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CAD(キャド、英: Computer Aided Design)コンピュータ支援設計とも呼ばれ、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)。人の手によって行われていた設計(Design)作業をコンピュータ(Computer)によって支援(aid)し、効率を高めるという目的からきた言葉である。

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もある。

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。

日本での定義としてはJIS B3401に記載があり、「製品の形状、その他の属性データからなるモデルを、コンピュータの内部に作成し解析・処理することによって進める設計」となっている。

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

◆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、アメリカ国防総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。

◆概要

CAD自体はコンピュータを使用して設計や製図をするシステムであり、製図作業や図面作成が時間はかかるが正確に処理できること、編集が容易であること、データ化、ソフト間の互換性があること、10年程度の学習期間で技術修得が可能になる等の利点があるとされるが、大きく分けて汎用型と専用型があり、汎用型は図面を模様として細かく描くことを最大の目的とし、あらゆる図面を描くことができる。しかし、積算までは単独ではできない。専用型はある特定の分野における省力化・迅速化を目的としている。

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。

CADによって、設計作業においては、以下のように効率化や正確さの向上がなされた。

# 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

# 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

# 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

# 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

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。

◆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。

◇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(2DCAD)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(3DCAD)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2次元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。

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