高达模型 匠心制造(3)(完)——高达模型没有二维工程图

高达模型 匠心制造(3)——高达模型没有二维工程图

▍高达塑料模型(Gundam Plastic Models)的设计制造领域，其设计理念与文化氛围与家电或工业机械截然不同。通过独特主题转换视角，或许能激发制造灵感！？本期继续邀请万代模型事业部产品设计团队经理大榎直哉先生登场。

本次将以产品设计团队的工作为核心展开说明。万代模型事业部虽有效运用三维CAD进行设计，但关联数据与作业流程并非全数数字化，设计流程中仍融入了模拟操作环节。

虽使用三维CAD

正如第一期所述，新高达模型系列开发启动前，动画制作方日升公司会先将机体(机动战士)设计图送达玩具事业部。这成为高达模型设计的核心基础。而这些设计图多为手绘而非数据，既有草稿也有上色版本。设计起点实为模拟数据。必须强调的是，高达模型始终「以动画设定为根本」。这些设计图在后续的制造流程中具有不可动摇的绝对地位。

首先，项目开发团队构思产品概念。基于此，产品设计团队通过反复与各团队协商，逐步敲定设计基础要素及机械结构(机关)的概要。由于动画设定已确定机体外形尺寸与重量，设计需以此为基准进行缩放。大榎先生说「开发与设计人员虽理解模型制造流程，但在设计构思阶段必须与模具生产团队沟通。高达模型是在极其严苛的条件下制造的。」

在此基础上，设计团队会在正式设计前完成设计概念、方案图及零件构成图。「这些工作基本都靠手绘完成」大榎先生说。即所谓的「草图」，绘制高达模型零件结构的分解图(采用等轴测图形式)以及注塑件上排列的零件图。此时绘制的注塑件布局图，如第二集所述，优先考虑组装顺序和框架内零件的空间分配，而非塑料流动性等因素。

零件构成图中每个部件都标有编号，该编号将贯穿整个生产流程。「这些编号是暂定零件号码，最终会转换为交付模具部门的正式编号」(大榎先生)。在后续验证过程中，零件构成和编号会进行适度调整。

基于上述资料，首先用三维CAD建模完成高达模型整体，再分解为各部件数据。在此阶段将验证组装后四肢的活动范围、机关结构及强度等性能。

■制作高达模型的3D-CAD模型

产品设计基本完成时举行设计评审会(Design Review，DR)，召集「客户咨询中心」、品质管理等所有参与高达模型开发的部门负责人。通过整合多角度反馈信息完善设计方案。

设计完成后的三维模型将移交模具加工部门，用于数控加工和线切割数据的生成。大榎「我们会将三维CAD模型名称与编号汇总至零件数据清单中」。

想必各位已注意到，上述流程中完全不涉及二维工程图。即便在成品检测阶段也无需使用。

大榎：我们完全不使用二维数据，既不输出零件图纸也不制作装配图。所有零件仅通过零件数据清单进行管理。不过为把握成品整体形态，我们会打印三维CAD的CG图像作为替代。其中仅包含组装后的最大外形尺寸数据。

该事业部始终将「向所有工序清晰传达项目与设计意图」作为核心要务，在精准把握设备与IT工具功能的同时，彻底剔除了所有冗余作业与流程。

但过去确实存在二维工程图

1990年代后期(约十年前)，正值三维CAD制造技术开始普及的时期。高达模型设计开发领域也正考虑引入三维技术，着手推进设计业务转型。当时的高达模型仍遵循JIS标准，通过二维CAD绘制方案图进行设计，再以二维CAD生成设计图纸，最后基于图纸创建三维数据。

三维CAD模型数据能直接应用于模具加工实属重大进步。但由于模具加工仍需二维CAD数据，因此二维工程图数据依然不可或缺。

然而如今，模具加工方已能从三维CAD数据中提取所有数控数据、线切割轮廓数据及尺寸信息(详见第二期)。因此设计团队无需再准备二维线数据，也不需要二维工程图的尺寸标注。具体原因将在后文阐述。

在注重造型设计的高达模型设计中，使用三维CAD建模是推动产品进化的绝对必要手段。

然而，当整个设计流程实现三维化后，造型变得更加复杂，数据量与信息量激增，二维工程图已无法充分呈现。尺寸标注同样无法完整呈现。作为输出成果的二维数据与图纸已失去意义，设计流程中彻底摒弃了所有二维作业。

常规设计图纸通常包含装配图，并配有对应零件编号的零件图及零件清单，但该事业部现行模式与此截然不同。

高达模型本身不存在工厂装配流程，自然无需工厂用的装配指导文件。关于零件构成，只需参照前文所述的手绘方案图即可。修改内容也将在该图上直接标注。在共享知识的制作现场，以最小限度的输出清晰传达设计意图至关重要。

更何况在方案图阶段使用二维CAD毫无优势。方案图需供设计以外的部门确认，此时通过草图或三维模型立体观察形状更为直观。尽管当前三维CAD操作已大幅简化，但仍无法达到手绘草图的直观性。因此在设计初期阶段，草图绘制仍远比三维建模轻松。通过最小化材料实现设计意图共享，再借助三维模型打磨细节进行制作，反而能降低工作压力。

高达模型尺寸评估

无需二维工程图的根本原因在于，高达模型的尺寸评估标准在普通制造业看来具有特殊性。

普通制造业设计中，外形尺寸通常力求整数化，小数点后余数使用控制在最低限度，曲线也通过R值进行管理。原因很简单：这样更便于设定测量基准，也更利于尺寸测量及结果管理。

然而该公司的高达模型却截然不同。由于重视造型设计，曲线几乎全部采用样条曲线，导致外形尺寸值多为小数。若采用常规制图法绘制图纸，尤其在当前造型复杂的高达模型上，将形成极其繁琐且难以完整呈现的图纸。

那么究竟该如何进行尺寸评估？

本质上，高达模型并不依赖数值进行尺寸评估。其评判标准并非数字，而是「造型美感」与「组装及动作手感」。但这些要素无法被所有人客观评判。

仅凭带阴影效果的图像或三维模型等虚拟元素及数值，只能获取视觉信息，难以评估卡扣式组装、关节活动手感等诉诸人类精细触觉的部分。终究还是需要实物制作，通过实际触摸进行评估才是最佳方式。

此前也曾进行过试制。当时采用蜡模成型和切削加工等方式制作样品，但这种方式耗时耗资巨大。

目前该事业部拥有两台使用光固化塑料的3D打印机。通过这些设备将设计方案「打印」出来，必要时再进行后期上色。

3D打印机简介：属于造型设备的一种。通过逐层喷射塑料或石膏材料，沿垂直方向堆叠成型。该事业部采用的光固化塑料类型，顾名思义是经光照固化的塑料材料。

大榎：我们像打印纸质图纸那样，几乎每天都在持续输出模型。虽然材料成本不低，但设计师能反复试制并充分验证的优势更为显著。

■万代的3D打印机与试作品

由于设计阶段就能通过近似实物的模型进行验证，模具制造环节的修改量大幅减少。据称这使模具制作周期显著缩短。

大榎先生还提到，当实物模型触手可及时，相较以往会涌现出更多改进需求。

在评估结构运动性能时，会根据评估要素分别制作不同试样。成型时会选用硬度接近实际成型塑料的材料。偶尔也会制作切削加工的试样进行运动验证。

大榎：但这终究只是试制评估阶段，虽然能验证结构本身，但卡扣配合、铰链等部件的松紧度等最终评估，必须通过实际成型品才能验证。

卡扣配合与铰链机构的手感体验，正如第二期所述，只能通过反复测试逐点调整。这同样属于无法在图纸上量化的信息。不过为将调整工作控制在最低限度，已将最终调整所需的间隙设定等尺寸标准化。

「造型美感」与「卡扣/关节的『绝妙』手感」属于人类细腻感性的评价标准，无法实现量化。

详细设计的推进方式

高达模型存在多种类型。其中HG(高级)系列忠实还原了动画设定中传递出的表面设计。而MG(大师级)和PG(完美级)不仅要精准呈现外观要素，更需推测内部结构，由开发与设计团队共同构思并融入机械结构与机关设计。当然，其中也包含大量动画设定中并未明确规定的信息。

高达动画世界存在时代变迁。其间技术不断进化，潮流亦兴衰更替。更甚者，某些系列作品构筑了无法单纯以时间轴衔接的平行世界——即维度相异的平行宇宙。尤其在MG与PG系列打造内部机构时，忠实于这些复杂设定乃铁律。

大榎：高达模型开发必须精通动画世界观。机动战士存在衍生机型、量产型、陆用型、水上型、专用机(如夏亚专用机)等丰富变体。动画中，例如扎古也在时间长河中不断进化。我们需构想实际机体开发的谱系，既要复用共通零件，又要添加或改良该机型特有的零件。将这些开发流程在高达模型中精准还原，是极其耗费心力的环节

机体翱翔的天地是天空。但天空究竟是大气层还是宇宙空间……航空与航天在设计理念上存在天壤之别。为重现机体特性，必须将其视为真实存在物，据此调整造型设计。然而高达模型开发团队是否需要精通机器人工程学、军事工程学、航空航天工程学等所有技术领域的专业知识才能完成如此精细的设计？

大榎：这确实难以企及。我们是塑料模型设计专家，而非武器或飞机设计专家。虽然会收集技术资料并参考其中内容

不过据透露，部门内确实聚集着许多痴迷这些领域、以业余爱好者身份钻研的专家。

事实上，团队在专业领域之外的空白，由外部各领域的智囊团来填补。例如验证机体尾翼形状是否准确时，有时会咨询大型汽车制造商的空气动力学设计部门。大榎说：「专门研究模型玩具的智囊并不多见，其余基本都是与玩具行业毫无关联的跨领域专家」。

当然，将真实机体缩小比例具象化的技术，是作为模型专家的该事业部独有的专长。模型专家们依托顾问团队的支撑，将精心打磨的细节精准转化为高达模型的缩尺模型。

在完善机体内部细节的过程中，动画设定与设计方案产生矛盾在所难免，制造要求与设计构想也常出现冲突。遇到无法妥协的情况时，团队会建立严谨的理论依据，据此修正设计方案进行调整。当然，要求动画设定方配合修改是绝无可能的。

最近耗费心血的项目，是高达系列最新作『机动战士高达00』中的「能天使高达」机体。能天使机体身形纤细、活动范围广，动作精细到脚趾尖都能活动。其内部结构足以支撑最新尖端动画技术呈现的精密姿势。

■左边为元祖高达，右边则为能天使，大家可对比指尖的形状

从高达模型中获得的启示

高达模型的制作流程看似理想化，但也有独具特色的部分，所以并非适用于所有制造业的设计。若涉及关乎人命的精密产品，或必须保留组装工序时，必然存在难以契合之处。

最后，将适用于普遍制造业的「高达模型启示」归纳如下：

■不拘泥于固有观念与世俗常识，从客户、产品乃至研发成员角度思考「核心价值所在」
■审慎权衡各类需求优先级，仅保留真正必要的要素
■精通尖端技术的同时，精准把握其局限性，适合手工操作的部分自然坚持手工
■构建便于紧密沟通的部门架构
■完善培训机制，不敷衍年轻员工培养
■工作环境的视觉呈现亦是提升员工积极性的关键要素

难以自动化的匠人技艺，往往能形成难以复制的黑匣子技术——即竞争对手或海外厂商无法轻易模仿的核心能力。但前提是必须将经验与直觉转化为可管理的数据，并切实培养接班人。(完)

本文刊登于MONOist官网(2009年08月12日)，原标题「ガンプラ こだわりのモノづくり（3）、ガンプラは2次元図面がない」。