過度の反復作業で設計プロセスが遅れる？

重機アタッチメントとは、建設機械に接続して機能性や別の作業への適応性を強化できる様々なツールや機器のことです。建設業者は、掘削機やスキッドステアローダー、バックホーといった単機能の機械に様々なツールを接続して、複数の役割を果たせるようにすることで、現場で複数の専用機を使用するコストを大幅に減らせます。

建機アタッチメントには多くの場合、採掘用バケット、コンクリートや岩を粉砕する油圧ハンマー、地面に穴を開けるオーガー、資材やがれきをつかみ取って移動するグラップル、パレットや積み荷を持ち上げて移動するフォーク、土や雪などをならしたり、押しやったりするブレード、固い地面や凍った地面を掘り起こすリッパー、土などを押し固めるコンパクターなどがあります。

グローバルマーケットインサイトによれば、建機アタッチメントの市場規模は、2022年には60億米ドル（凡そ1兆円弱）と評価されていましたが、2023～2032年には年間平均成長率（CAGR）4%以上を記録する見込みと予想されており、ひとえに建機アタッチメントの高需要は、建設プロジェクトの数や規模の増大と関連しています。

業界では、建設機械メーカーがアタッチメントを自社で製造できる可能性があるにもかかわらず、アタッチメント・メーカーが別に独立運営されているのが一般的です。その主な理由は、特定のニーズを満たす専用アタッチメントを製造する専門技術にあります。こういった特殊なアタッチメントを製造するメーカーは、市場のニーズや動向やイノベーションにも素早く対応されています。

しかしながら、アタッチメントと建機を正確に連結や結合させるのは複雑な作業です。建機のブランドや型式を問わずに取り付けられる製品を設計するのは、専門知識があるアタッチメント・メーカーにとっても大きなチャレンジになります。また建設業者も、既存の建機と互換性がないかもしれないアタッチメントへの投資には二の足を踏む可能性があります。

特注のアタッチメントの開発に際しては、設計者は数え切れないほどの繰り返し作業を行って、終わりのない試作製造プロセスに取り組みます。数週間かけて試作品を製造して、それが建機に正確に結合しないことがわかっただけという場合もあります。製品開発プロセスに時間がかかるのは、建設機械そのものにアクセスするのが困難であること、重機であるということでより一層複雑であること、また、リバース・エンジニアリング用に収集したデータが不十分ということに起因します。

稼働中の建設機械へのアクセスの難しさ

アタッチメント・メーカーは、基本、重機や建機を所有していません。このため、建設機械にアクセスして測定や計測を行う必要がありますが、多くの場合、これらの機械は常に稼働していて、長時間のアクセスは不可能です。

例え、アクセスができたとしても、ほとんどの場合屋外に停められ、土やほこりにまみれ、厳しい天候にさらされていて、かつ、その周りには他の重機車両が傍らを行き交うといった現場です。したがって、データ収集を短時間で、迅速に行う必要があります。

技術的により複雑に進化する建設機械

建設機械は、最新の油圧システムや最先端の制御システム、接続性や自動化といった技術の統合によって、ここ数年でますます進化すると共に複雑になっています。

したがって、加味する必要のある物理的要件が増えるにつれ、アタッチメントの設計も複雑になっています。設計者は、アタッチメントが取り付けられる位置と周囲を詳細に、かつ、正しく明確に把握する必要があります。

正確なデータの不足

アタッチメントを設計する場合、まず、アタッチメントが取り付けられる位置の周辺にアクセスします。設計者がアタッチメントを取り付ける建設機械の３D CADデータなどの設計データにアクセスできる場合もありますが、その設計データが現場にある実機と一致しない可能性があります。それらの情報を確認するためにも、アタッチメントの設計チームが独自に計測を行う理由がここにあります。

しかし、正確なデータを現場で十分に収集するのは難しいだけでなく、設計チームは取り付け部分を正確に再現するための計測ポイントをその場で特定する必要があります。巻き尺や写真だけに頼る場合、このような作業は極めて困難です。

非効率的な設計プロセス：時間の無駄と吸い取られる資金

前にあげたような課題は、いずれも設計プロセスに影響を及ぼします。データの量も質も不十分ということは、最初の試作品が正確に結合や連結できないということです。したがって、修正するには再度計測作業を行う必要があります。これは、タイミングを見計らって、建設機械のある場所に再度出向いて、アタッチメントが付く付かないを確認する作業も含まれます。そして、再度オフィスに戻って2つ目の設計～試作品を製造することになります。次はうまく行く事を祈りながら。

試作品の成功は、収集したデータの質と量に正比例します。不十分なデータを使うことで、最終的に正確に結合する試作品が出来上るまで何度も現場に出向いたり調整したりする可能性が高まります。この多大な時間とコストを要するプロセスによって、その間のヒト・モノ・カネを利益につながる他の活動に振り向けられなくなります。

最初の試作品で正確にアタッチさせる

1回の試作品で最初から正確にアタッチさせることは現実的に可能でしょうか？最初から3Dスキャン技術でデータを収集すれば、答えはイエスです。3Dスキャナーを使えば、技術者は測定対象物のサイズや複雑さに関係なく、たった1度のセッションで表面の完全な3D寸法を取り込むことができます。計測データの精度も兼ね備えたこの大量のデータによって、設計者はアタッチメントが取り付けられる位置の周囲を正確に再現できます。3Dスキャナーを活用することで、最初から正確なデータを使って作業ができれば、計測をやり直したり、繰り返し作業を行ったりする必要はなくなります。

3Dスキャナーは扱いもセットアップも容易なため、技術者はデータセットをより素早く取り込んだり、これまでと同じ時間で様々な角度から広範囲を計測したりすることができるようになり、3Dモデルの信頼性を確保できます。

設計時間の短縮：効率性の向上、ビジネスの拡大

計測をやり直すために何度も現場に出向く必要も、試作品を作り直す必要もなくなれば、設計時間を大幅に短縮できるだけでなく、設計作業そのものに時間を割けます。また、設計段階での時間短縮によって、メーカーの効率性や顧客満足度、収益性も著しく向上します。

結果として、企業はより多くのアタッチメントを製造でき、より多くの需要に応えられ、ビジネスが拡大します。また、正確な製品を顧客にいち早く届けられるようになることで、顧客の満足度が増して、将来においてより多くの契約に結び付く可能性もあります。さらに、試作品の製造数が減れば廃棄物の削減につながり、1台当たりのコストが削減され、利益率アップにもつながります。ひいては、地球環境にもやさしいことになります。

3Dスキャン技術のシームレスな統合

それでもなお、アタッチメント・メーカーの中には3Dスキャナーを複雑な技術と捉え、3Dスキャンデータを扱うには全く新しい3Dインフラを導入する必要があると考えているところもあるかもしれません。

3Dスキャンへのスムーズな移行を理解していただくため、ぜひ次のコンテンツをお読みください。

エンジンブロックの組み付けに役立つ3Dスキャン