コンカレントエンジニアリング

コンカレントエンジニアリング（CE）またはコンカレント設計・製造は、タスクの並列化（つまり、タスクの同時実行）を重視した作業方法論であり、統合製品チームアプローチを使用した同時エンジニアリングまたは統合製品開発（IPD ）と呼ばれることもあります。これは、設計エンジニアリング、製造エンジニアリング、およびその他の機能が統合され、新製品を市場に投入するために必要な時間を短縮する製品開発で使用されるアプローチを指します。^[1]

設計と製造の段階を同時に完了することで、製品の生産時間が短縮され、コストも削減されます。同時設計と同時製造には分野間の広範なコミュニケーションと調整が必要ですが、そのメリットにより企業の利益が増加し、製品開発のための持続可能な環境が生まれます。同時設計と同時製造により、製品をより短時間で生産、販売できるため、他の企業よりも競争上の優位性が得られます。^[2]ただし、同時エンジニアリングが適切に実装されていないと、問題が発生する可能性があります。^{[3] [4]}

コンカレント設計・製造の成功の秘訣は、すべての分野を巻き込みながら同時にプロセスを完了することです。製品開発のコストと時間の効率化が長年にわたって進むにつれて、コンカレントエンジニアリングの要素が製品開発アプローチに存在するようになりました。活用されたコンカレントエンジニアリングの要素は、部門横断的なチーム、市場投入までの時間の短縮、設計時の製造プロセスの考慮でした。^[5]意思決定と計画に複数の分野を巻き込むことで、コンカレントエンジニアリングは製品開発のコストと時間の効率化を実現しました。コンカレントエンジニアリングによって市場投入までの時間が短縮されるという事実は、他の製造業者に対する競争上の優位性という点ですでに重要な利点となっています。コンカレントエンジニアリングは、将来の成功のために実装できる製品開発の構造とコンセプトを提供しました。

2008年の出版物では、コンカレントエンジニアリングは、近年成熟し、設計とエンジニアリングサイクルを最適化するための明確に定義されたシステムアプローチとなった新しい設計管理システムであると説明されています。^[6]コンカレントエンジニアリングは、多くの企業、組織、大学で実装されており、最も顕著なのは航空宇宙産業です。1990年代初頭から、CEは情報およびコンテンツ自動化分野での使用にも適応され、元々設計された物理的な製品開発部門以外のプロジェクトの組織と管理の基盤を提供しました。欧州宇宙機関のコンカレント設計施設などの組織は、将来のミッションの実現可能性調査を実行するためにコンカレント設計を利用しています。

コンカレントエンジニアリングの基本的な前提は、2つの概念を中心に展開されています。1つ目は、製品のライフサイクルのすべての要素（機能性、生産、組み立て、テスト、メンテナンス、環境への影響、そして最終的には廃棄とリサイクル）を、設計の初期段階で慎重に考慮する必要があるという考えです。^[7]

2 つ目のコンセプトは、設計活動はすべて同時に、つまり同時に行われるべきであるということです。これらの活動の同時性により、生産性と製品の品質が大幅に向上するという考え方です。^[8]この方法により、プロジェクトがまだ柔軟な設計プロセスの早い段階でエラーや再設計を発見できます。これらの問題を早期に特定して修正することで、設計チームは、プロジェクトがより複雑な計算モデルに移行し、最終的にハードウェアの実際の製造に移行したときに、コストのかかるエラーを回避することができます。^[9]

前述のように、設計プロセスの一部は、製品のライフサイクル全体を考慮に入れることです。これには、ユーザー要件の確立、初期の概念設計の普及、計算モデルの実行、物理的なプロトタイプの作成、そして最終的に製品の製造が含まれます。このプロセスには、資金、労働力の能力、および時間要件を完全に考慮することが含まれます。2006年の調査では、同時設計プロセスを正しく実装することでかなりの金額を節約でき、組織がこの理由で同時設計に移行していると主張しています。^[8]また、システム思考やグリーンエンジニアリングとの互換性も高いです。

コンカレントエンジニアリングは、従来の順次設計フロー、つまり「ウォーターフォールモデル」に代わるものです。^{[10] [11]}コンカレントエンジニアリングでは、反復的または統合的な開発手法が代わりに使用されます。^[12]ウォーターフォール方式は、ユーザー要件から始めて、設計と実装へと順番に進み、完成品になるまで直線的に進みます。この設計システムでは、設計チームは、問題を修正したり予測したりするために、現在のステップからすぐに過去や未来を振り返ることはありません。何か問題が発生した場合、通常は設計を破棄するか、大幅に変更する必要があります。コンカレントまたは反復的な設計プロセスでは、迅速な方針変更が奨励されるため、製品のライフサイクルのすべての側面が考慮され、より進化的な設計アプローチが可能になります。^[13] 2 つの設計プロセスの違いは、図 1 にグラフィカルに表示されます。

コンカレント設計法の重要な点は、コンカレントエンジニアリングの共同作業の性質により、個々のエンジニアが全体的な設計プロセスでより多くの発言権を持つことです。デザイナーに所有権を与えると、従業員の生産性と製品の品質が向上すると言われています。これは、仕事に対する満足感と所有権を与えられた人は、全体的なプロセスでほとんど発言権のないタスクを割り当てられた従業員とは対照的に、より一生懸命働き、より堅牢な製品を設計する傾向があるという仮定に基づいています。^[9]

コンカレント設計には、早期の設計レビューの実施、エンジニアとチーム間の効率的なコミュニケーションへの依存、ソフトウェアの互換性、設計プロセスのオープン化など、一連の課題が伴います。^[14]この設計プロセスでは通常、コンピュータモデル（コンピュータ支援設計、有限要素解析）を効率的に交換する必要がありますが、これは実際には困難な場合があります。このような問題に適切に対処しないと、コンカレント設計が効果的に機能しない可能性があります。^[15] 一部のプロジェクト活動の性質上、ソフトウェアコードの完成、プロトタイプの開発とテストなど、ある程度の直線性が求められますが、コンカレント設計を促進するためにプロジェクトチームを編成および管理することで、情報共有の改善から得られる大きなメリットが得られることに留意することが重要です。

この分野に特化したサービス プロバイダーが存在し、並行設計を効果的に実行する方法のトレーニングだけでなく、チーム メンバー間のコミュニケーションを強化するツールも提供しています。

部門横断型チームには、製造、ハードウェアおよびソフトウェアの設計、マーケティングなど、特定のプロセスに関与する職場のさまざまな分野の人々が含まれます。

さまざまなサブシステムを同時に設計するなど、一度に複数の作業を行うことは、設計時間を短縮するために重要であり、コンカレント エンジニアリングの中心となります。

増分情報共有は、同時製品実現によって予期せぬ事態が発生する可能性を最小限に抑えるのに役立ちます。「増分」とは、新しい情報が利用可能になるとすぐに共有され、設計に統合されることを意味します。部門横断的なチームは、タイムリーに情報を効果的に共有するために重要です。

統合プロジェクト管理により、プロジェクト全体の責任者が確保され、作業の 1 つの側面が完了した後も責任が引き継がれることはありません。

コンカレントエンジニアリングにはいくつかの定義が使用されています。

最初のものは、コンカレント設計機能( ESA ) によって使用されます。

コンカレント エンジニアリング (CE) は、顧客の期待に応えることを重視した、統合製品開発への体系的なアプローチです。協力、信頼、共有というチームの価値を体現し、製品ライフサイクルの最初からすべての視点を並行して考慮しながら、合意に基づいて意思決定を行います。

2 番目は Winner ら (1988) によるものです。

コンカレントエンジニアリングとは、製品とそれに関連する製造やサポートなどのプロセスを統合的に同時に設計する体系的なアプローチです。このアプローチは、開発者が最初から、品質、コスト、スケジュール、ユーザー要件など、構想から廃棄までの製品ライフサイクルのすべての要素を考慮することを目的としています。^[16]

コンカレント エンジニアリングとシーケンシャル エンジニアリングは、設計と製造の同じ段階をカバーしますが、2 つのアプローチは、生産性、コスト、開発、効率の点で大きく異なります。「シーケンシャル エンジニアリングとコンカレント設計および製造」の図では、左側にシーケンシャル エンジニアリング、右側にコンカレント設計および製造を示しています。図に示すように、シーケンシャル エンジニアリングは顧客要件から始まり、設計、実装、検証、保守に進みます。シーケンシャル エンジニアリングのアプローチでは、製品開発に多くの時間を費やすことになります。製品開発のすべての段階に多くの時間が割り当てられるため、シーケンシャル エンジニアリングはコストが高く、製品を迅速に製造できないため効率が低下します。一方、コンカレント エンジニアリングでは、製品開発のすべての段階を基本的に同時に実行できます。「シーケンシャル エンジニアリングとコンカレント設計および製造」の図に示すように、プロセスを開始する前に必要なのは、計画設計、実装、テスト、評価などの初期計画のみです。設計と製造の同時実行アプローチにより、製品開発時間の短縮、部品の早期開発と製造の効率向上、製造コストの削減が可能になります。

コンカレントエンジニアリングとシーケンシャルエンジニアリングは、リレー競技の例えで比較することもできます。^[17]シーケンシャルエンジニアリングは、リレー競技の標準的なアプローチに例えられます。リレー競技では、各ランナーが設定された距離を走り、バトンを次のランナーに渡し、レースが完了するまでこれを繰り返します。コンカレントエンジニアリングは、2 人のランナーがレースの特定のポイントで同時に走るリレー競技に例えられます。この例えでは、各ランナーはシーケンシャルアプローチと同じ設定された距離を走りますが、コンカレントアプローチを使用してレースを完了する時間が大幅に短くなります。リレー競技のさまざまなランナーを製品開発の段階と考えると、リレー競技の 2 つのアプローチとエンジニアリングの同じアプローチの相関関係は非常によく似ています。製品開発にはより複雑で多数のプロセスが関係していますが、この例えが提供する概念は、コンカレント設計と製造に伴う利点を理解するのに十分です。

コンカレント エンジニアリングを使用すると、企業はアイデアから製品に至るまでの時間を短縮できます。時間の節約は、プロセスのすべてのステップを考慮して設計することで実現します。部品が製造段階まで進んだ後で、機械加工が困難または不可能であると気付く前に設計に加えなければならない潜在的な変更を排除します。これらの余分なステップを削減または排除すると、製品がより早く完成し、プロセスで無駄になる材料が少なくなります。設計および試作プロセス中に、設計の潜在的な問題を製品開発段階の早い段階で修正して、製造期間をさらに短縮できます。

設計と製造の同時実行の利点は、短期的および長期的に分類できます。

• 部品を迅速に市場に投入することで競争上の優位性を獲得
• 同じ部品を短時間で大量に生産
• 部品の早期修正が可能
• 無駄な材料を減らす
• 本質的に同じ部品の複数回の反復に費やす時間が短縮される

• 複数の部品を生産し、数年にわたってコスト効率が向上
• より短い時間で大量の異なる部品を生産
• 社内の専門分野間のコミュニケーションの改善
• チームワークを活用し、情報に基づいた意思決定を行う能力^[17]

現在、いくつかの企業、機関、大学が CE を使用しています。その中には次のようなものがあります。

• 同時設計施設^[18] -欧州宇宙機関
• NASAチームX - ジェット推進研究所
• NASA統合設計センター (IDC)、ミッション設計ラボ (MDL)、計器設計ラボ (IDL) - ゴダード宇宙飛行センター
• NASAコンパスチーム^[19] - グレン研究センター
• CNES ^[20] – フランス宇宙機関
• ASI – イタリア宇宙機関
• ボーイング
• EADS Astrium – 衛星設計オフィス
• タレス・アレニア・スペース
• エアロスペースコーポレーションコンセプトデザインセンター
• STV株式会社
• ドイツ航空宇宙センターコンカレントエンジニアリング施設
• EPFL 宇宙センター
• シュルンベルジェ
• ハーレーダビッドソン
• ASML
• ファイバースリー
• トヨタ

• ESAの同時設計機能
• 反復的なデザイン
• 新製品開発
• オープンコンカレントデザインサーバー
• 製品ライフサイクル
• 製品ライフサイクル管理
• 伝統的なエンジニアリング