DR-2(組立図と部品設計図書作成)の取組み法と現状実態・事例(3-0-4)

iyoblog (3-0-4)「設計の働き方改革とDR(設計審査)の具体的取り組み法」設計力向上研究会(伊豫部将三)編

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iyoblog (3-0-4)  第3章・DR-2(詳細組立図と部品設計・出図図書作成段階)の取組み法と現状実態

1 ・詳細設計(組立図作成)とDR 

 詳細設計では、小物部品や大物構造体または箱物部品が社内または委託取引先で実際に製造(①・材料入手、②・鋳造・溶接・プレス・切削・研削等の加工、③・熱・化成処理、④・部品購入、⑤・組立・調整、⑥・各種精度測定類、⑦・電気配線、油圧・空圧・潤滑・水配管類、⑧・試運転・性能評価、等)ができなければならないので、これらを考慮しながら部品形状・最終精度と寸法決め、材料選択と接合する部品同士の組合せ法を決め組立図の作成に当たる。

組立図作成時の注意点は、

①・動作部品(回転またはスライドに伴う摺動・その他の組合せ動作・動作範囲)と固定部品間の取合い関係、

②・潤滑・冷却の必要有無、

③・各運動・固定部品個々の必要強度を確保する部品断面積に必要な寸法と形状、使用材種選択と熱処理後の硬さ

(注・最終強度は、焼入れ・焼戻しが伴う熱処理後の硬さで決まる。)決め、

④・異種金属間接触によるガルバニック腐食防止方法、

⑤・運動接触する部品間の適切間隔としてのスキマ寸法決めと潤滑方法、

⑥・部品同士で負荷が掛った際の変形有無と他部品の接触または干渉防止方法、

⑦・軸受部等発熱部の冷却必要有無とその方法、

⑧・潤滑油の供給・循環・回収・適切レベル維持監視方法、

⑨・部品同士が嵌合する場合の組合せと組立方法、

⑩・組立時の加工基準と測定基準の設定方法、

⑪・部品不具合時の分解方法、

⑫・固定部品間の締結と位置決め方法、

⑬・スイッチ・センサー類組込み必要時の絶縁保持とリード線端子接続方法、

⑭・圧縮空気・潤滑油・水冷却必要時の配管保持と継手接続および流体圧力検出と供給・循環・回収方法、

⑮・振動発生時の防振対策部品取付け方法、

⑯・熱変形と発熱温度検出各X・Y・Z方向基準センサーの取付け方法、

⑰・回転軸トルク検出センサー取付け方法、

(注・以上に抽出した項目は、工作機械のスピンドルヘッドをイメージした。)等を色々考慮しながら行う必要がある。

これらの検討段階で、個々の部品仕様項目の大筋が決定する。

従ってDR実施時の事前または途中指導では、担当者へ主要構成部品個別の基本仕様書の作成を求め、各部品機能の特徴点、目標寿命値と信頼度値決定理由を明確に説明を求める様に指導対応する事が望ましい。

また部品組合せと形状選択、材種・処理法選択、加工法選択の異なる方法案作成が可能な部分については、必ずコスト試算を含めた横並び評価表を作り、後からコスト見直しせずに済む様に常に最小コスト設計に取組みを義務付ける指導が望ましい。

 参考までに図 3-7 (現状、代替え案 1 ~ 5 まで) の「横並びコスト比較評価事例」を示す。また表 3-5 へ「ガルバニック系列表例」を示す。

            表 3-5 ・「ガルバニック系列の例」

2・詳細部品図作成とDR

 組立図ばらしによる部品図作成に当たっては、一人で行う場合と同時複数の人が分担して行う場合では、着手方法が異なる。

一人で行う場合には、ケース(ハウジング)となる鋳造や溶接構造による箱物で納期が掛る場合には、先行手配する必要から優先着手する例が多い。つまり加工工程数の多い大物部品から小物部品へ順に着手する場合が多い。

また普段あまり使わない特殊鋼などの素材入手が困難な納期の掛る材料部品を優先着手する。

①・特に大きめの鋳造箱物部品設計では、肉厚変化が急な厚肉部、島状突起部、隅コーナー形状部で肉厚差が有り型内で冷却速度が異なる個所では引け巣が発生し易い特徴がある。

この場合なだらかに肉厚を変化させる形状設計を指導する。

また切削加工前に必ず応力除去焼鈍(焼き鈍し)錆落としと防錆塗料塗布を済ませてから加工へ着手を必須条件として義務付ける。

忘れてならない事は、X・Y・Z方向各面に対する加工基準(完成後切削で取除いても良い)の突起部を設ける事と搬送を考慮した引っ掛かり、またはバールなどの通し穴(貫通)部を必ず設ける。

②・鋼板厚肉溶接構造箱物設計では、内部へリブを設ける場合に連続隅肉両面溶接は避ける。

できれば交互とんぼ状に千鳥溶接とする。またどんな大物でも必ず溶接部スケール落としと応力除去焼鈍および防錆塗料塗布の実施を必須条件として実施を義務付ける。

大物厚肉溶接の場合には、ガウジングで初期溶接個所の欠陥を除去する再溶接も実施する。

加工基準と搬送に対する配慮は鋳造品と同じに行う。

③・軸物部品設計では、直径50粍以上となる太物部品の熱処理指定では、材種毎に質量効果の違いから表面から焼きが入る深さ(マルテンサイト組織が50%以上を占める厚み部分)が異なる事に注意させる。

また焼き入れ後長時間放置したままで置くと焼入れ部層がひび割れ剥離する現象が有るので短時間(通常30分以内)で必ず焼戻し処理実施を図面上で指示する

④・軸物部品では、溝付き効果(Oリング溝、C型止め輪溝、キー溝、スプライン溝…など)、穴明き効果(軸方向内部穴、横貫通穴…など)、段付き効果(クランク軸の様な径の太い部分から急激に径が小さくなるコーナー隅部…など)へ応力集中に伴う疲労強度の低下に注意して形状決定を指導する。

DR-2の事前または途中段階に於ける指導効果は、図 3-3 で示す「手戻り・後処理のステージ別時間発生率実態例」中 ②・「出図後の手戻り・後処理23%」の手戻り・後処理時間の節減・予防効果が期待できる。

また多くの製造業で製造仕損は売上げの1%超えの発生実態が有り、原因の70%が図面不備・不適に伴う設計責任が占める現実がある。

このため DR-2 の事前または途中指導効果は、同時に売上の凡そ 0.56 %程度の製造仕損節減・予防効果も期待できる。(注・本数値は、客先指摘仕様不備に伴う改造費・追加購入品発生と追加加工分を引いた残り部分として算出。)

3 ・出図用部品図面作成とDR(出図前検図との関わり)

 筆者の知る限り各社CAD導入後の検図に於ける共通実態は、多くの開発・設計技術部門では専任検図者を置き三段階で出図前検図を行っている実態例が多い。

最初の検図者へ持込まれたプリントアウトした検図用図面を主に同僚クラスか先輩検図者が一通り全体を眺めた上で、例えば記入洩れした部分などが見付かった場合には、赤ペンで追記する形で訂正して欲しい内容を書込み本人へ戻す。

一枚ずつ提出された図面へ検図者がこれを行うため、枚数が多い場合と持込み人数が多い場合には多忙となる。

通常専任検図者と言っても検図だけ専任で行っている訳ではなく、一回目の検図では本来設計者としての自分が取組むテーマも持っている者が同僚や少し先輩格の立場で対応する場合が多い。

このため持込まれた時だけ対応に当たっている現実がある。

二回目は訂正済みの図と一回目に訂正を指摘されたプリント図を、更に格上の主任またはチームリーダクラスへ提出する。

二回目の検図者も一通り眺め、同じ対応を繰返す。最終的には、課長クラスの出図承認者へ提出され一応一通り眺めた上で特に気付いた訂正指摘個所が無ければ承認印が押され、出図手配となる。

検図法についてのルールを定めていない開発・設計技術部門では、一回目の検図者は一通り図面の全体を眺め、気付いた事を先ず指摘する。

結果としてベテランの目で見れば記入洩れは良く目立つので最初に記入洩れを指摘する。

従って多くの設計部門で一回目担当の専任検図者は、記入洩れの指摘に振回される結果となる例が多い。  

これには、二つの理由がある。理由の一つは、出図後製造部門などから図面上の間違いや不備が多く且つ製造仕損発生などが繰替えし伴うと、設計部門へ検図をしっかり遣って欲しいと突上げる。

そのため上司から検図をしっかり遣れと指示が繰返される。

理由の二つ目は、原因の不備・間違い発生要因を突詰めると二つの原因に絞られる。

一つ目の要因は、判断間違いに行着く。二つ目の要因は、担当者本人の不注意間違いである。

 判断の間違い原因は、知らないために発生する。知らないのに、勘と度胸で博打を打つのと同じ気持ちで遣ってしまう結果である。

従って「知らない事を遣ってはならない、遣らせてはならない。」とする大原則が必要である。

従って知らない事へ取組まねばならない時には、判断の裏付けを取る必要がある。

知らない、経験の無い事に取組まねばならない時には、先輩・経験者・専門知識に詳しい人へ教えを乞う。

また社内・外の前例を調べる。

特許や文献を調べて前例が見付からない場合には、仮説を建て試作・試験をして「OK=大丈夫=上司の承認」を確認してから着手する。

 不注意の間違いは、本人が注意深く取組んでいれば発生させずに済んだ間違いである。

この本人が注意しながら取組めば本来発生させずに済んだ間違いを他の検図者が代わりに見付け指摘する第三者検図の習慣へ長い期間で馴染んだ結果、検図者へ強い依存心が働き、注意深く作図する習慣を担当者に放棄させた結果に他ならない。

従って本人が注意すれば発生させずに済む記入洩れの様な簡単な間違いを減らすには、不注意の間違い項目に対し検図者は検図の対象項目から外し、本人が防止できる間違いは原則本人へ注意させ、これを助けず検図しない原則での対応が必要である。

それと作図上の注意点を先輩が作成した幾つかのモデル図面で、例えばA3の白紙へA4のモデル図を中央へ貼付け、それぞれの項目毎に風船玉を挙げ、

①・図番記入の注意点個条書き、

②・図名記入の注意点個条書き、

③・部品形状決定記載方法の注意点個条書き、

④・最終寸法決定と寸法線記載方法の注意点個条書き、

⑤・寸法公差決定と嵌合い隙間決定方法と記載方法の注意点個条書き、

⑥・材種選定と記載方法の注意点個条書き、

⑦・熱処理と焼入れ・焼戻し後の硬さ指定方法記入の注意点個条書き、

⑧・仕上げ面粗さと加工法指定の注意点個条書き、

⑨・形状精度指定方法記入の注意点個条書き、

⑩・加工基準と測定基準決定方法記入の注意点個条書き…など作図上の注意点を記載し手本図として配布。

担当者へこれに基づき指差し点検しながら注意深く作図に当たる事前または途中指導が重要である。

これらを DR 指導の一部として部品機能・形状・素材別に作成し担当者へ配布する。

これは、担当者自身で防止できる不注意の間違いは、必ず本人自身で防止する原則を確立徹底する上で重要なツールとなる。

出図用部品図作成に当たっては、図 3-3 で示す「手戻り・後処理のステージ別時間発生率実態例」中 ①・「DRと出図前検図時の手戻り・後処理 24 %」が直接発生している時間比率実態がある。

この内DR指摘時は 16 %有り、その中の DR-2 による事前または途中指導による実施効果は、3 %と出図前検図時指摘 = 8 %で合計 11 %の手戻り・後処理時間の節減・予防効果が期待できる。

なお出図後の図面不備が見付かる前に加工着手後に例えば鋳造品で巣が見付り、再鋳造するなどで製造仕損も若干発生する場面も有るが、実態では比率が少ないので数値は省略させて頂いた。

参考までに図 3-8 へ自己検図実施指導項目の「管理者による不注意の間違い防止部下指導実施心得127例」として示す。

これらを例えば朝のミィーティング時に作図に当たる担当者へ毎回 10 項目程度ずつ長期間唱和を 40 回以上繰返し、確実に修得させる事が大切である。

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「引用文献」

・本稿は筆者(伊豫部将三)が執筆し、日刊工業新聞社月刊「機械設計」誌2017年3月号臨時増刊号へ投稿掲載した「設計の品質保証に必須のDR実施法 50 事例」部分へ今回ブログ掲載に当りタイトルを「設計の働き方改革とDRの具体的取り組み法」へ変更し、加筆し不備部は訂正した。

なお原本入手ご希望の方は、出版元(日刊工業新聞社・出版局)へお問い合わせを給わりたく、何分宜しくお願い申し上げます。

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「検索キーワード」

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「全体目次」

「総論 」

iyoblog (3-0-1)・(はじめに) 設計の品質保証を左右するDR(Design Review = 設計審査)

「解説」

iyoblog (3-0-2)・第1章・DR-0(商品開発企画の仕様書と構想図作成段階)の取組み法と現状実態

iyoblog (3-0-3)・第2章・DR-1(開発試作品設計・検証および基本設計段階)の取組み法と現状実態

iyoblog (3-0-4)・第3章・DR-2(詳細組立図と部品設計・出図図書作成段階)の取組み法と現状実態

事例編・第一部「DR組織および事前準備関連取り組み法」

iyoblog (3-01)・市場クレームの手戻り予防では、DRの主要目的を点検会から事前指導会へ重点を転換する

iyoblog (3-02)・客先指摘仕様洩れ手戻り予防では、基本仕様項目の主要部はDR会が作成する

iyoblog (3-03)・事前市場ニーズ調査では、先行競合品と併せ、新規見込み購買層調査も義務付ける

iyoblog (3-04)・先行技術調査では、先行メーカー動向と併せ、新規参入見込みメーカー有無動向調査も義務付ける

iyoblog (3-05)・開発仕様書の要求機能設定では、市場ニーズ調査から従来品に無い特徴機能設定を義務付ける

iyoblog (3-06)・開発品の要求性能設定では、市場ニーズ調査から従来品に無い特徴性能設定を義務付ける

iyoblog (3-07)・開発品の要求特性設定では、従来品に無い特徴特性設定を義務付ける

iyoblog (3-08)・要求設計条件設定では、従来品に無い寿命値設定を義務付ける

iyoblog (3-09)・要求設計条件設定では、従来品に無い信頼度値設定を義務付ける

iyoblog (3-10)・開発品の構想図作成では、従来品に無い原理・方式・構造選択を義務付ける

事例編・第二部「DR-0 ・商品企画・関連仕様作成取り組み法」

iyoblog (3-11)・開発仕様書と構想図作成段階で確認すべき項目

iyoblog (3-12)・開発仕様書案で確認すべき項目

iyoblog (3-13)・構想図案で確認すべき項目

iyoblog (3-14)・メカ系構想設計部位案で確認すべき項目

iyoblog (3-15)・制御・実装系構想設計部位案で確認すべき項目

iyoblog (3-16)・計測器系構想設計部位案で確認すべき項目

iyoblog (3-17)・メカ系構想設計部位案で検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-18)・制御・実装系構想設計部位案で検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-19)・計測器系構想設計部位案で検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-20)・構想設計案作成図書で確認すべき項目

「事例編・第三部・DR-1(1) ・ 商品企画・関連仕様作成実施取り組み法」

iyoblog (3-21)・試作品設計段階で事前確認すべき項目

iyoblog (3-22)・メカ系部位試作品設計案で事前確認すべき項目

iyoblog (3-23)・制御・実装系部位試作品設計案で事前確認すべき項目

iyoblog (3-24)・計測器系部位試作品設計案で事前確認すべき項目

iyoblog (3-25)・メカ系部位試作品案の検証で事前確認すべき項目

iyoblog (3-26)・制御・実装系部位試作品案の検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-27)・計測器系部位試作品案の検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-28)・メカ系部位試作品案の検証結果評価法で事前確認すべき項目

iyoblog (3-29)・制御・実装系部位試作品案の検証結果評価法で確認すべき項目

iyoblog (3-30)・計測器系部位試作品案の検証結果評価法で確認すべき項目

「事例編・第四部・DR-1(2) ・ 基本設計着手時の不具合予防取り組み法」

iyoblog (3-31)・基本設計で開発品と既存品組合せ部位の確認項目

iyoblog (3-32)・基本設計で環境条件の確認項目・その1

iyoblog (3-33)・基本設計で環境条件の確認項目・その2

iyoblog (3-34)・基本設計で環境条件の確認項目・その3

iyoblog (3-35)・基本設計で鉄系材料使用部位の確認項目・その1

iyoblog (3-36)・基本設計で鉄系材料使用部位の確認項目・その2

iyoblog (3-37)・基本設計で非鉄系材料使用部位の確認項目・その1

iyoblog (3-38)・基本設計で非鉄系材料使用部位の確認項目・その2

iyoblog (3-39)・基本設計で非金属系材料使用部位の確認項目・その1

iyoblog (3-40)・基本設計で非金属系材料使用部位の確認項目・その2

「事例編・第五部・DR-2 ・ 詳細設計着手時の不具合予防取り組み法」

iyoblog (3-41)・詳細設計で炭素鋼熱処理部品の確認項目

iyoblog (3-42)・詳細設計で部品形状の確認項目

iyoblog (3-43)・詳細設計で衝撃強さ確保の確認項目

iyoblog (3-44)・詳細設計で摩耗強さ確保の確認項目

iyoblog (3-45)・詳細設計でねじ締結部の確認項目

iyoblog (3-46)・詳細設計で部品素材選択の確認項目

iyoblog (3-47)・詳細設計でステンレス鋼選択の確認項目

iyoblog (3-48)・詳細設計で深絞り品置き割れ防止の確認項目

iyoblog (3-49)・詳細設計で溶接品質確保の確認項目

iyoblog (3-50)・詳細設計で異種金属接触による腐食防止の確認項目

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「筆者略歴」

 1957年4月~1974年3月の17年間・富士重工業㈱(注・現社名スバル)三鷹製作所(現・群馬県大泉町へ移転)生産技術部門に勤務。乗用車用エンジン・ミッション製造の工場自動化機器・専用機設計業務へ従事。1974年技術士(機械部門・第7916号)登録、伊豫部技術士事務所を開設。開発・設計および生産技術部門の技術コンサルタントとして現在に至る。この間、上場および中堅企業100社以上で社員教育や業務改善支援業務に従事。現在までに、社団法人日本技術士会理事、りそな中小企業振興財団「中小企業庁長官新技術・新製品賞」贈賞の専門審査委員、東大和市商工会理事、等を歴任。

 著書「設計の故障解析51(CD-ROM付)」、「設計の基本仕様51(CD-ROM付)」、「設計のマネジメント101」、「設計者の心得と実務101」、「設計の経験則101」、「設計の凡ミス退治101」、「設計のムダ退治101」、「ハンドリング簡易自動化201」、「設計審査(DR=Design Review)支援ツール集・Ⅰ(事前審査編)」以上日刊工業新聞社から刊行。月刊「機械設計」誌へ長期連載等あり。「品質機能展開50事例(CD-ROM付)」、「MC選定資料マニアル」、熊谷卓氏と共著「組立・ハンドリング自動化実例図集」、以上新技術開発センターから刊行などが有る。

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