機械設計とは？基礎知識から仕事内容、おすすめの資格をご紹介

今回は、機械設計という仕事が具体的にどのようなものなのかという基礎知識から、仕事内容、必要な資格などを紹介します。機械設計を志す方は、ぜひ参考にしてください。

機械設計とは

機械設計とは、あらゆる機械の設計業務のことを指します。

機械の定義は時代によって移り変わってきましたが、現代ではスマホやパソコン、テレビなどといった身近なデバイス（通信端末）から、作業機械、工作機械、建設機械、交通機械、農業機械、運搬機械、事務機械など、その種類は多岐にわたります。

そして設計とは、目的を具体化するための内容や計画のことです。

例えば、クライアントに「この作業を自動化したい」という目的があって、それを具体化するための機械を設計すること、そしてそれに伴って必要となる技術全般を機械設計と呼びます。

機械設計の種類

機械設計には、「新規設計」と「類似設計」の大きく２種類の手法があります。

新規設計

新規設計は全く新しい機械を設計するもので、類似設計は既存の機械を応用したり組み合わせたりして設計するもの。その手法の特徴から、流用設計とも呼ばれます。

新規設計のほうが花形のように思えますが、いかに類似設計で目的を実現するか、というのも機械設計者の腕の見せ所と言えるでしょう。

新規設計はどうしても開発にかかるコストが大きくなりますので、類似設計で目的が果たされるなら、クライアントにとってはそのほうがメリットが大きい場合が多いからです。

機械設計の仕事内容

機械設計の仕事内容は４つに大きく分かれていて、概念設計・基本設計・詳細設計・生産設計の順で進行します。

概念設計は、まず機械のコンセプトを考えて、作るべき機械の形状・部品・素材、そしてどんな技術が必要かなどを検討します。

概念設計が済んだら基本設計に入り、検討した概要が実現可能かどうか、CADやCAEなどの製図ソフトや解析ツールを使い、シミュレーションを繰り返して検証します。

検証が済んだら詳細設計に入り、この段階では、コンセプトと実現可能な範囲のすり合わせを行います。強度やコスト面から、現実的に素材を変えるべきか否か、当初の形状に無理があるかないかなどを判断します。安全性や、環境への配慮なども忘れてはいけません。詳細設計では、シミュレーションを行うだけでなく、場合によって試作品を製作して確認することもあります。

詳細設計まで完了したら、最後に量産化を意識した完成図面（設計図）を作成します。寸法や素材、部品の形状から、加工に用いる技術や機械、組立方法からその後の仕上げ方などまで含みます。

機械設計の平均的な年収・給料

機械設計士の平均年収は、478万円と平均に比べるとやや高いものの、水準としては普通です。

年代別で見ると、20代から30代、30代から40代になるにつれて50～100万円上昇しています。これは、機械設計士という職業の性質上、ある程度の経験が必要なためと考えられます。

また中小企業の機械設計士の20代平均が300万円台であるのに対し、大企業の機械設計士の20代平均は400万円台と100万円程度の差があり、企業規模が年収に直結している傾向もみられます。

機械設計に必要なスキル・資格

機械設計をするためには、いろいろな知識やスキルが必要です。

まず機械設計全般の知識取得に役立つのが、「機械設計技術者試験」。1級～3級まであって、3級は受験資格がありませんので就活中の大学生でも取得することができます。

2級は工業系大学卒業後実務経験3年以上、1級は2級取得後実務経験4年以上、とそれぞれ受験資格がありますので、まずは3級で腕試しをしておくとよいでしょう。

また、どのような機械設計をするうえでも欠かせないのが、製図ソフトや解析ツールの基本的な使い方です。

仕事内容でも触れた通り、機械設計ではCADを使って設計をし、CAEで解析やシミュレーションを行います。どちらもいくつか資格がありますが、例えばCADなら「CAD利用技術者試験」などが分かりやすいでしょう。

２次元と３次元があり、それぞれ基礎・２級・１級（３次元は２級・準１級・１級）と分かれていて、１級は「機械」「建築」など分野も分かれています。

まとめ

機械設計の業務範囲は非常に幅広く、必要となる知識やスキルも膨大です。今回挙げた資格はあくまでも参考程度に、どんな分野の機械に興味があって、それにはどのような素材や技術が用いられているのかを考えてみてもよいでしょう。

ただいずれの場合でも、CADやCAEの操作スキルは必須であり、また機械設計に限らずあらゆる設計業務で使われるものですので、慣れておくに越したことはありませんよ。