代表的なエンジニアリングシステム
エンジニアリングシステムとは
Section titled “エンジニアリングシステムとは”製造業では、製品の設計から生産、出荷に至るまで、さまざまな工程があります。これらの工程を効率化し、品質を高めるために活用されるITシステムの総称がエンジニアリングシステムです。
ここでは、ITパスポート試験で問われる代表的なエンジニアリングシステムについて、設計支援・生産管理・生産方式・先端技術の4つの観点から学んでいきます。
CAD と CAM ── 設計と製造をコンピュータで支援する
Section titled “CAD と CAM ── 設計と製造をコンピュータで支援する”CAD（Computer Aided Design：コンピュータ支援設計）とは、コンピュータを使って製品の設計や製図を行うシステムです。建築の設計図面や自動車の部品図面などを、手書きではなく画面上で作成します。CADを導入することで、設計の修正が容易になり、データの共有や再利用もしやすくなります。
CAM（Computer Aided Manufacturing：コンピュータ支援製造）とは、CADで作成した設計データをもとに、工作機械を自動制御して製品を製造するシステムです。CADとCAMを連携させることで、設計から製造までの一連の流れをデジタルデータでつなぎ、作業のミスや手間を大幅に削減できます。
試験で出るポイント
コンカレントエンジニアリング ── 工程を並行して進める
Section titled “コンカレントエンジニアリング ── 工程を並行して進める”従来のものづくりでは、「設計が終わってから試作、試作が終わってから生産準備」というように、各工程を順番に進めていました。この方法は確実ですが、完成までに長い時間がかかります。
コンカレントエンジニアリングとは、設計・試作・生産準備などの複数の工程を同時並行（コンカレント）で進める手法です。たとえば、製品の設計を進めながら、同時に生産ラインの準備や部品の調達を開始します。
この手法により、製品の開発期間を大幅に短縮できます。ただし、各工程の担当者間で密なコミュニケーションが必要になるため、情報共有の仕組みが欠かせません。
試験で出るポイント
JIT とかんばん方式 ── 必要なものを必要なときに
Section titled “JIT とかんばん方式 ── 必要なものを必要なときに”JIT（Just In Time：ジャストインタイム）とは、必要なものを、必要なときに、必要な量だけ生産・調達する方式です。トヨタ自動車が考案したことで知られ、トヨタ生産方式の中核となる考え方です。
JITでは、在庫を最小限に抑えることで、倉庫コストや在庫の陳腐化リスクを削減できます。しかし、部品の供給が少しでも滞ると生産ライン全体が止まるため、サプライチェーン全体での高い信頼性が求められます。
JITを実現する具体的な仕組みがかんばん方式です。後工程（組み立てラインなど）が前工程（部品製造ラインなど）に対して、「かんばん」と呼ばれるカード型の伝票を使って「この部品をこれだけ持ってきてほしい」と指示を出します。つまり、後工程が必要とする分だけを前工程が生産する「プル型」の生産方式です。
MRP ── 計画に基づいて部品を手配する
Section titled “MRP ── 計画に基づいて部品を手配する”MRP（Material Requirements Planning：資材所要量計画）とは、製品の生産計画から必要な部品や材料の種類・数量・調達時期を算出し、計画的に手配する方式です。
MRPの基本的な手順は次のとおりです。
- 生産計画の確認 ── 「何を、いつまでに、いくつ作るか」を決める
- BOM（部品構成表）の展開 ── 製品1台に必要な部品の種類と数量を洗い出す
- 在庫の確認 ── 手持ちの在庫数を差し引く
- 発注数と発注時期の決定 ── 不足分をリードタイム（調達にかかる日数）を考慮して発注する
たとえば、製品Aを100台作るのに部品Bが3個ずつ必要で、在庫が50個ある場合、発注数は 100×3 − 50 = 250個となります。
試験で出るポイント
| 項目 | JIT（プル型） | MRP（プッシュ型） |
|---|---|---|
| 生産の起点 | 後工程からの要求 | 生産計画（需要予測） |
| 在庫の考え方 | 最小限（ムダの排除） | 計画的に確保 |
| 代表的な仕組み | かんばん方式 | BOM展開・発注計算 |
| 適する環境 | 需要が比較的安定 | 部品点数が多い製品 |
FMS ── 柔軟に切り替えられる生産システム
Section titled “FMS ── 柔軟に切り替えられる生産システム”FMS（Flexible Manufacturing System：フレキシブル生産システム）とは、コンピュータ制御により、多品種の製品を同じ生産ラインで柔軟に切り替えて生産できるシステムです。
従来の大量生産向けライン（専用ライン）では、1種類の製品を大量に効率よく作れますが、別の製品に切り替えるには大がかりな段取り替えが必要でした。FMSでは、産業用ロボットや自動搬送装置、NC工作機械などをコンピュータで統合制御し、プログラムの変更だけで異なる製品の生産に素早く切り替えられます。
たとえば、自動車工場で同じラインからセダンとSUVを混在させて生産する「混流生産」は、FMSの代表的な活用例です。
試験で出るポイント
リーン生産方式 ── ムダを徹底的に排除する
Section titled “リーン生産方式 ── ムダを徹底的に排除する”リーン生産方式とは、製造工程からあらゆるムダ（無駄な在庫、待ち時間、不良品など）を徹底的に排除し、最小限のリソースで最大の価値を生み出す生産方式です。「リーン（lean）」は「ぜい肉のない、引き締まった」という意味です。
リーン生産方式は、トヨタ生産方式（JIT＋かんばん方式）を研究した米国の研究者が体系化したもので、JITの考え方を基盤としつつ、品質管理や継続的改善（カイゼン）の思想も含んだ、より広い概念です。
試験で出るポイント
シミュレーションとセンシング技術
Section titled “シミュレーションとセンシング技術”製造業では、実際に製品を作る前にコンピュータ上で動作を検証したり、製造中のデータをリアルタイムに収集したりする技術が重要です。
シミュレーションとは、コンピュータ上に仮想的なモデルを作り、実際に試す前にさまざまな条件での動作や結果を予測する技術です。たとえば、自動車の衝突実験をコンピュータ上で再現することで、実物を壊さずに安全性を検証できます。
センシング技術とは、温度・圧力・速度・位置などの物理量をセンサーで計測し、データとして取得する技術です。工場の製造ラインにセンサーを設置し、機械の振動や温度を常時監視することで、故障の予兆を検知して未然に対処する「予知保全」にも活用されています。
インダストリー4.0 とスマートファクトリー
Section titled “インダストリー4.0 とスマートファクトリー”インダストリー4.0（第4次産業革命）とは、IoT・AI・ビッグデータなどの先端技術を活用して、製造業を高度にデジタル化・自動化しようとする取り組みです。ドイツ政府が提唱した概念で、世界中の製造業に影響を与えています。
インダストリー4.0が目指す工場の姿がスマートファクトリーです。スマートファクトリーでは、工場内のあらゆる機械や設備がネットワークでつながり、センシング技術で収集したデータをAIが分析して、生産工程全体を自動的に最適化します。人手に頼っていた判断や調整をシステムが担うことで、生産性の向上・品質の安定・コスト削減を同時に実現することを目指します。
こうしたスマートファクトリーでは、産業用ロボットが重要な役割を果たします。産業用ロボットは、溶接・塗装・組み立てなどの作業を高い精度で繰り返し行えるだけでなく、AIと連携することで状況に応じた柔軟な動作も可能になりつつあります。
試験で出るポイント
まとめ ── エンジニアリングシステムの全体像
Section titled “まとめ ── エンジニアリングシステムの全体像”| システム・手法 | 概要 | キーワード |
|---|---|---|
| CAD | コンピュータによる設計支援 | 設計・製図 |
| CAM | CADデータを使った製造支援 | 工作機械の自動制御 |
| コンカレントエンジニアリング | 複数工程の同時並行 | 開発期間の短縮 |
| JIT | 必要なものを必要なときに | プル型・トヨタ生産方式 |
| かんばん方式 | JITを実現する仕組み | カード伝票・後工程起点 |
| MRP | 生産計画に基づく資材手配 | プッシュ型・BOM展開 |
| FMS | 多品種を柔軟に生産 | 混流生産・プログラム切替 |
| リーン生産方式 | ムダの徹底排除 | カイゼン・最小リソース |
| シミュレーション | 仮想モデルで検証 | 衝突実験・事前予測 |
| センシング技術 | センサーでデータ取得 | 予知保全・リアルタイム監視 |
| インダストリー4.0 | 製造業のデジタル変革 | IoT・AI・ビッグデータ |
| スマートファクトリー | 工場全体の自動最適化 | ネットワーク接続・AI分析 |
| 産業用ロボット | 高精度な自動作業 | 溶接・塗装・AI連携 |
試験で出るポイント