メカトロニクスとは？機械・電気・ソフトが交わる設計の考え方
「メカトロニクス」という言葉を耳にしたことはあっても、実際に何を指すのか、社内で説明できる方は意外と少ないのではないでしょうか。メカトロニクスとは、機械工学（メカ）・電子工学（エレキ）・ソフトウェア（制御）を組み合わせて、ひとつの製品や装置として機能させる設計の考え方です。産業用装置や検査機器、医療・福祉介護機器など、動きとセンサーと制御が絡み合う製品づくりの現場では、この三つの領域を切り離して考えることができません。
とはいえ、実際の開発現場では「機械設計は自社」「電気設計は協力会社」「ソフト開発はさらに別の外注先」というように、メカトロニクスの構成要素がバラバラに発注されているケースが少なくありません。本記事では、メカトロニクス設計でつまずきやすいポイントを整理し、機械×電気×ソフトを一体で進めるための具体的な手順をご紹介します。設計・開発のご担当者様が、次の一手を検討する際の参考になれば幸いです。
メカトロニクス設計でよくある3つの課題
機械・電気・ソフトを別々の会社や部署に発注すると、次のような課題が起こりやすくなります。設計初期段階でこれらを想定できているかどうかで、後工程の手戻りの大きさが変わってきます。
- 責任の所在があいまいになる：不具合が発生したとき、機構側の問題か、回路側か、制御ソフト側かの切り分けに時間がかかり、対応が後手に回りがちです。
- 仕様のすり合わせに時間がかかる：機械設計の変更が電気設計や制御ソフトの仕様に影響するにもかかわらず、窓口が分かれているため情報伝達に時間がかかり、納期遅延につながります。
- 試作・評価の手戻りが多い：機構・回路・ソフトを個別に検証してから統合すると、統合段階で初めて不具合が見つかり、修正コストが膨らみます。
これらの課題に共通するのは、「機械」「電気」「ソフト」を別々の工程として管理していることです。メカトロニクスの本質は、この三領域を同時並行で検討し、初期段階からすり合わせておくことにあります。
メカトロニクス設計を進める具体的なステップ
それでは、メカトロニクス設計を機械・電気・ソフトの一体設計として進めるには、具体的にどのようなステップを踏めばよいのでしょうか。ここでは4つのステップに分けてご紹介します。
ステップ1：要求整理とすり合わせ
まず、「何を実現したい装置なのか」「動作条件・使用環境・耐久性はどこまで求められるか」といった要求事項を整理します。この段階では仕様が完全に固まっていなくても構いません。機械・電気・ソフトの三領域を見渡せる担当者を早い段階から巻き込むことで、後の手戻りを大きく減らすことができます。
ステップ2：機構・回路・制御ソフトの同時検討
機械設計（機構部の動き）、ハードウェア設計（回路・センサー・アクチュエータ）、制御ソフト（動作ロジック）を、別々の工程としてではなく同時に検討します。たとえば機構の動作速度を上げたい場合、モーターの仕様変更だけでなく、制御ソフト側のパラメータ調整も同時に検討することで、無理のない設計に落とし込めます。
ステップ3：試作・評価による検証
設計がまとまったら試作機を製作し、実機で評価を行います。機構・回路・ソフトを統合した状態で動作検証することで、単体評価では見えなかった干渉や誤差が明らかになります。ここで見つかった課題を設計にフィードバックし、量産設計の精度を高めていきます。
ステップ4：量産・保守までの一貫フォロー
試作・評価が完了した後は、小ロットでの量産対応や、納品後の保守・運用フェーズに移ります。メカトロニクス製品は稼働後にも調整や部品交換が発生するため、「作って終わり」ではなく、稼働後まで見据えた設計・体制づくりが重要です。
イー・ジーシステムの強み｜三位一体のワンストップ受託開発
私たちイー・ジーシステムは、長野県諏訪市を拠点に、機械設計（メカ）・ハードウェア設計（エレキ）・ソフトウェア／ファームウェア設計（制御）を社内で一気通貫して手がける、三位一体のワンストップ受託開発を強みとしています。窓口は社内のプロジェクトリーダー1名に集約されるため、機械・電気・ソフトのどこに課題があっても responsibility（責任の所在）が明確なまま、スピーディーに対応できます。
また、仕様がまだ固まっていない構想段階からの伴走型の相談にも対応しており、工程を社内で完結させることで、他社と比較してコストダウン・短納期を実現しやすい体制を整えています。機械設計においては3種類のCAD設計ソフトを使い分け、金型・板金・切削・射出成型まで幅広い加工方法に対応できる点も特徴です。試作から小ロットでの製品化まで、そして納品後の保守・運用まで、プロジェクトの一環として継続してサポートいたします。
これまでにも、インクジェット系装置や工場設備のIoT監視システム、医療・福祉介護機器の機構部など、機械・電気・ソフトが複雑に絡み合うメカトロニクス製品の開発実績を積み重ねてまいりました（守秘義務の都合上、具体的な製品名は公開しておりません）。
メカトロニクス設計のご相談はイー・ジーシステムへ
「機械・電気・ソフトを別々に発注していて責任の所在があいまい」「仕様が固まっていない段階から相談できる相手を探している」——そんなお悩みをお持ちでしたら、ぜひ一度イー・ジーシステムにご相談ください。長野県諏訪市を拠点に、精密機器・産業用機器・医療機器などのメカトロニクス設計を、機械×電気×ソフトの一体設計でサポートいたします。
お電話でのお問い合わせは0120-972-174（フリーダイヤル）まで。まずはお気軽にご相談ください。
