生産システムにおける CAD/CAM

鎌田武美

1.

その大きな効果が期待されていた[ 1].しかしはじめに1970年代にいたるまでは，コンピュータの生産へ1960年代以降の日本経済の急成長の基礎をなしの適用は，自動車・航空機・造船・鉄鋼・化学等たものは，自動車・家電産業に代表される耐久消の産業のうち大手企業の a 部だけで，しかも期待費財の大量生産方式におけるマスオートメーショされたほど急速な進展は見られなかったが，

1970

ン技術の確立にあったと考えられ，生産システム

年代に入るとコンピュータ援用技術としての CA

におけるマスオートメーション技術は，システム

DjCAM(ComputerAidedDesign , Computer全体の能力を最大限有効かつ効果的に発揮させるAided Manufacturing)

ため，システム中の機械の単能化と高速化を中心を見せ，に工程聞のイ γ タフヱースの単一化・高速化をは長段階に入ってきている.

かることでマスプロダクションに対処していた.

システムは急速な進展

1980 年代に入った現在，さらに大きな成

この最近の CADjCAM 技術の急速な進展の原

近年世の中の変化が激しくなるにしたがい，顧因をいくつかあげると，第 1 V.こコンビュータ技術

客ニーズの多様化と製品(部品)の高精度化・複雑の発達および LSI 化革命によるコンビュータの化・機能の高密度化および多様化に代表される多価格低下と，生産設備や端末のインテリジヱント

品種中少量生産形態が生産活動の前面に現われ，化の進展，第 2 に CADjCAM 技術そのものの発

そのうえリードタイムの短縮化・作業者スキルの展によりいっそう使いやすく高性能のソフトウ z低下とあいまって，生産システムにおける多品種アが提供されるようになったこと，そして第 3 に中少量生産方式の自動化・効率化をはかる必要が多品種中少量生産方式で生産に必要な情報が大幅生じてきた.それらには FMS(FlexibleManuｭfacturingSystem) ，ダイレグト生産方式，無停滞生産方式といった各方式がある.に増大してきたといったことによると思われる.

このような状況のもとで CADjCAM 技術は急速に伸長しており，産業界における将来の統合化

1945年，米国における弾道計算用に開発されたされたトータル生産システムの中核になると予想

ENIAC 以来，エレクトロニグス技術の急進展にされる.本稿では CADjCAM の背景，現状，適支えられたコンピェータを，生産システムに適用

用例そして今後の動向等を，特にエレクトロニグするということは，コンピュータの初期段階からス産業を中心として説明・紹介していきたい.

かまたたけみ8 (6)日本電気制生産技術開発センター© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オベレーションズ・リサーチ

2. 生産システムにおける CADjCAMの位置づけ

かつ具体化されるとともに情報量が増大してくる.つまり情報が上から下へ流れる場合には，情報の拡大および具体化が行なわれ，下から上へ流生産システムのアクティビティは，最終的な顧客が要求する機能をもった製品を顧客が希望するれる場合には，情報の圧縮および抽象化が行なわれていると考えてよい.

価格と品質のレベルを適切に設定することであ

図 l でわかるように，情報の流れには大きく分り，かつ品質の維持あるいは向上をはかりながら，けて物をいかに，どのような形に作るかという情顧客が必要とする数量および一定品質の製品を期

報を扱う技術情報処理システムと，物をいっ，日までに，材料・人・設備および資金等の諸資源れだけ作るかとし、う情報を扱う管理情報処理シスを有効かっ効率よく投入して生産することであテムの 2 種類の流れに分解される.

る.また当然、のことであるが， 企業収益の維持あと?

CADjCAM は前者の技術情報処理システムかるいは向上をはかるため，原価の維持と低減が生ら製造システムに関するものであり，この技術情産システムのアクティビティの前提条件となる.

報処理システムの中で製品設計へのコンビュータ

図 l は生産システムの概念を示した図で、ある.

援用技術が CAD ，作業設計・治工具設計，工程

ここで情報は上から下へ，さらには下から上へと設計および、作業指示へのコンビュータ援用技術が流れ，下へゆくほど情報の内容がより詳細化され，CAM であると考えられるが，その境界は定かで
f1ft \， 、.

3. CADjCAM 技術
情報の流れ nul

管理情報処理システム

技術情報処理システム

け八V

進度情報

改蕎情報

原価情報・品質情報

閃雨情報

前章では，生産システムにおける CAD とCAM の位置づけを簡単にのベてきたが，加、園、-'--

ではさらにくわしく CADjCAM 技術についてのベる.

3.
1 CAD
CAD(ComputerAided Design) とし、う言葉が初めて使われたのは， 1959 年 MIT(Massa­

chusettsInstituteofTechnology) の CAD
生産技術情報グループ。によるものが最初であり，製造ンステム

その後 GM(GeneralMotors) の DAC-I システムに受け継がれた[ 2J. この MIT の CAD グループ
がコンピュータを利用した設計を CAD と名づけたのは「人間とコンビュータとの対話」とい実績情報

ム

T 効一

一一
一管一二平一1982 年 1 月号

一アス
、)〆

図 1

理処績
実

回

うテーマを考えていたからである.

効率情報

本来 CAD とは，設計・製図という作業にコンピュータを導入して，単に設計・製図の生産性を上げるためだけの技術ではない.人闘がコ生産システムの構図

ンビュータに操られてコンビュータに必要なデ© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(7) 1

ータを入力に結果を出すようなシステムは，DA

CAD は，コンピ且…タに処理させる時間がかかるが，処獲の複←fili--- 概念設計である.

Ti!j11111111ii(Design Autom揖tion)

雑な部分は判断力と認識力のすぐれた人間が行ない，他の単純で作業震の多い処理をコ γ ど品ータを活用しつつ設計・製図製品ぷパながら，それぞれの特長

11

コンピ品ータが対話をし出関綾ぷ汁川が自動的に，かっ人間と等の生産性を上げるための技術である.
図 2 は設計プロ-l!スをそテツレ化した密である.
CAD で考える設計とし
lソては，概念設計・機能設

ト、 n製部j計。詳締設計の段階であ1
1" It又!~

り，図の上部にある設計,ìll

'え)~プロセスほど人聞の創造

iiieTiiili‑‑i

性に綴る習が強く，現在の CAD は主として詳細設計のプロセスで最も多く使われている.
また CAD を分類すると翌日(一 ω
製図の CAD!iii[iiii

情報の CADの 3 つのカテゴ翌ーに分類する方法がある.第 1の技術解析の CAひとは，機械設計でいえば有一

密 2

設計プロセスのそデル8(8)© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オベレーショ γ ズ・リサ…チ

限要素法による強度・動剛性計算，電気設計でいて CAE (ComputerAided Engineering) とし、えば論理シミュレーション等の技術計算による解うシステムが注日を集めている.

析を指すものである.第 2 の製図の CAD は，最3.
2 CAMも普及している CAD の分野で，人聞がコンピュCAM(Computer Aided Manufacturing) にータと対話しながら設計図面を作り上げてゆくもので，詳細設計の段階で使用される.第 3 の情報関しても，の CAD は，設計データベースに各種の設計情報あるが，CAD と同様幅広い範囲を指す概念でを統一的に記憶し，概念設計から詳細設計までの設計プロセスが終了した時点から始まり，製造設設計の全プロセスで，設計者が必要とするデータ計を経て製造のシステム制御を含んだ概念であを提供するものである.

る.

一般的に CAM とは，

図 2 の CAD の

図 3 は，生産における CAM の機能をセルモデ

最近上記の CAD をひとまとめにした概念としルにまとめたもので，図中のセル聞のインタフヱ

注文および需要予測ースデータを円形で記した情報群(データベース)で管理運用するものである[ 3].

製造設計とは，製品設計が「どんなものを作るか」ということを決定するのに対して r" 、かにして作るか jということを決定するプロセスであり(作業設計治工具設計
工程設計等がある.
作業設計とは，加工法あるいは加工手順の決定のプロセスであり，加工用途に応じた製品新製品か製品の改良かの決定工程の作業の詳細をきめることを目的としている.また作業設計では，予想需要量予想価格

生産管理方式加改善:
作業者，機械白工具，加工法，生産手順および組立ライン的配置・運用

工作機械での加工の作業順序の決定，使用工具の選定，加工条件および工具経路の決定，

図 31982 年 1 月号

生産における CAM© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

NC マシ

ン用 NC データの作成が(9) 9

行なわれる.この NC データ作成は，従来パートプログヲマが凶凶l を見ながら NC 用首論で命令を書いていたが，最近では CAD システムで入力された図形データをもとに自動的もしくは半 n 動的に NC データを作成するようになってきている.

治工具設計では，決定された加工法・加工手順.加工機械のデータから加 T に必要な治工具類の決定が行なわれる.

工程設計とは，製品をどの工程順序で，どんな機械をどんな条件下で使用して作るかということをきめるものであり，特に機械加工では製品ごと

図 4

NEWCAD-PWB システム概要の感がする.に大幅に工程順序が異なるため，工程設計に関心

生産システムでの CADjCAM は，一般に範囲が集められている.また工程設計の延長線上に組が広く境界線も明確で、なく概念的な分類は種々の立工程の設計がある.これは，組立設備，生産数見方があり一般的でない.しかし ，量，作業時間，作業要素の優先度，工程のノミッフ技術は概念ではなく，真にこれら要素それぞれがァから組立工程のラインパランスをシミュレート

有機的な形で統合化された生産システムを構築すし，て程編成あるいはサイクルタイム等の最適化る必要がある.

をはかるものである.製造設計のプロセスは，図3 中では@の機能に対応するものである.

このようにして作られた製造用データを現場(図 3 の⑮の機能)にオンラインで送り，CADjCAM

4. 生産システムにおける CADjCAM
適用事例

NC 機械

以上，生産システムにおける CADjCAM の位やロボットを制御する，すなわち生産工程制御を置づけとその意味を説明したが，ここでは現在のも CAM の範囲に含める場合もある.しかし，生生産システムにおける CADjCAM 適用事例の数

産工程での各マシンの単体制御にコンビュータを例を紹介する . CADjCAM システムで現在最も利用したものまで CAM と称するのは，ゆきすぎ利用台数の多いものは，エレクトロニグス関係のフロッピー

デジタイザ

r- -, r- -r

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ムー」 ι_JE57
図 510(10)

ハードウェア構成

図 S© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

ソフトウェア構成
オベレーションズ・リサーチ

官函スケソチ

一-fL 」
図 8

機工品生産フロー

パビ

h川ノ'
A
GOS
システム

データ

ステーショム/レンス

チシ 7プンシ

ツピテ

ンマグ
パグン

レツツ

図 10

トンイ

開発システムのフロー製 ilE部門

タタカ

図 9

PT
PAU
TTC

設計部門

ハード構成図6ìとはそれぞれハードウヱア構成とCAD 特にターンキーベースのシステムと考えら

概要，岡 5 ，れる.

IC , LSI 等で代表される電子部品の設計でソフ、ウヱア構成を示す.このシステムはスーパ

は CAD システムがなければ設計ができ tn 、といーミニコン NECjMS シリーズと高性能のグラフ

うほど， CAD は電子部品設計に必要欠くべからイツグディスプレイを用いてプリント基板のレイざる存在になっている.

アウト設計および配線処理を対話型で行なう自動

図 4 は会話型プリント基板自動設計システムの1982 年 1 月号

設計、ノステムで，図 7 に自動配置の結果を示す.

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(11)11図 11日is islJ 一一一一一**** PPLOCAPP RELEASE 2.1
PART FA門 ILY SEARCH
FS刊ATRIX

SEARCH

CAPP メインメユュー

画面

門 S/CLASSIFICATION CODE

SA/COL. NO. , VALUE(S>
FP/PARTNO PLAN TYPE STATUS
DEしETE PしAN
DP/PARTNO PLAN TYPE STATUS
CREATE NEωPLAN
HD
OS/PARTNO ， Pし AN TYPE STATUSRETRIEVE OPCODE SEQRETRIEVE OP PLAN
OP/PARTNO PLAN TYPE STATUS
PROCESS PLAN REVIEωPP/PARTNO ， PLAN TYPE STATUSLOGOFFLO
SEARCH ATTRIBUTESFOR 門 AT PLAN,,,,,,,,入力一一-FS

図 12

CAPP 操作ロジック

PART NU門BER
04761 守-K
CHARACTOR CODE =1154事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事事
長 PLAN TYPE =*PLAN STAUS 1
UNlT T1刊E
SETUP T1肘E
OP CODE 普骨
S門
15阿1
FURMAT135刊
12刊
2
ORSF11 ロ門
45門
GAN刊工L234
VM工LL212円
45H
10 ,",
5DRRM130M'-0 ,",
6
BORE130M
1口例
7BORE255M。0001ロ門
8
DEBURR
0000"}
101
5M
0000
昌H
10DEGRES
0000
2.5門
11lNSP25向。ロ12門ASK115M**

l一一一一一一一一一一一て=ニ一一二三士

一一\25
PACPRO
26

図 13作業工程
リスト

一一一一ー一一 一一一一一←一ー一一一一一一一戸一一一一ー一ー一ー一一一一明ー一ーーー一一一ー戸戸一戸P一一ー一-一一一0000

15門

ASEMBL1

UN 工 T Tエ門E

SETUP T1門E

1SH
1H

岡 8 は，板金構造部品 CADjCAM システムの44H
州

30S

一一総作業時間国←二綿一時間jに必要な情報はすべて EDP データベース化され，生産フロー，図 9 はシステムフロー，図 10 にハー'Jéデータハイウ主イによる NC 群制御を行なう等

ドの配置図を示す.このシステムの特徴は，生産により，コンビュータで PLAN-DO-SEE が実

12(12)© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

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図 14

Boeing 社 CIIN ハード構成
BATCII‑CAOTSQ‑OTIIER

EVERETTSITE

・・・・・ーーー・・ー・ー・・・・‘・・・・・ーーーー司開・ーーーー----------------ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー・・・-----ーーー・ーーーー------ ーーーー"ーーーーーーーーーー・・・ー・ー ..J

函 15

Boeing 社 CIIN システムネットワーク

践できることである[ 4] [5].

GT コードをベースにした検索型自動工程設計プ

自動工程設計システムの例として CAPP(CAM‑IAutomated ProcessPlanning System)をとりあげる.図 11 は，ー，図 12 は，

CAPP のメインメニュ

1982 年 1 月号

設計プログラムを開発中である.
生産システムにおける CADjCAM システムの作

最も大きなシステムとして，米国 Boeing 社の例

CAPP は，がとげられる[ 6]，このシステムは CIIN(CADj

CAPP の対話フロー，図 13 は，業工程の出力リスト例を示している.

ログラムで， CAM-I では現在創成型の自動工程© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(13)131980年代に入ると，エレクトロニグス産業の急発展に裏づけられたコンビュータ(32 ビットスーパーミニコン，中型高速コンビュータ)の開発，リフレッシュ型グラフィックタ}ミナルの実用化

低価格化と相まって，より使いやすく高性能のCAD/CAM 用ソフトウェアが提供されるにいたり機械設計分野での CAD/CAM システム実用化の見通しが立ち，トータル生産システムにおけるCAD/CAM 技術は実用化の方向に動き出したと考えられる.

またハードウェアの低価格化は，CAD/CAM ユーザーの拡大化 =CAD/CAM 市場の拡大化が急速に進行しているといえる.
図 16

ウオールストリートジャーナルによるとターンBoeing 社 CIIN 図形データベース

キーメーカーの売上げは高い増加率を示していとる.ある予測では 1984年まで40% 以上の平均成長名づけられ，その中核に共通データベースを置き，率が予測されていることからも CAD/CAM が生異種のコンピュータ (IBM ， CDC) をネットワー産に受け入れられていくことが理解できる.

C A M Integrated Information Network)

クし，CAD ・ CAM 端末としてターンキーシス

テム(Gerber ，

本稿は，生産システムにおける CAD/CAM 技

AD-2000) ,術の役割について，概要をのべたにすぎない.今DNC , CNC マシンを配置したトータル CAD ・後の CAD/CAM は，生産システムにおいて中心CAM システムである.このシステムの l つの特をなすとの認識は，疑いのないこととして受入れ長として図形データベースは全システムを通じてられるものと思う.今後の急速な進展には十分そ

共通フォーマット(ワイヤフレームデータ)化さの内容の理解と合わせていかに対応していくかをれ，ローカルな装置で必要なデータは，この共通あらかじめはかつておく必要があると考える.

CV ,Applicon ,データベースからのソフトトランスレータを経由参宏文献した形で転送されるとし、う非常に大規模なシステ[1] 山下英男監修:共立総合コンピュータ辞典，昭和51 年 11 月

ム構成をとった CAD/CAM 総合システムとして[2] 沖野教郎: CAM-I 総会資料，昭和男年 12 月

注目されている.

[3J CAM‑ILongRangePlan:CAM‑I ATPC ,5.

おわりにCAD/CAM 技術は，1979, R-79-ATPCー 01
1980年代にいたり大きな変革の時代をむかえている.
D/CAM 技術は，1970年代までの CA

Boeing 社の CIIN 等に代表されるトータル CAD/CAM システムと電気設計のためのスタンドアロンターンキーシステムの全盛[4J

小林宏: Computer Aided Manufacturing

AndProcessPlanningForSheetMetalParts ,CAM‑ISpringSeminar , 1
981[5J 黒地則夫他 4 名:板金構造品用 CAD/CAM
ステムの開発，精密機械.

Vol.45 , No.3 ,シ

1979年[6] C.W.Klomp , D.W.Harris:The Developー期であり，そのハードウェアは，大型汎用コンビ

ment And Implementation of CAD/CAM

ュータ，System on A Large Scale , CAM‑ISpring

16 ビットミニコンおよびストレージ型グ

ラフィッグターミナルであった.

14(!4)

Seminar , 1
981© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オベレーションズ・リサーチ