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CAD（キャド、英: Computer Aided Design）とは、コンピュータ援用設計とも呼ばれ、コンピュータを用いて設計をすること。あるいはコンピュータによる設計支援ツールのこと（CADシステム）。

CADを「コンピュータを用いた製図システム」と解する場合は Computer Assisted Drafting, Computer Assisted Drawing を指し、同義として扱われることが多い。

設計対象や目的によりCADD(Computer-Aided Design and Drafting;製図)、CAID(Computer-Aided Industrial Design;工業デザイン）、CAAD(Computer-Aided Architectural Design;建築設計)などと区分される場合もある。

3次元の作業の場合でも、数値の精密さの必要がないコンピューターゲームや映画やアニメーションなどの制作関係の事柄については『3DCG』を参照

[編集] 歴史

2次元製図システムは1960年代、アイバン・サザランド博士が開発した「Sketchpad」を原型として、アメリカ国防省の肝いりで実用化された、航空機の設計を主たる目的とした「CADAM（キャダム）」が長くデファクトスタンダードであった。航空機の設計には膨大な量の図面が必要であり、当時軍用機の主力メーカーであったロッキードがCADAMの開発に協力したと言われる。

CADAMなど初期の製図システムは汎用機に接続され、1280×1024画素程度の表示能力を備えたエンジニアリングワークステーションを必要としたが、やがて640×480画素程度の表示能力のMS-DOSパソコンに対応した廉価な機械系、建築系CADソフトが続々と登場し、一定のマーケットを獲得することに成功した。それらのソフトはその後Windows版となり、さらに3次元処理機能などを加え現在に至っている。なおMacintoshで動作するCADソフトは、VectorWorksなど種類が少ない。これはCADソフトの開発ベンダーに、IBMなど汎用機系列が多かったことによる。

[編集] 概要

機械系CADは登場時には主に機械製図作業を支援するために用いられた。製図用紙に図面を描く代わりに、ディスプレイに向かってキーボードから基本図形の寸法を入力し、さらにマウスやタブレットのようなポインティングデバイスを併用して、対話式に図面情報をコンピュータに取り込むことによって、以下のように設計の効率化や正確さの向上ができた。

  1. 繰り返し図形をコピーで作れるので効率的に作図可能。また、類似図面の作成が容易
  2. コンピュータが持つデータから寸法を記入するため、単純な寸法ミスを無くせる
  3. 設計途中での寸法や面積の測定により、手計算の手間を省ける
  4. 設計したデータはプロッターに出力するので、細部まで正確な描画が可能

その後、コンピュータ上のデータを下流の生産工程で有効活用するためにCAM、CATなど、逆に上流で強度や振動などを解析するためにCAEなどの技術が開発提供され、これらを EDPS/MISといった情報処理システムと統合して CIMS（Computer-integrated manufacturing system）という概念に発展した。

一方、電気系ではプリント基板のパターンを効率良く設計するためのシステムが、半導体産業では集積回路のフォトマスクを設計するためのシステムが開発された。また、電気回路の動作シミュレーションのためのシステムなどを加えて電気系CADの分野が生まれ、後に EDAという言葉が使われるようになった。

市 販のCADは一般的に毎年のようにバージョンアップが存在し、その度に高額なライセンス料が発生するため、中小企業にとっては痛手でもある。仮に バージョンアップをしなかった場合、数年後のバージョンでは現在の保存形式がサポートされないなど、かなり強引な販売手法を使う企業も少なからず存在す る。また、官公庁や元請けにお墨付き（指定）のCADも存在し、下請けはなかなか他のCADに変更できないなどの問題もある。

[編集] CADの種類

各分野用に各種のCADが用意されている。

  • 機械用CAD(メカCAD)
  • 建築用CAD
  • 建築設備用CAD
  • 土木用CAD
  • 電気用CAD
  • 回路用CAD
  • 基板用CAD
  • 半導体分野
半導体回路設計の分野では、単なる形状設計に留まらなくなりElectronic Design Automationと呼ばれることが多い。
半導体の製造分野ではTCADという用語があるが、このTはTechnologyの意でCADというよりは、他の分野におけるCAEの範囲に近い。
  • その他、熱解析用、電磁波解析用等の専用のCADがある。
  • 服飾デザイン、配管、橋梁などの分野にも専用のCADがある。

[編集] 機械用CAD(メカCAD)

内 部的にデータが2次元(x,y)で表現されているものを2次元CAD(2D CAD)と呼び、表示上では、立体を正面図・側面図・平面図等の平面図形として表示・操作する。内部的にデータを3次元(x,y,z)で表現するものを3 次元CAD(3D CAD)と呼び、ディスプレイモニターなどの表示デバイスで陰影などを付け、3次元的に表示・操作する。内部的には2次元プラス高さ情報で表現されて、表 示上3次元CADに似た表示をするものを2.5D（または2+1/2次元）と呼ぶ場合がある。

一般的なグラフィックソフトウェアのデータを大別すると，主に線分要素で表示するベクトルデータ（ベクタ形式）と、ビットマップ画像で表示するラスタ形式と に分けることができる。作図ソフトとしての2次元CADでは、ごく簡易なものを除いてベクトルデータによる。ベクトルデータは、2次元では始点から終点を 示す(x1, y1) (x2, y2)、3次元では(x1, y1, z1) (x2, y2, z2)のような座標値で線分要素を表現する。

3次元CADは、業務で用いる対象と取り扱える形状要素のタイプにより、ハイエンド、ミッドレンジ　などに種類分けされる。ハイエンドCADでは、Dassault Systems社のCATIA、PTC社のPro/ENGINEER、UGS社のNX、ミッドレンジCADでは、SolidWorks社のSolidWorks、オートデスク社のInventorがシェアの大部分を確保している。

ボーイング777は、史上初めて機体の全設計を3次元機械系CADのCATIAによって行なったことでも知られている。

[編集] 建築用CAD

建 築分野では、建物や構造物などの建築物の立体を平面図・立面図・断面図、あるいは透視図等の図面として表現し、それにより建築物を製作＝施工して いくことになる。技術者の専門領域に応じて、意匠、構造、設備などの図面群が存在し、それらの図面を作成するソフトウェアを建築CADと呼ぶ。図面は設計 行為の成果物であるが、建築CADのレベルも製図をするだけのものから、より専門的な検討、解析、シミュレーションなどを含んだ高度なレベルまで存在する ことになる。

DRA-CADやJw_cad、VectorWorks、 AutoCADなどは、日本の建築分野でよく利用されているCADである。これらは、図面を作成する機能や3次元モデルを作成するモデリング機能などが搭 載されている。近年3次元オブジェクトCADという呼び方が定着し、Bentley社のBentley Architecture、オートデスク社のRevit、同じくAutoCAD Architectural Desktop（通称ADT）、グラフィソフト社のArchiCADなどが代表的であり、さらに市販のメーカー建材の価格や仕様の情報までをモデル内に取り込んで設計図から構造計算、積算などまで対応する福井コンピュータ社のARCHITREND Zなどが普及している。 また、これらのＣＡＤと連動して利用する生活産業研究所のADS-winは、天空率・日影計算等の建築基準法高さ解析システムとして広く利用されている。


[編集] 建築設備用CAD

一 般的に、建築用CADとは意匠設計図を作成するためのCADを指すが、建築設備という専門分野に特化した専用CADも多々存在する。基本機能とし ては部材記号や配管・配線を表示する線種が標準登録されており、配置・ルートの変更などを容易に行なうことができるなど、さまざまな機能を有している。国 内で圧倒的シェアを誇るCADWe'll CAPE、後継バージョンのCADWe'll tf@s、同社の発売する3D CAD CADWe'll U/KITがある。近年は、AutoCADベースのCAD（アドイン）として、BrainGearも注目を浴びている。その他、CADEWA Evolution / CRAFT-CAD（株式会社四電工）、DesignDraft（株式会社シスプロ）、EQ-Ⅱ（株式会社マイティネット）、FILDER_PLUS（ダ イキン工業株式会社）、POWERSP（株式会社コモダ工業）、SD-7などもある。また、作図する図面種類によりシェアが異なり、空調・給排水（衛生） の施工図（複線）では上述のCADWe'll CAPE、設計図（単線）ではAutoCADが主流となっている。

[編集] 電気系CAD

電 気系CADは基本的に2次元CADである。大きく回路図用とレイアウト用に分かれる。レイアウト用はさらにプリント基板用とフォトマスク用に分か れる。回路図用は電気、電子回路、論理回路などの接続情報を表現するものであり、寸法は重視しないためCADの範疇に入るかどうかは微妙であるが寸法重視 のレイアウト用と一体の場合も多い。レイアウト用は基板や複数種の配線などを表現するためのレイヤー（層）を扱え、かつ小さなブロックを組み合わせより大 きなブロックにしていくような階層を持たせた設計が可能となっている。

ケイデンス・デザイン・システムズやメンター・グラフィックスなど米国企業が大きなシェアを持つが図研(プリント基板)やジーダット（旧・セイコーインスツルメンツ）（フォトマスク）などの国産品もある。

[編集] ファイルフォーマット

  • BGF (Brain Gearフォーマット)
  • CDD（CADAM Drafting ファイルフォーマット）
  • DCC
  • DGN
  • DXF
  • DWF
  • DWG (AutoCAD / AutoCAD LTシリーズ用ファイルフォーマット)
  • E2
  • E3
  • ICD (ICAD/SX用フォーマット)
  • IGES
  • JAMA
  • JWC
  • JWW
  • MPP
  • MPS
  • MPW
  • MPX
  • MPZ
  • MODEL
  • NDR (CAE2D Windows版フォーマット)
  • PLA (ArchiCAD用アーカイブファイルフォーマット)
  • PLN (ArchiCAD用標準ファイルフォーマット)
  • SIMA
  • STEP
  • SCH (図脳α5用ファイルフォーマット)
  • STL
  • SXF(SFC,P21)
  • CFIO
  • UFIO
  • GERBER
  • GDSII
  • OASIS
  • BMI (MICRO CADAM 用中間ファイル)
  • Z3D (図脳RAPID3D用ファイルフォーマット)
  • ZFD (図脳RAPID用ファイルフォーマット)
  • ZRD (図脳RAPID用ファイルフォーマット)
  • ZSD (図脳RAPID用ファイルフォーマット)

[編集] 日本国内の代表的な市販CADソフト

[編集] 日本国内で代表的な無料CADソフト

[編集] 日本国内で代表的なシェアウェアCADソフト

  • BeDraw・・・・・有限会社プライムソフト製のWindows向け汎用2DCAD、SXF仕様V2.0 レベル2に対応している。
  • M7・・・・・博山 氏によるWindows向け汎用2DCAD、JW-CADとの親和性が高く設計されている。
  • AxxCad・・・・・小沢嘉和 氏によるWindows向け汎用2D/3DCAD

[編集] CAD資格

[編集] 関連項目

[編集] 外部リンク


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