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　●新時代の製図教育（６４〜７８Ｐ）

　　コンピュータで設計・製図　 　　　　　　　　　 　岡田 学 　長野工業高等専門学校助手

　 「５年生のＣＡＤの授業を受け持ってくれ」と、機械科主任から任されたのは平成九年の春のことだった。現在の企業における製図作業は従来のドラフターを使った手書きの製図に代わってＣＡＤと呼ばれるシステムを使った製図が主流である。そこで、長野高専機械工学科でも、平成五年度頃からＣＡＤを使った製図教育について検討を始め、平成七年度末に一クラス全員が同時に使うのに必要な数量のＣＡＤソフト他を導入した。そして、従来のドラフターを使った製図の授業のうち、五年生の製図だけをＣＡＤを使った製図に置き換え、それを私が担当することになったのである。

　ＣＡＤというものをご存じだろうか？　ＣＡＤとは Computer Aided Design （コンピュータ支援設計）のことで、その名の通り、コンピュータの助けを借りて設計作業を行うシステムの総称である。設計とは高度に創造的な作業であるが、一般的にＣＡＤは創造的な領域までは支援してくれず、もっぱら製図作業の支援にとどまっているものがほとんどである。
　製図におけるＣＡＤの働きは、文書作成におけるワードプロセッサのそれと似ている。当初、文書の清書等の目的で使用されていたワードプロセッサが、次第に文書の作成過程を変化させていったのと同様、ＣＡＤも図面の作成過程を変化させている。一般的に製図におけるＣＡＤ導入の効果とは

　(1) 各種作業が自動化されており、作業量の軽減、作業速度の向上、誤りの減少等が期待できる。
　(2) 図面の修正・変更が容易で、何度でも行える。また、過去に遡って作業の誤りを訂正することができる。
　(3) 入力された図面データには再利用性がある。既存の図面を修正・変更して再利用することにより、類似品の製図が省力化できる。
　(4) 作成した図面を他のシステム(CAE、CAM等)のデータとして利用することが可能である。
　(5) 図面はデータファイルとして保存されるので、保管、複製、輸送（転送）が容易である。
　(6) ネットワークを利用して図面を共有することが可能である。
　(7) マルチレイヤー機能により、図面上の各要素を分類整理して管理することができる。
　(8) 図面に更新履歴等の付加情報を加えて管理することができる。
　(9) 仕上がりの個人差が少ない。また、高品位な出力装置で印刷することにより美しい図面が得られる。
　(10) よく使われる基本的な部品の図面情報がライブラリとして用意されている。
　(11) ドラフターと比較して、空間利用効率が良い。

等である。これらの効果により、企業の生産活動においては自動化・再利用性等が作業者の負荷を軽減するので人件費を削減することができ、それはコストダウンにつながる。また、負荷軽減を作業速度の向上とすれば納期短縮につながる。また、図面データを各種解析に利用するなどして、従来無かった付加価値を得ることもできる。

　もちろん、特定のＣＡＤの操作に習熟させること自体には、あまり意味はない。ＣＡＤ教育の目的は従来のドラフターを使った製図とは異なるいわば「ＣＡＤ流」の製図を経験させることにある。先に述べたように、製図におけるＣＡＤの働きは文書作成におけるワープロの働きと似ている。現代では本格的な文書作成がワープロ無しでは考えられないのと同様、現代の本格的製図はＣＡＤ無しには考えられないと言って良いだろう。
　ここで、設計と製図の関係についてもふれておきたい。図面に線を引く作業は「製図」である。しかし、創造的に意味があるのは設計者の「設計」の思考である。製図はその結果を紙の上に書き留めているに過ぎない。従って、その製図作業の負荷を軽減することによって、より創造的な設計の部分にエネルギーを注ぐことができるのである。

　機械工学を学ぶ学生達には製図が嫌いな学生が多い。何故だろうか？　製図は機械工学科における主要な提出物の一つであり、学生からは試験、レポートと並ぶ「試練」と捉えられている。しかし、製図とはすべて苦痛を伴う作業なのであろうか？　例えばロボットコンテストに出場するロボットを設計する学生は、夢中になって図面に線を引いている。設計とは本来、美術、音楽、文学などと同様、高度に知的な創造であり、喜びを伴うものであるはずだ。私自身、学生時代に某テレビ番組の「鳥人間コンテスト」に応募するため、仲間と議論を重ねながら喜々として図面を描いた思い出がある。では、どうして製図が「試練」になってしまっているのだろうか。その理由は様々だが、最も多いのは「描くのが大変だから」である。ドラフターを使った製図作業は非常に多くの労力を必要とする。「線や円をきれいに描く」という創造の本質ではない部分に多くのエネルギーを使っているのだ。「苦労しなければ覚えない。」という意見もあろうかと思うが、成長のために必要なのは試行錯誤の苦労であり、単純な苦痛ではない。
　ＣＡＤでは手書きの場合に比べて製図作業の労力が大幅に軽減される。図形の一部を移動させたりすることも容易なので、試行錯誤を繰り返すことも、それほど負担ではないし、試行錯誤の結果、図面が汚れるというようなこともない。

　仕上がりの個人差が少なく、誰でも美しい図面を描くことができることもＣＡＤの大きな特徴の一つである。製図の授業で「図面をきれいに描くことができない」というだけで、設計・製図に関して劣等感を抱いている学生は多い。しかし、図面を美しく描くことと、機械技術者として優れているかどうかということは、本質的には無関係であるから、こうした劣等感は取り除いてやった方がよい。また、製図を評価する側も、美しい図面に良い評価を与えやすい。きれいに描いてある方が見やすいのは確かだが、それが製図の本質ではない。図面は設計者の思考の結果を加工者等に伝えるために描かれたものだから、美しさよりもわかりやすさを心がけるべきである。美しく描くことに煩わされなくて済むなら、その方がよい。

　近年、コンピュータネットワークが急速に普及し、もはやコンピュータは何らかの手段でインターネットや社内ネット等のネットワークに接続して使用するのが当たり前になった。そこで、複数の設計者が共同で設計を行う場合、このネットワークを利用して図面を共有しながら設計を進めるという手法が取られることが多くなった。こうすると、全員が常に最新の図面等を見ながら設計を進めることができるし、ネットワークでつながっていれば物理的な距離の制約を受けなくなるので、互いに離れた場所にいる設計者達が共同で設計を進めることが可能になる。航空機の開発等では、互いに別の国にいる技術者がコンピュータネットワークを利用して共通のＣＡＤデータにアクセスしながら作業を進め、さらに時差を利用した二四時間開発体制を作って開発速度を飛躍的に高めた例もある。

(1)自由課題

　起動方法、終了方法、操作の基礎等を一通り説明した後、最初に与える課題は「自由課題」である。最初は決まった課題を与えず、とにかくいろいろな機能を試してＣＡＤに慣れることがまずは大切であると考え、自由課題としている。付け加えるならば、「授業は楽しく」が自分の信条であるので、楽しみながらＣＡＤに慣れてもらうこともねらって自由課題としている。自由課題の例を図１に示す。

(2)支持金具

　直線、円の単純な組み合わせで描くことができる図面。実線と鎖線の切り替え、寸法線の記入法等を覚える。出来上がった支持金具の図面を図２に示す。

(3)軸受け�@

　ここでは複写、移動を覚える。図３に軸受け�@の図面を示す。正面図、上面図とも左右対称な形であるので、左右どちらか半分だけ描いたら残りの半分はそれを複写すればよい。このような単純な繰り返し作業を省力化できることがＣＡＤの特徴であり、それを理解させることが重要である。また、接線、角の丸め等の機能も使っている。

(4)軸受け押さえ

　図面を図４に示す。対称な部分や同じ形の部分を複写するなど、要領は軸受け�@と同じ。

(5)軸受け�A

　従来の機能に加え、接円を描く機能、仕上げ記号等の定形部品の呼び出し等の機能を使って描く。図面を図５に示す。

(6)平歯車（大・小）

　マルチレイヤーを使って、�@大歯車、�A小歯車、�Bその他（寸法線、注釈、仕上げ記号等）の三層に分けて描かせている。さらに、それぞれのレイヤーごとに線を色分けして描かせ、レイヤーごとに分解しなくても、どの線がどのレイヤーに描かれているのかを判別しやすくさせている。図面を図６に示す。

(7)玉型弁

　玉型弁の組立図を図７に示す。組立図とは多くの部品から構成される機械が組み立てられた状態を示す図面であるが、これもマルチレイヤーを使ってそれぞれの部品ごとにレイヤーを分けて描く。レイヤーごとに分解して表示した様子を図８に示す。