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基本設計に口を出すし、初飛行にも立ち会う守備範囲の広さが魅力
日本の夢を空に飛ばす!三菱重工「航空機の生産技術」
航空機産業とその開発技術の存在は、国力の証明でもあり、他産業への技術的波及効果も期待されている。「決して堕ちてはならない」飛行機を、どのように低コストで作り上げるのか。今回は三菱重工業の生産技術エンジニアに焦点を当てた。
(取材・文/広重隆樹 総研スタッフ/宮みゆき 撮影/早川俊昭)作成日:09.03.11
【Part1】航空機生産技術の革新が、自動車や電機業界にも波及する

日本の「飛行機づくりノウハウ」を集大成する時期がやってきた

「零戦」に代表されるように、日本の航空機技術が戦前は高度なレベルを保っていたことはよく知られる。だが、国産旅客機製造という点では立ち遅れた。1950年代からは「YS-11」の国家プロジェクトで巻き返しを図ったが、「YS-11」は1973年には生産中止になり、独力で旅客機を作り上げ、それを世界市場に売り出すノウハウはここでいったん途絶えることになる。

 もちろん飛行機づくりの要素技術が封印されたわけではなかった。国産防衛機の生産や、海外旅客機メーカーへの部品サプライヤーとしての参加で、その技術にはいっそう磨きがかけられた。とりわけボディや翼など部品の生産や機体材料の開発力は優れており、それなしにはいまや世界の航空機はつくれないとまでいわれる。

 しかし、産業構造としては、長年、欧米メーカーの“下請け”に甘んじていたことは否めない。現在の産業規模も1兆円程度で、自動車産業の24兆円にはるかにおよばない。そうした現状を突破するために、現在着々と進むのが、40年ぶりの悲願といわれる国産ジェット旅客機「MRJ(Mitsubishi Regional Jet)」の生産計画だ。それは単に三菱航空機や三菱重工といった一企業の事業にとどまらず、日本のこれからの産業界の動向を決定づける重要な意義をもっている。

日経エレクトロニクス編集長
田野倉 保雄氏

信頼性・安全性の技術は、自動車、電機製品づくりも変える

「航空機産業は、その国の産業に膨大な波及効果をもたらします。何より、航空機は絶対に堕ちてはいけない乗り物ですから、高い性能、精度、信頼性、安全性が必須。そこで培われた技術は、自動車や電機業界など、他の産業に波及していきます」
 というのは、「MRJ」の動向について度々論評をしている『日経エレクトロニクス』誌の田野倉保雄編集長だ。

「航空機で磨かれたCFRP(炭素繊維強化プラスチック)材料や空力設計のシミュレーション技術、またパイロットの操縦指令を電気信号によってアクチュエーターに伝えるFly-by-Wire技術などは、すでに自動車など他の産業でも利用されています。さらに、今後重要になるのは、組み込みソフトウェアの開発・検証技術でしょう」
 いまや自動車もソフトウェア技術の集約といわれ、搭載される制御ソフトなどのコード行数は700万行にも達する。ところが航空機はその数倍、2000万行に達することもあるというから驚く。

「航空機を納期どおりに納め、安全に航行させるためには、こうした膨大なソフトウェアを効率よく開発・管理する技術が不可欠。そこでのノウハウは、必ず他の輸送機器やエレクトロニクス製品にも活かせるはず」と、田野倉氏は期待する。
 三菱重工グループをはじめとする日本の航空機産業が自前の民間ジェットを飛ばすようになれば、その技術は、深刻な不況下で呻吟する製造業やIT産業にとっても、大きな突破口になるというのだ。


航空機の生産技術を高めるために、人材の流動化が必要に

 波及効果が高いのは、なにも材料やソフトウェア技術ばかりではない。その数、25万点ともいわれる部品を機体に詰め込む生産技術や、飛行機を安全に飛ばすための飛行試験やメンテナンス技術も重要だ。そこでは、自動車などとはまた違った、航空機づくりのための独自のノウハウが積み上げられている。

 ただ、本格的な民間ジェット機事業を離陸させるためには、優秀な生産技術エンジニアがまだ足りないことも事実だ。航空機の産業規模を拡大するためにも、これからは自動車やプラント設備といった他産業からの人材流入が期待される。航空機産業の発展は、これまで航空機とは無縁だったエンジニアにも、新しい活躍の場を広げることになる。

【Part2】俺たちの誇りとプライドが、世界の空に羽ばたくとき──MRJを支える三菱重工名航の生産技術者たち

 日本の産業界で初めて本格的に生産技術部門が組織化されたのは、現在の三菱重工名古屋航空宇宙システム製作所(名航)の前身、1930年代の三菱航空機名古屋製作所だったとされる。三菱重工には、「性能信頼性の優秀と安価であることが世界第一であらねばならぬ」という自負と決意があった。そこで培われた生産技術は戦後になって、自動車や鉄道の技術に広く普及していった。こうした“DNA”を引き継いだ名航の生産技術者たちは、どんな人たちなのか、その仕事は苦楽とは何か。今回はその実像に迫ってみた。

生産技術者の矜持ゆえ、僕らは基本設計にも“口を出す”
自動車よりも幅広い生産技術者の守備範囲

 大江工作部生産技術課のMRJチームは、全体の取りまとめを行うプロジェクトチーム以外に、胴体、全体結合(全結)、主翼にチームが別れています。航空機の胴体を前・中・後に輪切りにしてそれぞれを完成させた後、全結チームがそれを組み上げ、さらに主翼をつけて完成するわけです。私は胴体を担当しています。

 MRJに限らず、当社の航空機生産では基本設計にも、生産技術部門が積極的に関わっています。設計といっても最初は漠然とした“絵”があるだけですから、それをより作りやすい設計図にするために、生技と設計部門が調整を重ねるわけです。前工程と後工程がオーバーラップして密接に協力するというのは、たぶん自動車生産などでも同じことだとは思います。しかし、自動車に比べても、生技が前後工程に関わる範囲はより広いのではないでしょうか。

 と同時に、試作・量産のための生産準備をするのも私たちの仕事です。生産準備は、工場内にスペースを確保するところから始まります。必要な工数を見積もり、より低コストの生産工程を確立する、例えば可能な限り治具を減らすことなども考えますね。部品の孔(あな)位置の精度が高まれば、治具を使って部品の位置決めをしなくても、プラモデルのように間違いなく部品が組み合いますね。そのように、部品を設計し、部品の精度を高めることで、工程を一つ減らせないかということです。

 こうした孔(あな)径などの精度は、公差千分の1mmをめざします。それだけの公差で孔(あな)をあけるためには、どういう治具を使えばいいのか、部品精度をどう高めるか、といったことを、工作部内の板金や機械のエンジニア、設計部門、品質保証部、さらに部品サプライヤーとも徹底的に議論します。そういう意味では、今は会議の時間がとても多いですね。 「公差を厳しく」といっても、単にメールでお願いしてもなかなかやってはくれません。直に会い、その必要性について熱意をこめて訴えることが必要。そういう役回りも私たちにはあります。

伊藤祐二氏
伊藤祐二氏
組立工作部 生産技術課
MRJチーム 主任
名古屋工業大大学院修士課程修了。1999年入社。生まれも育ちも大学も愛知県。実家は北名古屋市。小さいときからよく名古屋空港から飛行機が飛ぶのをみていた。入社来、3年間は民間機、その後6年間は防衛機の生産技術に関わる。MRJチームに配属されたのは2008年の10月から。一貫してずっと“ヒコーキ野郎”である。

「飛行機はラインでは作れない」という常識への挑戦

 旅客機の胴体生産は、中胴、後胴については豊富な経験がありますが、前胴については「YS-11」以来、名航ではやっていません。しかし前胴こそ、他の部分よりも空力的な条件が難しいといわれています。それをどのように組み立てれば精度良く効率的なのか、我々も試行錯誤しているところです。

 前胴は飛行機の先端部分ですから、すぼまった構造をしていますね。作業効率として縦置きしたほうがいいのか、横置きしたほうがいいのか、今は実機と同サイズのモックアップを作って検証をしているところです。こういう作業性は3D画面ではなかなかシミュレーションしきれないものです。
「YS-11」に関わったエンジニアはもうとっくに定年退職されていますが、ときどき私たちの職場に押しかけてきては(笑)、いろいろアドバイスしてくれます。そういう伝統は感じますが、しかし、私たちにとってやはり未知の経験であることはたしかです。

 自動車などと違って、航空機はライン作業でロボットが組み立てるわけではありません。航空機の中が空洞の胴体を私たちは「ドンガラ」と呼んでいますが、その構造組立は何ミクロンという厳しい公差で行います。工場の地盤が揺れるだけでも、ズレが出てきます。さらに、ドンガラの中に組み付ける構成部品が、自動車だったら5万点のところが、航空機の場合は15万〜25万点もあるんです。現在は作業者が“寄ってたかって”それを組み上げます。この艤装工程もなかなかライン作業には馴染まないものです。

 しかし、ボーイング社は「737」という機体では艤装工程をムービングラインで流してやっています。だから私たちにもやれないことはないはずと、生産自動化の研究も重ねています。艤装だけでなくドンガラの構造組立をラインの流れ作業でできるようになれば、これは世界で初めてのことになります。


最先端のエンジニアリング手法と、それに溺れない技術者の経験値

 こういうふうに話すと、自動車やロボットの生産技術者からみたら、「飛行機生産は自動化もできていないのか」と思われがちですが、もちろん設計図は「CATIA V5」の3Dソリッドモデル(体積をもった3次元構造を示すモデリング体系)を、設計と生技が共有するコンカレント・エンジニアリングで行っています。昔のような2Dの設計図はもうありません。他業種の人が想像する以上に、先端を行っている部分もあるんですよ。

 ただ、すべてを先端技術、自動化技術だけに任せきれない部分もあるわけで、そこが飛行機づくりの面白さだと私は思っています。私にはまだ無理ですけれど、先輩技術者たちの中にはソリッドモデルをちらっとみただけで、「これじゃ、作業性が悪い」と指摘したり、工程にかかるコストを瞬時にはじき出すことができる人もいます。それができるようになるのはやはり経験が必要。基本設計から量産組立、飛行試験までのプロセスに何機種も関わることで得られる知恵ですね。

 もちろん、一生の間にかかわれる機種は、デジカメや携帯電話などに比べたらほんのわずかのものですが、一つしかやらないのと、二つやるのとでは全然違う。その意味で、MRJをやれるということは、私にとっては本当によい経験になります。しかも、これは40年ぶりに自分たちの手でまるごと仕上げることのできる飛行機ですからね。それだけに思い入れはあります。いつかMRJが試験飛行をする日、他の仲間と一緒に肩を組んで空を見上げながら、きっと私、涙を流しちゃうと思うんですよね。


ヒューマン・エラーを未然に防ぎ、「墜ちない飛行機」をいかにつくるか
動かして目でみて触って、ブラックボックスを解明する

 名航では各工場が役割を分担しながら飛行機をつくっています。大江、大江西、飛島の各工場で、主翼、胴体、尾翼がつくられます。これらを、小牧南工場で一つの航空機に組み上げ、配管,配線,装備品を取り付け、地上機能試験にて各工場/各工程で作り込んだ品質を確認した上で、飛行試験を行い最終的な機能を確認する。そうしてつくり上げた飛行機を自信を持ってお客様にお渡しするのが小牧南工場の役割です。

 すべての艤装が終わると、それが正しく動くかどうか、地上試験や飛行試験を行います。私はその試験業務を担当しています。さらに、小牧南には現行機の定期点検などを担当する修理チームもあります。FT・フライトチームが行う試験業務は、大きく地上試験と飛行試験にわかれます。地上試験を例に述べると、飛行機の稼働部分──操縦システム、エンジン、補助動力装置(APU)などをすべて地上で操作して正しく動くかどうかをチェックします。電装品にもすべて通電し、信号のアウトプットをチェックします。

 地上試験ですべてOKとなったら、実際に飛行機を飛ばして飛行試験を行います。地上試験では装置を使い、実際の動きをリアルタイムに確認できますが、飛行試験では、昇降舵などの細かい動きは、地上からもパイロット自身も視認することができません。飛行状態やコックピットのメーターや数字を頼りに、動きの精度を把握しなければならない。そういう違いがあります。

 試作機の場合は、部品製造から完成まで約4年かけます。そのうちの過半が地上試験及び飛行試験に費やされます。私は現行の防衛機の試験も行いますが、同時作業で、これから必要になるMRJの飛行試験の計画づくりも担当しています。

 MRJは商用機としての製造コストを考える必要があるので、多くの装備品を外部から購入しています。エンジンもその一つです。それだけに各装備品の中味がブラックボックスで、なかには我々に技術開示されていないものもあります。それをどう検証していくかが重要で、ここが防衛省機の試験とは違うところです。

 MRJのエンジンは、定評のあるプラット&ホイットニー社のものですが、新規開発されたエンジンで世界で初めてMRJに搭載されます。それだけに、エンジンテストの内容は時間をかけ慎重に検討しなければいけないと、今から覚悟しています。

伊藤祐二氏
渡辺秀一氏
小牧南工作部 生産技術課
FT・フライトチーム 主席チーム統括
福井工業高専機械工学科卒。1989年入社。小牧南工場の機体修理課で防衛省機の定期修理を担当、その後、工場整備グループでの設備・器材の手配・維持業務などを経て、2008年より現職。

戦闘機エンジンの爆音に、ものづくりの本能を刺激されて

 機能試験の何よりの面白さは、たんなる構造体を作り上げるのではなく、それを実際に動かして、飛ばすことができるということでしょう。私も、入社後初めて立ち会った航空機のエンジンテストで、“火を入れた”瞬間に低周波の振動が体中に伝わってきたときは、ゾクゾクとしました。イヤーマフをしないと鼓膜が破れてしまうほどの大音響。まさにものづくりを五感で体感できる瞬間です。

 MRJのような新しい機種だと、設計チームと一緒になって試験方法を考えていくことが不可欠です。我々工作は設計の後工程となりますが、実際は最初からものづくりに関わっていく必要があります。例えばジェット旅客機では、着陸時に減速するために逆推力装置(スラストリバーサ)を使います。これは戦闘機にはついていない。我々としても初めての装備品なので、その試験項目や器材をどうするかということを、設計の段階から相談するわけです。


ヒューマン・エラーを発見する最後の砦の番人

 飛行機をつくるというのは、イコール、「墜ちない飛行機につくり込む」ということです。設計・製造・テスト上のツメの甘さや、組立の小さなミスが、飛行機事故に繋がりかねません。そのことは名航の全社員がつねに意識しています。

 ミスにはヒューマン・エラーも含まれます。ボルト1つの取り付け間違い、ナットの締め忘れでも航空機の場合は多くの人命に影響する大事故、大惨事を引き起こしかねません。

 各製造でこうしたヒューマン・エラーを防ぐ努力はされていますが、その関門をすり抜けて出来てしまった飛行機を、最後にテストするのが私たちFT・フライトチームです。単に飛行機が飛ぶというだけでなく、将来にわたっても安全に飛行するという保証を、私たちが与えないといけないわけです。前工程で見逃されていたヒューマン・エラーを、最後のところで私たちが発見する。いわば“最後の砦”。ここで食い止めない限り、飛行安全は保てないという思いで日々の仕事に臨んでいます。

 ヒューマン・エラーを未然に防ぐためには、部品の設計段階から、取り付けミスの起こりにくい設計にしたり、部品の取り違えが起こりえないような艤装手順を考える必要があります。そのための情報を、設計や艤装・電装部門にフィードバックすることも、私たちの重要な役目になります。


【Part3】航空機の生産技術に求められるエンジニアの条件とは

自動車生産技術者や、航空機整備士に熱い視線

 小さなころ、プラモデルやラジコン飛行機をつくるのが趣味だったという技術者は多いだろう。ただ実際に飛行機を作れて、飛ばせる職場となると、日本では限られていた。そんな技術者たちに今、三菱重工から航空機エンジニアが欲しいというニーズが届く。今回は生産技術者に限るが、そこで求められる条件とは何だろうか。

 航空機の整備経験者はとりわけ有力候補だ。もともと飛行機が好きで、この仕事に従事している人が多い。そこでの整備経験はメーカー側の設計や生産技術にも活かせる。「メンテナンスが容易な機体」はこれからの商用機には欠かせない要件の一つだからだ。また、実際にMRJが就航すれば、メーカーによる定期点検という業務も発生する。そこでは整備士としてのスキルが確実に活かせる。ただ同じ修理や定期点検といっても、飛行機は自動車以上に個体差が多い。防衛省機の場合でいえば、戦技訓練等過酷な条件で運用される機体から練習機まで用途は様々で、機体へのダメージが一機、一機異なるという。そうした機体固有の違いや異常に気が付く力量が必要だ。

 そして、対象は何であれ、工場内で工程整備・工程設計を一通り経験したことのある人や、装備品や部品に手で触れてみて、それをつくった他部門や他社のエンジニアの思いを知る、という姿勢がある人。「そうした貪欲な好奇心さえあれば、入社後の教育でスキルを伸ばすことは十分可能だ」と、今回取材に応えてくれた両者は口を揃える。航空機生産技術エンジニアへの道は、意外とあなたの近いところにあるのかもしれない。



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