機械設計とはどんな仕事？仕事内容や向いている人、目指し方

作成日：2020.09.30 更新日：2024.04.19

エンジニアにはさまざまな種類があります。その1つが、機械設計エンジニアです。機械設計エンジニアに興味がある人のなかには、どのような仕事内容なのか、やりがいは何か、必要な資格や知識は何かなどについて詳しく知っておきたいという人もいるでしょう。そこで、機械設計エンジニアについて、仕事内容や向いている人、資格などについて解説します。

機械設計とは

機械設計とは、さまざまな機械を設計する仕事のことです。機械というものは、動力やそれを伝える駆動装置が付いているものや、電気回路を通じて表示その他を行う装置などがあります。機械の動くメカニズムを設計することが、機械設計者の仕事です。設計段階において、機械設計エンジニアはアイデアを具体的な形でイメージし、設計データを作成していきます。機械は、便利さを実現するなどを目的として作られるものです。その機械は、主に設計と製造という工程を経て形となります。つまり、機械設計は、機械ができあがるまでの上流工程にあたるのです。機械設計時にCADで作成されたデータは、製造工程に関わるCAMに入力されて生産に必要なデータとしても使われることになります。この上流工程で大切なポイントは、目的を具体化するということでしょう。この役割を担う人が、機械設計エンジニアです。

◆機械設計エンジニア

目的の多くは、「何かを自動化したい」ということになります。「足を使わなくても移動できる」「自分の手で行うのではなく機械がやってくれる」などが、具体的な目的の例です。設計対象となる機械は、多岐に渡ります。生活に欠かせない家電製品などはもちろん、スマホやパソコン、テレビなどの通信装置・映像表示装置なども機械です。さらに、工場などで使用される作業機械や工作機械、建築現場で活躍する建設機械なども設計対象になります。自動車などの交通機械や耕作を行う農業機械など、例を挙げればきりがないほど設計対象は広いです。製造工程の上流にあたる機械設計の手法は、「新規設計」と「類似設計」に分けられます。新規設計は、これまでになかった機械を設計するものです。世になかったものを設計することになるため、なかなかうまくいかないリスクもあります。一方の類似設計は、既存の機械で使用された技術を流用することになるため、設計期間を短縮し確実に動く機械を設計しやすいという点がメリットです。世の中のニーズは、常に変わっていきます。時代背景や環境の変化によって、求められる機械は変化するのです。IoTなどの成長分野でも、機械設計は欠かせません。そのため、機械設計エンジニアのニーズは安定しています。

機械設計エンジニアの仕事内容

機械設計エンジニアの仕事内容は、概念設計・基本設計・詳細設計・生産設計の4つの行程に分けることが可能です。機械設計のプロセスは、記載した4つの順番に進んでいくことになります。

1.概念設計

機械設計を行うにあたっては、「できあがった機械でこういうことがしたい」という目的があります。その目的を、どのようにすれば実現できるかに関するアイデアを出し、コンセプトをまとめる段階が概念設計です。概念といっても、抽象的なままでとどめるのではなく、サイズや部品の種類や素材、使用する既存技術などについてなどをまとめる必要があります。
2.基本設計

概念設計が済んだら、具体的な設計作業に入ります。また、設計作業を行いながら、概念設計でまとめた通りの概要を実現できるかどうかの検証も行うことが必要です。CADやCAMなどの図面を作るソフトや解析を行うソフトを使って、シミュレーションして検証を進めます。そのうえで、必要な修正や調整を行い、全体の構造に関わる基本的な部分について設計をするのです。回路設計や図面製作まで終わったら、問題がないかどうかの確認まで行うことになります。
3.詳細設計

詳細設計です。基本設計が骨格だすれば、詳細設計は、肉付けをして細部まで形を作り上げることだといえるでしょう。詳細に設計をしていくと、さまざまな課題が出てくることもあります。それらについて、素材や形状などに関して一定の変更をしながら、設計精度を高めていくのです。そのため、より良い設計を目指すために、試行錯誤を繰り返すことも珍しくありません。また、詳細設計では、完成した機械の環境への影響や製造にかかる期間、製造コストなどについても検討することになります。試行錯誤をするときには、実際に試作品を作って修正の効果や実現可能性を確認することも多いでしょう。また、試行錯誤を行っているうちにコンセプトからズレてしまうことがないように、注意して行う必要がある行程でもあります。
4.生産設計

さまざまな検証を行い詳細設計まで終えたら、工場で製造できるような設計まで行う必要があります。たとえば、サイズや材質、部品、さらには組立・加工方法などまで指定するのです。これらを記載して設計図に仕上げるのが、生産設計です。

やりがいや向いている人

◆やりがい

機械設計エンジニアのやりがいとしてはどのようなものがあげられるかについて、知っておきたいという人もいるでしょう。機械設計エンジニアとしての主なやりがいは、自らが設計に携わった製品が実際に世の中で使われることに対する喜びです。自分の技術を通じて世の中に役立てたと実感することで、満足感が得られます。また、設計から製造までは多くの人が携わることになるため、チーム内の連帯感や達成感が生まれることも、やりがいといえるでしょう。特に、自らのアイデアが世の中に受け入れられたときや、自分が発案した工夫が製品に反映されて使われるようになったときの感動は大きいものです。また、ある程度高い収入を得られることがやりがいとなる人もいるでしょう。

◆求められるスキルや能力

どのような人が機械設計エンジニアとしての適性があるかについても、把握しておくことが大切になります。

コミュニケーション能力

機械設計エンジニアにとって、コミュニケーションは欠かせません。設計作業そのものは1人で行うことがあったとしても、前後の行程には数多くの人が存在しています。それらの人達とうまく連携しなければ、良い機械を作り上げることは困難です。コンセプトの共有や課題解決の検討のために、多くの人とコミュニケーションをとっていくことが欠かせません。チームとして連携するために必要なコミュニケーション能力が高いエンジニアは、活躍できる範囲が広くなるでしょう。

4大力学に関する知識

機械設計エンジニアが業務を行うためには、多くの知識も必要です。特に、機械力学と総称される構造力学・材料力学・熱力学・流体力学の4大力学に関する確かな知識は欠かせません。これらの知識を身に付けるためには、学校や資格の勉強だけでなく、常日頃から新しい技術などに関して勉強をしていくことも求められます。エンジニアに必要な知識が網羅されている機械設計製図便覧なども参考書代わりにしながら、勉強を継続していくことが必要です。

論理的思考力

また、個々の知識があったとしても、それらの知識を統合して設計に生かす能力も問われます。その際に欠かせないものが、論理的思考力です。機械設計エンジニアは、知識と思考力の両方が求められる仕事だといえるでしょう。機械設計エンジニアに求められる知識は、どんどん新たなものが追加されます。技術進歩の早さに遅れないようにすることも、不断の勉強は欠かせないのです。そのため、新たな技術や素材に関する情報収集は、継続して行うようにしておくことが大切になります。

PCスキル

機械エンジニアに必要なスキルとしては、PCスキルもあげられます。設計作業を進めていくためには、CADやCAMといったソフトをパソコン上で操作していくことが必要です。手書きで設計を行うことは不可能ではありませんが、CADと呼ばれる設計ソフトを使って設計し、CAEというツールソフトで解析シミュレーションを行うことは避けられないと考えておいたほうがよいでしょう。そのため、PCスキルがあることは、機械設計エンジニアになる必須条件の1つともいえます。

機械設計に関する資格

機械設計に関する主な資格や認定制度はいくつかあります。これらの難易度は異なりますが、いずれも機械設計に携わる者として取得しておきたい資格や認定制度です。また、資格や認定を取得すれば、年収アップにつながる可能性もあるでしょう。

機械設計技術者試験

この試験は、取得していなくても機械設計の仕事に支障はない民間の認定試験です。1・2・3級があり、3級は受験資格要件がありません。2級は、工業系大学を卒業して実務経験3年以上です。1級は2級取得後、4年以上の実務経験が求められます。

CAD利用技術者試験

この資格も民間の認定資格で、設計支援ソフトの総称であるCADを利用できることを示します。2次元CADの試験グレードは、難易度が異なる基礎・2級・1級です。1級に関しては、機械・建築・トレースに分けられています。3次元は、2級・準1級・1級の3つの級があります。

CAD実務キャリア認定

同じく民間認定制度で、CADに関する実務的な技術や技能の成果に関する認定を行います。特徴は、合否判定が行われないTCAD’Sです。スコアでCAD操作などに関する評価が行われます。

機械設計エンジニアになるには

機械設計エンジニアになるためには、工学系の知識を持っていると有利ですが経験に関しては、それほど気にする必要はありません。機械設計とは関係ない職種であったとしても、就職することは可能です。マイナビジョブ20’sでは、職種未経験でも可という求人もあります。機械設計エンジニアになりたい人や転職したいという人は、検討してみるとよいでしょう。