに対応できる技術・設計力
   同社の顧客は、自動車メーカーやそのティア1、ティア2メーカー、また工作機械メーカーなど幅広い分野に渡っており、自動装置に要求される細かな仕様は、各社・各分野それぞれに異なっている。
   同社は、そうした幅広い技術分野に対応できる技術力・設計力がある。
2. 顧客ユーザーごとの細かな要求に対応できる小回りの良さ
   同社の顧客ユーザーからは、直接口頭や文書などで顕在的に求められる仕様ニーズもあれば、機能や概念など潜在的なニーズとして、設計担当者が打ち合わせの中でくみ取らなければならない仕様ニーズもある。
   そうした顧客ユーザーの細かな要求をくみ取り、対応できる小回りの良さも同社の強みである。
3. 細かなユーザーのオーダーメイド受託に対応できる設計職人集団
   前述した強みは、まさに同社を支える設計部隊の努力であり、顧客ごとの担当設計者が自律した機能を持ち、顧客からオーダーメイドで発注されるそれぞれの仕様を細かくくみ取り対応している設計職人の集団であるからこそ成り立っている。

強みゆえのウィークポイント

同社では、幅広い顧客ユーザーごとのオーダーメイド発注に対応してきたため、設計職人ごとの構造・ユニット・市販部品選定において自己流に派生した図面が、社内に根付いてしまった。

自律した設計職人集団であることは、同社の強みでありメリットこそ大きいが、このようなデメリットもある。

このため、後工程である購買・組み立て部門の効率低下を招く事態が起きていた。例えば、設計者ごとに異なる構造を採用したり市販部品を用いたりすることで、購買部門ではまとめ発注により安く購入するなど、規模の経済を活かせない不効率などである。

改革のためのプロジェクト発足

そこで、開発部・設計部主導による「設計改善研究会」を筆者と共に発足した。これにより、設計部門の強みを活かしつつ、会社全体としてのウィークポイントを改善できる設計管理の仕組みの構築を図ることを目指すことになった。

またこれまでの同社において、外注設計を含めた2D設計主体から、すでに導入を進めていた3次元設計を主体とすることへの変革も図ることにした。この研究会によって、そのための下地を1年で構築することを目標とした。

これまでのプロジェクトの成果

ここまで半年間続けてきたプロジェクトの進捗成果として、次の方向性が固まった。

• 3D設計でも応用できる設計管理方式の構築
• 自社の部品規格として、重複しない固有名称と仕様の標準化
• 設計要件仕様書の確立（機械・電気仕様など要件定義を、詳細設計前に見える化する）

同社が導入する設計管理とは

ここで同社が導入していく（ア）の設計管理方式について見ていきたい。

これは社内で継続的に、同じかアレンジした図面を継続的に再利用していく図面の管理方法についての話である。ただし前提条件として、複数の設計者で管理・更新していく場合に限定される管理方法である。

というのは1人で管理していくのであれば、他者に申し伝えることは必要なく、自分のパソコンで管理するなど個人管理だけで済むためである。

一見、アレンジ設計した図面はそれぞれ個人管理のように見える。しかし、社内で締結方法を統一したいとか、市販部品の種類や購入先を統一し購買部門のムダ削減を図りたいなど、本来、企業の全体最適としては統一ルールを共有していかなければならない。

具体的に、複数設計者で図面データを管理していく方法としては、①テンプレート方式と、②データベース方式の２つがある。

テンプレート管理方式を採用するケース

テンプレート管理方式は、顧客ごとや、製品ごとで、図面の種類がさほど多くない場合に採用される。

具体的には、機械装置ごとに、アレンジ設計の基礎となる親図面（これをテンプレートを言う）を定義し、それをサーバーに保存、設計者はそこからコピーして再利用設計を行う。

運用上のルールとして、新たに採用したサブアセンブリや市販部品があれば、テンプレートに盛り込んで更新する。

ただし、それは誰でも好き勝手にやっていいものではなく、社内でそれが許されるテンプレート管理責任者を選任するなど、そのテンプレートを再利用する設計者全員に編集権限を管理していくことが必要になる。

データベース管理方式を採用するケース

データベース管理方式は、顧客ごとや、製品ごとの仕様により、管理・保存する図面の種類が多いときに採用される。

具体的な運用方法としては、設計者が自分の設計が終った時点で、どの親図面を使ったか、またその親図面にどのような変更を行ったかをデータベースに登録していく。

新たにアレンジ設計を行う際、設計者は過去にさかのぼって親図面を検索し、その子や孫となる派生図面に登録されている情報（過去に修正・変更した内容）を参照しながら、それらの修正を盛り込んだ新規の設計を行う。

データベースはこのように活用しながら、複数の設計者で最新情報を共有していくために利用される。

この方式のメリットとしては、一番祖先の親図面（テンプレート）を最新の状態に更新する必要がない。

顧客ごとや、製品ごとの仕様により、管理・保存する図面が多い場合、テンプレートを作っても、管理するテンプレート図面が多くなるだけで、せっかく更新してもそれぞれのテンプレートは使う頻度が少なく、手間をかけるほどメリットが出ない。

そこでどの世代の図面を使っても、最新の状態にするための情報を、別途データベースから参照することで、設計者全員が最新情報を参照できる方法を採用する。それがデータベース管理方式である。

同社独自の管理方式構築と今後の方向性

このプロジェクトによる外注設計も含めた一元管理体制を構築し、これまでに設計職人集団が蓄積してきたノウハウを、同社の設計資産として全員で共有していける仕組みを完成させる。

またその設計資産を活かしつつ、2Dから3D設計に段階的で直線的な移行を図っていく。したがって、2D・3D設計、両方に適用できる設計管理方法が必要になる。

それら条件に合致するのがテンプレート管理方式であり、今後管理ルールの整備と共に同社独自の仕組みとして構築し、根付かせていく。

高度な設計管理方式の導入により、設計職人の強みを活かした自動装置事業のさらなる強化を図る同社に、筆者は大きな期待をしている。

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コラム投稿者

金型・部品加工業 専門コンサルティング

代表：村上 英樹（中小企業診断士）

愛知県刈谷市　TEL 0566-21-2054

株式会社 近藤工作所のコンサルティング事例

本号で紹介する金型メーカーは、株式会社 近藤工作所（愛知県安城市 TEL0566-97-9551）である。

同社は、鍛造金型の設計・製造を行う金型メーカーであり、筆者は同社の5S活動や人事制度、QC活動などを中心にコンサルティングを行っている。

5S活動やQC活動は、量産系の製造メーカーでよく行われている活動であるが、個人技能への依存度が高い金型製造の分野では、これらの活動がほとんど行われていないというメーカーも多い。

市販書籍による5SやQC活動の教科書も、量産系メーカーを題材にしたものが多い中、金型メーカーとしてはどのように活動を行うべきか、同社の事例を元に紹介したいと思う。

同社の特徴

愛知県三河地区の自動車部品メーカーは、水平分業型のメーカーも多く存在し、鍛造金型を専門とするメーカーであっても、マシニング加工やワイヤーカット加工など、機械加工のみを行うというメーカーもある。

そのような中、同社は鍛造金型を専門に扱うメーカーとして製品設計から対応している点に特徴がある。

鍛造金型の設計工程としては、①鍛造加工の成形性を考慮した製品設計、②後加工である切削加工で仕上げる取り代を見込んだ鍛造形状の設計、③その鍛造形状を踏まえた荒型・仕上げ型・抜き型などの工程設計、④それぞれの金型のモデリング・製図を行うといった手順で行うが、同社は①の製品設計から対応できる点で顧客である鍛造メーカーから頼りにされている。

同社のコンサルティング前の課題

同社の金型製作にあたっては、設計～CAM～機械加工～仕上げ・磨き、溶接肉盛りなどいくつかの工程で分業体制となっており、それぞれの工程で専門とする担当者が決まっている。

専門作業の分業体制でありがちなのが、道具や工具など共有することもあるが、多くが個人管理になり、整理整頓の状態はその作業者自身が問題ないと考えればそのまま放置され、また改善活動も社内全体でというよりは個人任せになりがちになる。

同社においても、個人管理の状態が強く、5SやQC活動においても停滞していたため、筆者のコンサルティングにより改革することになった。

同社のコンサルティング内容【5S活動】

同社においては、まず2Sを徹底的に行うことからはじめた。2Sとは、整理・整頓をアルファベット表記した際の頭文字のSを2文字並べたものである。

整理とは、工場内の道具や工具を要るもの・要らないものに分け、要らないものを捨てることで、整頓とは、要るものをすぐに取り出せる状態に棚などに整然と並べることを言う。

前述したように、金型の製造現場など個人技能による職人の多い職場は、2Sがおろそかになりがちである。個人で完結させなければいけない分業工程が多く、複数人の流れ作業によるライン生産とは異なるところである。

金型作業では他人に配慮することが疎かになり、2S状態が悪くなりがちである。

通常2S活動は、赤札と呼ばれる廃棄期限を記入した小さな用紙を、在庫材や未使用道具などに貼り付け、期限が来れば、使用せず赤札が貼ったままになっている未使用品を廃棄したり倉庫に移動する。

同社においては、この赤札活動を行いながら、台や棚の上に置いてある道具や工具などについて、水平直角に置くといった基本的な心構えから指導していった。

工場内の色々な場所で写真を撮り、指導要領を作りながら何度も何度も指導とその改善を繰り返すうちに、基本的なことが製造現場に浸透してきた。

これについては、同社社長及び、2名の取締役の粘り強い説得と指導もあった。

こうした基本的な点を押えた2S状態が出来れば、次は「管理されている状態」を作る。

5S活動は、作業者自身の効率化も重要な目的の一つであるが、顧客へ納入する製品の品質を充分に確保できる整った体制があることをPRする活動でもある。

そのため、整った2Sの状態を維持するための管理活動を「見える化」することが重要になる。同社においては、各種の掲示物によって「管理されている状態」を作っていった。

さらに次のステップとして、製造現場における作業者の動線を最適化するための改善を行った。

具体的には各作業者が使用する道具や工具について、手元化したり、逆に共有化することで、動線距離を最小化する現場レイアウトの改善である。

これについては、4メートルという距離を基準にして、作業に入った状態から、道具を取りに行くなどの理由で4メートル以上の移動があるかどうかのアンケート調査を行い、4メートル以上の移動があるとされた作業から優先的に、棚などのレイアウト見直しを行った。

同社のコンサルティング内容【QC活動】

多くの製造現場では、小集団で行う改善活動としてQC活動を行っているところは多い。

QC活動では、よく使われるツールとして、QC7つ道具というものがあるが、量産型の製造現場向きのものが多い。

それとは別に、新QC7つ道具というものもあり、都度製作するものが異なる多品種型の製造である金型製造ではこちらの方が使いやすい。

筆者は、そもそもQC活動は問題解決の順序を学ぶ機会だと考えている。

そもそもQCの流れは、①テーマの選定、②現状把握、③要因分析、④解決策の立案、⑤対策の実行、⑥効果の確認、⑦標準化と歯止めといった順序で進めるが、いざ製造トラブルが発生すると、現場をよく知るベテランになるほど、要因を深く分析する前に、解決案を考えてしまいがちである。

また、着手するべき優先度なども、深く考慮せず、手に付けやすい問題から着手してしまうこともある。

QC活動は、決められた手順で進め、各手順で検討・意見するべきことをきちんと守って活動することが原則で、これにより発生した問題を徐々に絞り込みながら解決していくことができる。

この進め方を何度も練習することで、QC活動による問題解決の進め方を身に付けることができる。

QC7つ道具のうち、筆者のオススメをいくつか紹介すると、次のようなものがある。

①のテーマ選定ではパレート図を使い、優先度を持ってテーマを決める。③の要因解析では連関図を使って、自由度の高いなぜなぜ分析を行う。④の対策案の検討ではマトリックス系統図を使って、系統的に複数出した対策案の中から定量的に評価を行って選定する。

同社でのコンサルティングでは、実際に同社で発生した不具合事例を取り上げ、筆者も一緒になって連関図を使って要因分析を行い、対策案を考えるなどのサポートを行った。

今後の同社の取り組み

　同社の今後の取り組みとして、金型以外の機械部品などの、溶接（TIG、CO2アーク）・マシニング加工など、これまでとは違った仕事の受注を進めている。

マシニングセンタや平面研削盤、大型の放電加工機など、多くの工作機械を有する同社において、金型加工の間の隙間時間を利用して企業の収益をより高めていこうという思惑がある。

こうした新たな販路を開拓する際には、既存の顧客を含め、製造現場の5Sの状態や、改善活動による品質向上の取り組み状況は、顧客からよく見られて評価されるところである。

これまでの職人体質の良くなかった点を改革し、鍛造金型の専門メーカーの持つ技術を活かした販路開拓を進めている同社に筆者は大きな期待をしている。

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コラム投稿者

金型・部品加工業 専門コンサルティング

代表：村上 英樹（中小企業診断士）

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