【お役立ち資料】機械設計と電気設計の連携 ワイヤハーネス設計でデジタルツインを活用

ハーネス設計は機械設計・電気設計の後工程に位置するため、試作機が完成するまで測長や配線ルートの検討に着手できず、結果として手配時間や納期が常に逼迫しがちです。試作機を待つだけで数日〜数週間が経過するケースも多く、現物合わせによる測長では正確な長さ情報やルートデータが残らないという課題もあります。

また、ハーネスメーカー側でも、紙やPDF図面を基にCADで図面を作成し直す必要があり、短納期対応のために在庫確保や残業で調整するなどコスト面の負担が大きくなりやすい状況です。

一方で、現場を取り巻く環境は大きく変化しています。
熟練エンジニアの退職、少子化による人材不足、材料費・人件費の高騰、そして製品の複雑化など、従来の試作前提・現物合わせのやり方では対応しきれない場面が増えています。

こうした背景から、Eplanでは機械設計データと電気設計データを連携させたデジタルツインによるワイヤハーネス設計の効率化を提案しています。

今回のホワイトペーパー「機械設計と電気設計の連携 ワイヤハーネス設計でデジタルツインを活用」では、従来プロセスとデジタルツイン活用を比較し、どのように課題を解消できるのかを分かりやすく解説しています。

デジタルツインを用いたワイヤーハーネス設計とドキュメント作成の効率化

本資料では「ケーブルやワイヤーハーネスの3D設計とドキュメント作成」という分野に焦点を当て、従来のハーネス設計製造のやりかたから、デジタルツインを活用することでどのように良い結果が得られるかを検証しています。

製品の複雑化と多様化が進み、開発サイクルが短くなる中、変更管理や製造に必要なドキュメントの作成、さらには協力会社との協働において、機械設計データをもとにしたデジタルツインに電気情報を付加することが大きなメリットをもたらすことが明確になります。

1. デジタルツインとは？

デジタルツインは、単なる3Dモデルではなく、設計情報や関連データを統合し、製品ライフサイクル全体における「信頼できる唯一の情報源（Single Source of Truth）」として機能します。
本資料では、デジタルツインを構成する要素として次の3つが挙げられています。

• データモデル
• 分析アルゴリズム
• 実測データ

これらが組み合わさることで、設計、開発、製造、運用、メンテナンス、リサイクルなど、製品のライフサイクル全体を一貫した情報でつなぐことができます。

2. ワイヤーハーネス設計でなぜ重要なのか？

本資料の中で特に強調されているのが、ワイヤーハーネスの3D設計とドキュメント作成における価値です。

従来のように

• 物理試作を待つ
• 現物合わせで測長する
• 図面作業が分断される

といった流れでは、製品の複雑化に追いつけません。

デジタルツインを使うことで、機械と電気情報を統合したバーチャルプロトタイプ上で配線設計が可能になります。そのため、試作待ち時間がゼロになり、設計の正確性が劇的に向上します。

特に近年は製品の複雑化が加速し、取り回すケーブルの種類や数量も増えています。配線経路の制限、曲げ半径、固定位置などを紙図面だけで把握するのは困難であり、立体的な検証が行える3D設計が適しています。

3. 従来方式 vs デジタルツイン活用方式

本資料では従来方式とデジタルツイン方式の違いが明確に整理されています。

● 従来方式

1. 作業は完全な順番待ち（機械設計 → 電気 → 試作 → 測長 → ハーネス設計）
2. 試作機待ちによるレイテンシ（待ち時間）が巨大
3. ハーネス設計情報がデータとして残らない
4. 修正のたびに試作工程からやり直し
5. ドキュメント作成が紙・PDF中心で非効率

これがまさに現場が抱える「納期が厳しい」理由です。

● デジタルツイン × 3D電気設計

1. 機械・電気・ハーネスが並行して作業可能
2. 試作レスで3D上でルート・長さを自動計算
3. 正確なハーネス長・配線ルートがデータとして残る
4. 変更しても即座に反映
5. 製造ドキュメントを自動生成

結果として、開発速度向上・ミス減少・コスト削減が実現します。

4. デジタルツイン活用：3D電気設計が必要な10の理由

デジタルツイン導入の効果を10項目で整理しています。主なポイントは以下の通りです。

• 部門間コラボレーションの強化
• 変更の影響を即座に把握
• 製造性を考慮した設計ができる
• 配線の制限・干渉を事前に検証
• 製造パートナーに正確なドキュメント提供
• VR/ARなどへの展開が可能
• 顧客とのレビューがスムーズ

ワイヤーハーネスの複雑さが増す今、3D電気設計は後工程ではなく上流設計の中心となっています。

5. Eplan Harness proD による具体的な実現方法

Eplan Harness proD を使って、この理想的なデジタルツイン活用設計をどのように実現するかが解説されています。

Electric P8で作成した回路図データ、機械設計の3D CADデータを読み込み、正確な配線ルート・長さを自動で計算します。ハーネス図・ネイルボード・部品表などの製造ドキュメントも自動生成でき、協力企業との連携を強化します。

特に、試作を待たずデジタル上で完成形が見えることは開発期間の短縮に直結します。ユーザーからも「初期段階で多くのエラーを発見できた」「試作品を減らせた」といった声が挙がっており、実務面での効果も明らかです。

まとめ

従来のワイヤーハーネス設計・製造プロセスは、試作待ち時間・情報断絶・紙作業など、多くの限界を抱えていましたが、デジタルツイン × 3Dハーネス設計によって、これらの課題を根本から解消できることが示されています。

• 開発スピード向上
• 手戻り削減
• 正確なルーティング
• ドキュメント自動化
• パートナー企業との連携強化

これらは、今後の人材不足・材料高騰の時代において、企業が競争力を維持するために欠かせない要素です。