寸法変更や類似部品の作成など、繰り返しの設計作業をAIで自動化したいと考えていないでしょうか。AIを用いて自動化できる設計範囲は使うツールや設計条件によって異なります。特に、寸法・強度・製造性などの確認は設計者が担います。
そこでこの記事では、機械・製品設計を中心に、AIで自動化できる業務と導入方法、注意点をわかりやすくまとめました。SOLIDWORKSのAI機能やAutodesk Fusionと外部AIの連携にも触れているため、自社でAI自動化を進める参考にしてみてください。
AIによる設計自動化とは？
AIを用いた設計自動化とは、CADソフトに搭載されているAIや外部サービスのAIを使って、設計条件の読み取りや形状案の生成、CAD操作などを支援・実行することです。設計業務の一部をAIに任せることで、手作業の負担を減らせます。
まずは、従来の自動化と異なるポイントを解説します。
従来の自動化は決められたルールや手順を実行する
従来の設計自動化では、マクロやプログラムなどを使い、設定したルールに沿って処理を実行していました。たとえば、入力した寸法に合わせて部品の形状を変更したり、定型図面を一括出力したりする方法です。
手順が明確な作業を繰り返す用途に向いていますが、自動化の枠を超え、想定していない条件に対応したいなら、ルールやプログラムの修正が必要です。また、プログラミングの知識がある方でなければ、自動化の仕組みを使えないケースが多くあります。
AIは指示の解釈や設計案の生成、操作の支援を任せられる
AIを用いた設計の自動化は、AIに文章で伝えた要求を整理させたり、条件に応じた設計案を生成したりすることができます。対応するCADと連携すれば、自然言語による指示をモデリングや編集操作につなげることも可能です。プログラミングの知識がない初心者から利用できます。
ただし、AIが一発で設計意図を正確に理解し、自動化を整えてくれるとは限りません。
設計者が寸法や制約条件を明確に伝え、出力結果を確認するという作業が必要になるため、実務に活用する場合は、AIへの指示のコツとチェック体制を整えておくことが重要です。
設計業務のどこをAIで自動化できる？
AIを活用できる設計業務は、要件の整理からモデリング、図面・文書作成まで広げることが可能です。ただし、対応範囲はツールによって異なる点に注意しなければなりません。
ここでは、機械・製品設計における代表的なAI自動化の活用例を紹介します。
- 設計要件の整理・関連情報の検索
- 初期形状や設計案の生成
- 寸法変更・類似部品の展開
- 設計自動化プログラムの作成
①設計要件の整理・関連情報の検索
ChatGPTなどの生成AIを活用すれば、設計時に発生する仕様書の作成や打ち合わせ記録簿の整理、設計条件の整理といった自動化を進められます。
たとえば、社内基準や品質条件などを読み込ませて「寸法・材質・使用環境・未確定事項を一覧にして」と指示すれば、上の画像のように要件の下書きを作れます。プロンプトを用意しておけば、必要な資料を準備するだけで自動化の仕組みを整えられます。
なお、情報を探して読み込む負担を減らせますが、数値や条件の抜け漏れがある場合もあるため元の資料との照合が必要です。
②初期形状や設計案の生成
Autodesk Fusionに搭載されているAI機能の「ジェネレーティブデザイン」などを用いれば、荷重・固定位置・材料といった条件をもとに形状案を比較検討することが可能です。条件に合う候補を比較し、設計した部品の軽量化などの検討を進められます。
設計時に複数のモデルを作成する手間がなくなるため、モデルパターンの作成をAIで自動化したい場合に役立ちます。
③寸法変更・類似部品の展開
Autodesk Fusionなどの3DCADとClaudeをMCP（AIとCADをつなぐ仕組み）で接続すれば、編集しているモデル編集の自動化が可能となります。なお、MCP連携をする際には上画像のようにCAD側で設定が必要です。
たとえば、穴径が「hole_diameter」というパラメーターで管理した部品なら、Claudeに「hole_diameterを10mmに変更し、ほかの寸法は維持して」と指示することで、寸法を自動変更できます。寸法変更と保存を繰り返す処理を設定すれば、類似部品の展開にも活用できます。
なお、Autodesk Fusionと外部AIを組み合わせた設計自動化を実際に試したい方は、Autodesk Fusion×AIを学べる以下のセミナーがおすすめです。短期間で自社の設計業務に活用できるモデリングや寸法変更の自動化を学べます。
またMCP連携について詳しく知りたい方は、以下の記事がおすすめです。
④設計自動化プログラムの作成
ChatGPTやClaudeなどの生成AIは、CADの操作を自動化するプログラムの作成に活用できます。
たとえば、「Autodesk Fusionで指定したパラメーターを順に変更し、各モデルをSTEP形式で保存するPythonスクリプトを作って」と依頼します。
プロンプトのなかで使用するCADのバージョンやパラメーター名、保存先も伝えると、自動化の処理を具体化できます。ただし、生成されたコードでは自動化のエラーが起きる場合もあります。そのまま本番データに使わず、コピーしたモデルで動作を確認しましょう。
また、他にも設計向けのAIツールを詳しく知りたい方は、以下の記事もチェックしてみてください。
AIによる設計自動化で期待できる効果
設計業務にAIの自動化を組み合わせれば、次のような効率化を期待できます。
- 繰り返し作業の時間を短縮できる
- 複数の設計案を比較しやすくなる
- 設計者が検証や改善に集中できる
- 設計手順や判断材料を共有しやすくなる
魅力的なのが、繰り返し作業から手離れできる点です。
これまで時間のかかっていた作業の時間を自動化によって短縮することで、検討や分析など、本当に時間をかけなければならない設計業務に注力できます。
特に、人手不足で悩んでいる方や、業務量が多くパンクしそうだと不安を感じている方に向いている自動化の対策です。「新たにCADソフトの切り替えを考えている」「AI導入を検討し始めた」「自動化を実現したい」という場合には設計×AIの活用についても検討してみてください。
設計をAIで自動化する方法は3つ
設計をAIで自動化する方法は、SOLIDWORKSなどの3DCADに搭載された機能を使う方法、外部AIとCADを連携させる方法、自社向けの仕組みを構築する方法の3つです。自動化したい業務や社内の運用体制に合わせて選びましょう。
| AIを用いた自動化の方法 | 特徴 | 自動化に向いているケース |
|---|---|---|
| SOLIDWORKSなどの3DCADに搭載されたAI・自動化機能 | 既存CADで始めやすい | CADを変えずに定型作業を効率化したい |
| 3DCADと外部AIの連携による自動化 | 自然言語で操作を指示できる | モデリングや寸法変更を効率化したい |
| 自社向けに自動化の仕組みを構築 | 独自の手順に対応できる | 特定業務を継続的に自動化したい |
たとえばSOLIDWORKSでは、「Design Assistant」を用いることで、AIと機械学習を活用し、設計者の操作に応じて候補の提案や繰り返し作業を支援してくれます。既存のSOLIDWORKS環境でAIによる設計支援を試したい場合は、利用中の製品・プランが対応しているか確認しましょう。
一方、Autodesk Fusionでは、Claudeなどの外部AIとMCPで連携し、自然言語によるモデリングや寸法変更の自動化を試せます。Autodesk Fusion×AIの具体的な操作を確認したい方は、以下のページより詳細をご確認ください。
AIによる設計自動化を導入する手順
AIによる設計自動化を実現したい方は、以下の手順で導入～運用を進めてみてください。
- 設計業務を棚卸しし、繰り返し作業を見つける
- 設計ルールと評価基準を整理する
- 既存のCAD環境と予算に合う方法を選ぶ
- 1つの部品・作業で効果を検証する
- 効果が確認できた作業から展開する
設計自動化の精度を高めたいなら、特に棚卸をする部分に力を入れましょう。
実際に設計者として働くスタッフにヒアリングをし、どこにボトルネックを感じているのかを確認するだけでも、AI活用の場面を見つけやすくなります。
また、いきなり設計業務全体のAI自動化を進めようとせずに、スモールスタートを意識することも重要です。AIは必ず確実な情報を出力してくれるとは限らないため、効果検証を行いながら段階的に規模を大きくしていくことをおすすめします。
AIによる設計自動化の注意点
AIを用いて設計自動化を進める際には、あらかじめ以下の注意点があることを把握しておくことも大切です。トラブルの回避方法もまとめました。
| AIを用いた設計自動化の注意点 | 自動化の際のトラブルの回避方法 |
|---|---|
| 寸法・公差・強度・製造性は設計者が確認する | AI任せにしたせいでミスが起きる場合もあるため、AI導入や自動化の活用の前にチェック体制を整える |
| 初期設定や修正を含めて費用対効果を判断する | 逆に作業負担や費用が増加する場合もあるため、A自動化の取り組みごとに費用対効果の検証を行う |
| 個人情報や機密情報は読み込ませない | 生成AIを活用する場合、外部への情報流出のリスクがあるため、読み込ませて良い設計情報の範囲を明確にする |
AIによる自動化と聞くと、完全にAI任せにできるという印象を持つ方も少なくありません。
ですが実際には、人間がそばで確認や調整をしなければうまく機能しないことがほとんどです。
また、設計業務に使う場合、個人情報などの取扱いにも気を付ける必要があります。
個人情報保護委員会の「生成AIサービスの利用に関する注意喚起等について」では、個人情報を読み込ませることに対する注意喚起も出されています。
さらに、誤った情報が出力されるケースもあるため、CADに搭載されているAIや外部の生成AIなどの種類に関わらず、いきなり設計に導入するのではなく、テストのステップを用意しておくことをおすすめします。
設計のAI自動化に関するよくある質問
設計のAI自動化について、よくある質問をFAQ形式で整理しました。
設計のAI自動化についてまとめ
設計にAIを組み合わせれば、設計資料の作成や設計条件の整理などの自動化はもちろん、モデル案作成などの一部自動化が可能です。CADに搭載されているAIのほか、生成AIやMCP連携などの組み合わせで、数年前よりも自動化できる範囲が広がっています。
設計者の仕事は特に作業量が多い傾向にあるため、AIの導入で業務負担の解消にもつながります。まずは所有しているCADに搭載されているAI機能が使えるか、また契約している生成AIと組み合わせられる要素がないかをチェックしてみてください。
