機械設計にAIを活用する方法とは？メリットや求められるスキルを解説

近年、AI技術は目覚ましい進歩を遂げており、さまざまな分野で活用が進んでいます。画像認識・音声認識・自然言語処理などの技術は実用レベルまで達し、自動運転・医療診断・金融・マーケティングなど、幅広い領域で導入する企業が増えてきました。なかでも、機械設計の分野では設計構想の案出しや図面作成の簡易化などの部分で、AIの活用が注目されています。

本記事では、機械設計の分野でAIを導入するメリットや具体的な活用方法などを解説します。機械設計に携わる経営者・管理職・技術者の方などは、ぜひ本記事を参考にしてください。

AI技術の進歩

高速通信技術の普及やデジタルデバイスの発展に伴い、近年では収集可能なデータ量が飛躍的に増加した結果、AI技術は加速度的な成長を迎えています。とくに機械学習やディープラーニングなどの技術が活況を迎えた現在では、「第3次AIブーム（※）」と位置づけられるほどの盛り上がりを見せています。

また、ここ数年では「ChatGPT」を代表とした生成AIにも注目が集められています。現在では、従来まで人間が行っていた知的アウトプットを、AIが一部代替できるレベルにまで到達しました。実際に、PwCコンサルティングの調査結果によると、売上高500億円以上の日本企業のうち「社内で生成AIを活用中」または「社外に生成AIサービスを提供中」と回答した企業は約91%に達します。また、2023年秋の調査時から2024年春の調査時にかけて「活用中」と回答した企業の割合は＋9ptと増加傾向にあります。

今後、AIの普及により、各企業では業務内容の一部がAIに置き換えられる可能性があります。各従業員には、AIにはない想像力や発想力が問われる上流の業務に、これまで以上の時間を割くことが期待されているでしょう。

※参照：人工知能の発展と必要な能力｜東京大学大学院工学系研究科松尾豊特任准教授提出資料

機械設計にAIを導入するメリット

機械設計の現場でAIを導入することで、下記のようなメリットがあります。

スピード向上
費用削減
業務属人化の解消

スピード向上

AIは、大量のデータを高速で処理できるため、人間では困難なレベルの問題を解決することができます。機械設計の分野においても、AIを活用することで設計作業の効率化とスピードアップが実現できます。

具体的には、下記のような作業がAIによって自動化されます。

設計条件の整理
部品選定
シミュレーション
図面作成

作業時間を短縮することで、生産性の向上や働き方改革の改善につながります。とくに深刻な人手不足が叫ばれる昨今では、業務スピードの改善はビジネス上の強みとなり得ます。

費用削減

AIによる作業自動化は、人件費の削減につながります。また、設計精度の向上による不良品の減少や、開発期間の短縮によるコスト削減も期待できます。人件費や原材料費の高騰が続くなかでも、費用を一定に抑えることで、利益の確保につながります。

業務属人化の解消

機械設計は、経験や知識に大きく左右される属人性の高い業務です。しかし、業務属人化が進行してしまった場合、メンバーの突然の離職などにより業務が滞るリスクがあります。また、少子高齢化に伴う人手不足の影響を受けて、将来的には専門人材が不足するおそれもあるでしょう。

AIを導入することで、専門性の高い業務を自動化し、属人化を解消することができます。これにより、人材不足の解消やノウハウの継承が容易になり、安定的な業務進行が可能になります。

機械設計でAIを活用する方法

機械設計でAIを活用する具体的な方法は、下記のとおりです。

設計構想の案出し
図面作成の簡易化

設計構想の案出し

生成AIと呼ばれるAI技術を活用することで、商品設計の構想やデザインの案出しを自動化することができます。生成AIとはユーザーが指定した条件をもとに、AIが自動でテキストや画像などのイメージを生成してくれる技術のことです。

従来までは、設計者が過去のデータや経験をもとにアイデアを考え出すことが一般的でしたが、生成AIの登場により、過去のデータから学習したパターンにもとづいて、新たなアイデアを提案することができます。

図面作成の簡易化

CAD/CAEソフトに搭載されたAI機能を活用することで、図面作成の作業を一部自動化することができます。具体的には、下記のような作業を自動化できます。

図面の修正
部品の配置
部品のトレース

実際にAutoCADでは、「Autodesk」によるマークアップアシストや図面作成の自動化、ジェネレーティブデザイン（多数の設計案を生成する機能）などが搭載されています。

また、株式会社pluszeroは株式会社アビストと共同で、設計図面の作製から、図面の品質チェックまでを自動化するツールの開発を進めています。今後は、AI技術の更なる進歩により、品質チェックの自動化も実現する可能性があるでしょう。

（参照）「ChatGPTの先」、日本のスタートアップが次世代AIで機械設計を自動化｜日経XTECH

機械設計エンジニアに求められるスキル

AI技術の進歩により、機械設計エンジニアに求められるスキルも変化しています。なかでも下記に挙げたスキルは、今後求められるスキルの代表例です。

コミュニケーション能力
発想力/想像力
専門知識

コミュニケーション能力

AIは、あくまでツールに過ぎません。AIを活用するためには、AIの機能を理解して適切に指示を出すことが重要です。そのため、社内外の人々と円滑にコミュニケーションを取れる能力が求められます。

発想力/想像力

AIは、過去のデータにもとづいて学習し、パターンを認識することができます。しかし、過去のデータにない全く新しいアイデアを生み出すことはできません。そのため、AIでは出力できないような発想力や想像力が引き続き求められます。

専門知識

AIは、あくまで補助的なツールであり、機械設計の専門知識は依然として必要不可欠です。AIの機能を理解し、適切に活用するためには、機械設計に関する深い知識が必要です。また、AIを活用するためには、AIの技術に対する基礎理解も欠かせません。AIには「何ができて・何ができないのか」を、利用するエンジニア自身が理解することが重要です。