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　プロセスチェーン・マネジメント PCM 製品開発期間を１／３にするマネジメント （図研の取組み紹介）

　プロセスチェーン・マネジメント PCM 製品開発期間を１／３にするマネジメント （図研の取組み紹介）. 概説の構成. Ⅰ ．プロセスチェーンマネジメントの基礎. Ⅱ ．日本の設計現場の課題. Ⅲ ．米国 / 日本の先進事例. Ⅳ ．電子機器製品の開発プロセス革新. Ⅰ ． プロセスチェーンマネジメント の基礎. プロセスチェーンマネジメントの対象領域. プ ロ セ ス の 不 連 続. プロセスチェーンマネジメントとは. 目　的. 製品開発・製造の競争力優位を確立するために、 製品開発・製造時間を１／３に短縮する。. 方　針.

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　プロセスチェーン・マネジメント PCM 製品開発期間を１／３にするマネジメント （図研の取組み紹介）

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Presentation Transcript

  1. 　プロセスチェーン・マネジメント PCM 製品開発期間を１／３にするマネジメント （図研の取組み紹介）

  2. 概説の構成 Ⅰ．プロセスチェーンマネジメントの基礎 Ⅱ．日本の設計現場の課題 Ⅲ．米国/日本の先進事例 Ⅳ．電子機器製品の開発プロセス革新

  3. Ⅰ．プロセスチェーンマネジメントの基礎

  4. プロセスチェーンマネジメントの対象領域 プ ロ セ ス の 不 連 続

  5. プロセスチェーンマネジメントとは 目　的 製品開発・製造の競争力優位を確立するために、 製品開発・製造時間を１／３に短縮する。 方　針 ●源流の労働集約型から情報集約型へ 　　（開発プロセスチェーンのボトルネック解消） ●源流で機能・製造性・コストの造り込み 　　（下流での設計変更ゼロ化） ●源流からデータパイプライン構築 　　（下流でのデータ再入力ゼロ化） 手　段 プロセス革新:●製造しやすい製品設計法 　　　　　　　　 ●データ共有型開発チーム 　　　　　　　　 ●制約理論（TOC/CC）に基づくプロジェクト管理 インフラ整備：●技術情報インフラと部品ＤＢ 製品開発のランチェスター公式（武器性能＊兵力2） 　開発生産性＊（開発製品数）2

  6. 基礎とする理論 ビジネスプロセス 設計理論 ●制約理論 Theory of Constraints(TOC)： 　　　　 　　　　　　　生産管理APS、物流SCM、プロジェクト管理 ●ビジネスプロセス工学(BPE) ●プロセス評価シミュレーション 製造・保守 しやすい 製品開発理論 ●製品開発管理：Product Development Management(PDMⅡ) ●DFMA理論： ・Design for Assembly(DFA) ・Design for Manufacture(DFM) 　　　　　　　　　　 ・Design for Environment(DFE) ●CAE・機能シミュレーション：　 　　　　　　　　　　　・電子設計用CAE 　　　　　　　　　　　・IBIS / SPICE / IMICモデル 　　　　　　　　　　　・機械設計用CAE 誰にも分かる 製品開発理論 ●３次元設計： 3DソリッドモデルCAD ●バーチャル試作： Digital Mockup / VRML ●生産シミュレーション： Digital Factory

  7. 組立性評価 DFA手法による部品数削減 （ａ）改善前の設計 （ｂ） 改善後の設計

  8. 誰にも分かる製品開発を支援するバーチャル試作誰にも分かる製品開発を支援するバーチャル試作 デジタルモックアップ (VisMockUpの例) 生産・物流シミュレーション (Factor/AIMの例)

  9. 現在の実装設計の電子部品配置例（図研CR-5000）現在の実装設計の電子部品配置例（図研CR-5000） ＭＩＤ実装設計の電子部品配置例（図研Freedom） 自動車業界の３次元設計への電子部品取込例（IDF Ver.2） ３次元設計への電子部品取込例（SAT ＆ ACIS 3Dビューワ） 自動車から電機へ波及する３次元設計化（米国）

  10. MID(Molded Interconnect Devices)を使った車載電装部品例

  11. PCMの基盤となるインターネット技術（米国IBMホームページより引用）PCMの基盤となるインターネット技術（米国IBMホームページより引用）

  12. Ⅱ．日本の設計現場の課題

  13. 日本の製品開発現場の課題 課題１ 設計者の繁忙 　　　●純設計時間は２５％～４０％ ●設計組織に「２：８の原理」が作用 　　　●熟練技術者の不足 課題２ 製造を考えない設計の横行 ●設計と生産の間に見えない厚い壁 　　　●「生産側でなんとかする」 　　　●熟練技能工の不足 課題３ コミュニケーション不足 ●日本型集団合議・情報共有が機能不全 　　　●知識・ノウハウの伝承困難 課題４ 試作前の設計検証・改善が困難 ●試作品実機評価へ依存 ●試作回数削減で設計変更増加

  14. 電子機器設計での技術情報の流れ（現状）

  15. 設計業務の作業時間分析例

  16. 製品開発・設計現場の課題例

  17. 部品情報の問題点（部品形状データの精度・公差・信頼性）部品情報の問題点（部品形状データの精度・公差・信頼性） 半導体・電子部品メーカ 顧客（設計部門） 顧客（実装部門） 部品メーカ側の問題・課題 ●カタログに記載のデータ精度は甘めにしている ●高精度のデータは公開できない 顧客（設計・実装）側の問題・課題 ●設計は主にデータブックから寸法データをとり、後の納入仕様書からデータを改訂していない。 ●設計と実際のモノの寸法の精度・公差に大きな差があり、製造は信用していない。 ●設計・実装はフットプリント・実装機・検査機用データをノギスで計測してCAD・実装機・検査機等のライブラリに登録している。

  18. 部品外形 ２Ｄ / ３Ｄ 作成ツール VHDL/VerilogHDL 論理合成データ 物理ピンマップ サブデータセット 部品形状 データセット 部品形状図 テンプレート EIAJ 部品辞書 テンプレート標準 ピンマップ データセット （論理） 回路シンボル データセット 回路シンボル図 テンプレート （ＩＥＣ） フットプリント データセット 実装機 （ＭＤＬ） データ 回路シンボル図 テンプレート （MIL） セットメーカ 各社固有 テクノロジ情報 部品配置図 （シルク図） データ 電子データブック 編集ツール メカ設計 ２Ｄ ＣＡＤ ツール 回路シンボルト CADライブラリ 自動作成ツール フットプリント CADライブラリ 自動作成ツール 部品配置図 ２Ｄデータ IGES/DXF 電子データブック PDF/HTML/XML 部品配置図 3Ｄデータ IDF Ver.2 ＣＡＤライブラリ管理システム フォーマット： CADツール固有/EDIF/JPCA/CSV メカ設計 ３Ｄ ＣＡＤ ツール 企業間データ交換 (Plib準拠) インターネット 部品配置図 3Ｄデータ STEP/SAT 等 回路設計 ＣＡＤツール 実装設計 ＣＡＤツール Web PC/ 他社システム 等 Web PC/ 他社システム 等 Web PC/ 他社システム 等 ＣＡＤデータ情報のEIAJ/ECALS標準化を主導

  19. Ⅲ．米国/日本の先進事例

  20. 米国製造業復活の原因は設計プロセス革新 最新の話題： 設計時間(Turn-around Time) の９５％短縮 例１： ボーイング社 Ｂ７７７開発で９５％短縮を公表 例２： フォード社 Direct Engineering（登録商標） 　４週間 ⇒ ５時間 を公表 Direct Engineerが統合： ・製品構想 ・製品設計 ・生産設計 等 　効果： 開発時間の５０％短縮 　 設計変更の９０％削減 　 実物試作の７５％不要 　 品質保証コスト低減 設計時間短縮のために ●技術情報の活用 ●設計プロセスの再構築 ●多能エンジニア化

  21. 米国の設計革新はプロセス革新（自動車メーカ F社の例） ２年前まで デザイン エンジニア デザイナー 解析スペシャリスト デザイナー 構想設計 設計仕様書作成 ３Ｄ　ＣＡＤ ワイヤフレーム＆ サーフェス 設計 解析モデル ＆ メッシュ 手動作成 解析作業 実行 ２Ｄ　ＣＡＤ 詳細図面 ＆ NCファイル 作成 実機試作作成 ＆ 実機試験 設計変更 ＆ 最適化 解析結果 検証 ミニスーパーコンピュータ ＮＧの場合：　解析モデルの修正＆最適化 現在 設計プロセスのターンアラウンドタイム： 月／日　単位 ダイレクト エンジニア ２Ｄ詳細図面 ＆ NCファイル 作成 . ラピッドプロトタイピング 構想設計 設計仕様書 作成 K B E ３Ｄソリッド モデル ＆ メッシュ自動作成 解析作業実行 実機試作 作成 ＆ 実機試験 設計変更 ＆ 最適化 解析結果検証. ミニスーパーコンピュータ ＮＧの場合：　解析モデルの修正＆最適化 設計プロセスのターンアラウンドタイム： 日／時間　単位　へ短縮

  22. 試作の短納期化 （図面レス） （ラピッドプロトタイピング） ASIC設計 メカ設計 回路設計 ＩＣ設計ＣＡＤ VerilogHDL １３０名 回路図ＣＡＤ CR5000／SD １００名 ３次元ＣＡＤ PRO/E ２６０名 ﾂｰﾙ標準化　導入推進教育･実適用 プロセス革新 ３次元モデル設計（形状の造りこみ） （ミス撲滅） ﾛｼﾞｯｸ･ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ 論理合成 ＩＰ ｱﾅﾛｸﾞ･ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ 熱解析 ＥＭＩ 熱流体解析　応力解析　　　流体解析　 振動解析 技術確立実適用　試作レス インフラ革新 エレキ系ＰＤＭシステム （図研　DS-1） 全社部品データベース （図研　INTRAPARTs） 製品情報管理　　再利用　共有化 メカ系ＰＤＭ システム 拡大 解析・シミュレーション （機能の造りこみ）（コストの造り込み） 設計プロセス革新の実現事例（日本　Ｅ社） 構想設計段階から機能を盛り込む

  23. 機能中心の進め方 組織中心の進め方 構想設計 コンセプト設計 製品企画 ＡＳＩＣ設計 設計 生産技術 　製品設計 シリアルな開発 コンカレントな開発 　　試作中心の評価 　製品仕様・機能定義 ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ・評価 メカ設計 メカ設計 試作レス ASIC設計 ASIC設計 曖昧な製品仕様 エレキ設計 エレキ設計 ソフト開発 ソフト開発 期間長い 期間短い 設計プロセス革新のポイント（Ｅ社） 業務効率化の面 革新 製品開発力の面 革新

  24. 16Bitレジスター 16Bit のレジスターに入っているデータを指定されたビット数だけ移動する回路を作りなさい。 0 1 0 1 1 0 設計工数短縮のための言語設計（Ｅ社） 回路図で書くと VerilogHDLで書くと Module pbrr1(num,brd,u) ; input [3:0] num ; input [15:0] brd ; output [15:0] u ; wirw [3:0] xnum ; wire [15:0] d1,d2 ; assign xnum = ( 4'd15 - num ) + 4'd1 ; assign d1 = ( brd << num) ; assign d2 = ( brd >> xnum ) ; assign u = ( d1 | d2 ) ; endmodule

  25. Ⅳ．電子機器製造業の製品開発プロセス革新

  26. 電子機器開発の革新モデル ●源流（構想設計）段階から機能・コスト・製造性の創り込み●回路/ASIC/ソフト/メカ設計の協創の実現 ツールの社内 標準化 ASIC設計 回路/実装設計 機械設計 ASIC設計CAD 回路設計CAD 実装設計CAD 3D機械設計CAD ①ツール標準化・　　 導入教育･　 実適用 プロセス革新 PCB設計・製造は EMS化を検討 機能・物理ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ・基板解析（熱、電磁波、EMI　等）DFM 機能・物理ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ（熱流体、応力、流体、振動、動作等）ﾊﾞｰﾁｬﾙ試作 　 機能ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ 論理合成 ＩＰ ②技術確立・　 実適用・　 試作レス・　　 シミュレーション インフラ整備 電子設計系ＰＤＭシステム 全社部品データベース ③製品情報管理・　　　 再利用・　　 共有化 機械設計系ＰＤＭシステム 拡大 部品/CAD情報 の社内標準化 解析・シミュレーション （機能検証・ミス撲滅）（コストダウン） ３次元モデル設計（再入力ゼロ） （設計変更ゼロ） 試作の短納期化 （3DCAM/NC直結） （ラピッドプロトタイピング）

  27. 製品開発プロセス革新の Fの法則 成功のための重要な要件 (KFS) Fの法則 ①部品/CADの標準化 / データ統合 品番/CAD辞書の社内統一 ②情報のデジタル化と共有 / ツール統合 CAD / ツールの社内統一 ③実機試作の１回化 / バーチャル試作 製品/部品データの3D化 ④製造しやすい / 環境対応の製品開発 DFM / シミュレーション重視 ⑤誰にも分かるオープンな製品開発 ビジュアルエンジニアリング化

  28. ソフトウェア設計 ASIC設計/ ハード設計言語 回路シミュレーション 基板回路設計 基板実装設計 基板実装 CAM/NC 製品基本設計 意匠設計 機械系設計 機械系シミュレーション 製品開発プロセスチェーンのウォーターフォール・モデル(As-is) 基板シミュレーション EBOM (回路) EBOM (基板) 基板試作 設計変更 MBOM 機械系 CAM/NC 実機試作 設計変更 コスト試算 納期回答 金型設計

  29. ASIC設計 ハード設計言語 回路 シミュレーション IBIS/SPICE 基板回路設計 EBOM 基板 シミュレーション / DFM 基板実装 設計 基板実装 CAM/NC 実機 試作 金型設計 部品 / CAD / ナレッジ データベース ＋ 技術情報インフラ ＋ TOCプロジェクト管理 機械系設計 MBOM 機械系 シミュレーション DFMA / RP / バーチャル試作 機械系 CAM/NC 製品開発プロセスチェーンのワークセル・モデル(To-be) ソフトウェア設計 OS組込み 製品基本設計 中核部品選定 / コスト試算 / 生産シミュレーション 納期回答 ３点 照合

  30. 基板ﾌｧｲﾙ IDF基板ﾃﾞｰﾀ（ACIS) ３Dコンパイラより部品詳細 形状を取得して置換 MCAD３Dﾃﾞｰﾀ Pro-E/CATIA/I-Deas IC置換ﾃﾞｰﾀ（ACIS) PCBとMCADﾃﾞｰﾀのｱｾﾝﾌﾞﾘ例 ３Dフォーマットにてｴｸｽﾎﾟｰﾄ・ｲﾝﾎﾟｰﾄ 電子設計/機械設計連携プロセスの具体化 　バーチャル試作の提唱 　 実装設計CAD、3D形状コンパイラと3D機械設計CADを連携させ、プリント基板PCBの正確なデジタルモックアップを可能とさせ、電子設計/機械設計のコンカレント設計環境を実現する（ビジュアルエンジニアリング）

  31. 業務プロセス評価シミュレータの適用例

  32. 設計プロセスチェーン革新の提案例 現状は回路・ 実装・機械で プロセス非同期 現状は紙の回覧と保管 現状は 設計の終了後に 生産技術の業務 ３プロセスの 協調・同期化 社内と社外の ネットワーク化 生産技術と設計の連動

  33. 現状(AS-IS)と情報化(TO-BE1)の比較結果例

  34. 3人が3つくの作業を受け持つときのリードタイム3人が3つくの作業を受け持つときのリードタイム P1 A1 P2 A2 A3 P3 9週 コンカレントエンジニアリングを実施 A1 4週間短縮 A2 A3 3週 5週間 資源が豊富なときには同時並行作業を行うべき！

  35. 1人が多くの作業を受け持つときのリードタイム1人が多くの作業を受け持つときのリードタイム P1 A1 P2 A2 A3 P3 7週 A1 A2 A3 3週 9週間 資源が限られているときには同時並行作業を行うべきではない！

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