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設計

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設計（せっけい、英: design）とは、建築物や工業製品等といったシステムの具現化のため、必要とする機能を検討するなどの準備であり、その成果物としては仕様書や設計図・設計書等、場合によっては模型などを作ることもある。

概説

時間的なものとしては、製作開始時期・供用開始時期・想定使用期間・量産品の場合の製作継続期間などがある。機能的なものとしては、使用目的・体積・面積・質量などがある。社会的な状況・環境としては、法的規制・地球環境などがある。試作は、仕様の検討のための手段であり、納得または合意するまで試作を繰り返す。使用できる資源の組み合わせは多くある。ライフサイクルコスト（生涯費用）：調達可能な金額であるか。また、保守、廃棄を含めて、一番安く済む手法であるか。機械・器具・部品など：製作開始までに調達可能であるか。量産品の場合の製作継続期間中に途切れることなく調達可能であるか。保守：想定使用期間の間、保守に必要な部品・器具・作業員などが確保できるか。製造・試験・保守・廃棄作業を考えると、使用できる組み合わせが少ないことがある。

設計に使用される手法として、ウォーターフォールモデル、プロトタイプモデル、スパイラルモデル、コンカレントエンジニアリング、実験計画法、などがある。

広義には社会的な機構・組織・制度、機械・器具などを組み合わせて、特定の目的を達成するためのシステムを作り上げる知的作業を指す。カタカナ語のデザインは、形状、表面の設計に限定して用いることがある。設計という言葉は主に工学の分野で用いている。

設計は、その場で手に入るものを寄せ集め、それらを部品として何が作れるか試行錯誤しながら物を作る「ブリコラージュ」とは対照的なもので、理論や設計図に基づいて物を調達し、新しい物を作ることである。

設計の種類としては、建築設計、建築構造設計、建築設備設計、庭園設計、景観設計、都市設計、換地設計、造成設計、工程設計、信頼性設計、ソフトウェア設計、音響設計、CPU設計、損傷許容設計、データベース設計、トップダウン設計とボトムアップ設計、フォールトトレラント設計、熱設計、耐震設計、回路設計、集積回路設計、人生設計、医薬品設計、オブジェクト指向分析設計、フォールトトレラント設計、光学設計・レンズ設計、物質設計、コンクリート工や骨材での配合設計、クロック同期設計、ユーザー中心設計、ユーザインタフェース設計、損傷許容設計、クリーンルーム設計、色彩設計、図書設計、コンピュータ支援設計、ドメイン駆動設計、契約による設計、システムレベル設計、オープン設計、 樹脂設計、金型設計、などがある。

企業の名称では、日建設計、日本設計、山下設計、アイダ設計、東電設計、永田音響設計、松田平田設計、沖電設計、大神設計、日立建設設計、オフィス設計、ビーム計画設計、北電総合設計、オリジナル設計、宮建築設計、丹下都市建築設計、レイモンド綜合設計、京洛景観設計研究室、 などがある。

設計論

設計の思想（アーキテクチャ）としては各分野で確立し、戦時設計、土木設計論、軍用機の設計思想、建築設計論、生活の設計、総合設計制度、DI、アーキテクチャ/設計(コンピュータ・アーキテクチャ)、創造的設計論、知的設計論、飛行機設計論、ゴルフ設計論、オブジェクト指向分析・設計論、JavaとC++の比較#設計思想、RISC#RISC設計思想、旅客機#設計思想、新JIS配列#設計思想、Vi#設計思想、Scribes#設計思想、迫撃砲#優れた設計思想、オフィスコンピュータ#構造・設計思想、 などがある。

標準設計

設計施工の合理化、能率化ならびに経費の低減を目的として設計目的物を対象に作成し、出版している標準設計に記載されている設計仕様を指す。飛行機や鉄道などの乗物、オシロスコープ、など、さまざまな分野で定められている。

A-trainは、日立製作所で開発した標準設計型通勤電車である。

国土交通省が発行しているものでは、土木構造物の詳細設計段階の図面としての活用はもちろんのこと、概略設計時の資料作成や概算予算の算定のための計画段階で用いられることが目的で、施設別に作成されている。

ほかにも各事業者、企業内部で定める標準設計もある。

団地では吉武泰水らが1951年に「公営住宅標準設計」を示したものが有名である。

昭和30年の日本住宅公団発足当時、団地の標準設計を謳った「団地計画設計標準」が公団本所主導でまとめられた。これは団地設計者に対し守るべき最低限のルールを述べたもので、設計ツールとしての効用はなかったが公団には団地設計に対するマニュアルは存在せず、それまでは建設省による配置計画の技法が唯一のテキストであった。なお、団地設計要領はその後、第7次案が昭和36年に提言されたものの、(案)から正式に設計要領となったのは昭和51年10月のことであった。

不特定多数の需要者に大量に住宅を供給する必要がある場合に、設計を標準化してプロジェクトごとの設計作業を最小化するために採用されたのも標準設計である。一般には、nDKといった略称で理解されている住宅タイプである。

公営住宅や公団住宅に共通する標準設計は1970年に中高層プレハブ住宅統一要項としてまとめられ、SPH (Standard of Public Housing)と呼ばれている。

その後、需要の変化に伴って抜本的な改善がなされ、各団地の個別的条件に応じて、適正な計画と合理的な生産を導き出すための標準化された空間構成手法、すなわち、 設計ルールへと発展されていった。

IBM 3340直接アクセス記憶装置で有名なウィンチェスター方式は、ディスク製造業界の標準設計となった。

設計の過程

人工衛星や宇宙船、宇宙ステーション、探査機、宇宙望遠鏡など、宇宙関連モノの開発は次のようにいくつかのフェーズに分かれている。概念設計フェーズ（プロジェクト発足時には終了）、予備設計フェーズ、基本設計フェーズ、詳細設計フェーズ、維持設計フェーズ等となっている。他にモックアップ設計を必要とする場合もある。

各フェーズの終了時には、設計審査会 (Design_review) [1]と呼ばれる検査確認があり、設計におかしなところはないか、試験データに異常はないか、次のフェーズに進んでも問題はないかを厳しく審査される[2]。

人工衛星などの維持設計とは、人工衛星が宇宙空間でミッションを続けられるように、運用中も性能や機能を維持・管理し続けるための設計プロセスおよび考え方である。

ロケットエンジンやジェットエンジンなどは、初期研究/研究→概念設計、開発研究/予備設計、開発/基本設計→詳細設計→維持設計、運用の4つのフェーズに分かれている。

ソフトウェア開発方法論では、例えばICONIX#ICONIXプロセスの概要のように、4つのマイルストーンに分割され進められる。

建築や造園・ランドスケープの景観設計などでは、基本構想/基本計画、基本設計（Functional DesignもしくはBasic Design） 実施設計という段階を経る。

米国の標準的な設計プロセスは、SD (Schematic Design：基本設計）、DD (Design Development：設計詳細化・基本設計の深化 、CDs (Construction Documents：実施設計・施工図書＜工事発注・確認申請用＞）、CA (Contract Administration：工事監理）と、以上の4段階で呼ばれている。

予備設計

予備設計（Preliminary Design）は以降のハイレベル設計（high-level design）に対して、FEED：Front-End Engineering Design（en:Front-end loading、場合によっては基本設計に位置づけられる）とも称される段階で、設計構想と詳細設計の間のギャップを埋めるものであり、特にアイデア出しの段階で達成された概念化のレベルが、完全な評価には不十分な場合に重要となる。したがって、この段階ではシステム全体の構成が定義され、プロジェクトの概略図 (Schematic) 、ダイアグラムおよびレイアウトが、初期のプロジェクト構成を示すことになる（ただしこれは分野、業界、製品によって大きく異なる）。詳細設計や最適化の過程では、作成される部品のパラメータの変化があるが、予備設計では、プロジェクトを構築するための一般的な枠組みの作成に重点が置かれている[3]。

ベンジャミン・S.ブランチャードとウォルター・J.ファブリッキーは、これを次のように説明している。 「概念設計のきっかけとなる『何』は、実現可能な概念設計案に対して行われる評価作業を通じて『どのように』を生み出します。次に、割り当てられた要件を通じて、これらの『どのように』が、予備設計に取り込まれる。そこでそれらは『何を』となり、このより低いレベルでの『どのように』に対処するために、予備設計を推進するのである。」[4]

宇宙関連モノや航空機やそのエンジン、揚陸艦や巡洋艦、フリーゲートは基礎設計と予備設計が必要となる。その他にも、オペレーティングシステムや電子計算機、砲撃砲弾、軍用ソナー、戦術情報処理装置、レーダーなどの軍事装備、の設計にも実施される。

土木施設・構造物などは公共事業用に国の当該組織や自治体など公共団体等が利用する『土木設計業務等共通仕様書』に各発注者別で予備設計と詳細設計を業務として定めており、予備設計で概略数量計算書、概算工事費等の作成を、詳細設計で設計計算書、工種別数量計算書の作成を謳っている。

公共事業、インフラストラクチャーとなる土木施設はいきなり細かい図面つまり詳細設計を進めてしまうと後になって、やはりルートを変更する、高架ではなく地下化にする、となった場合に、莫大な時間と費用が無駄となる。そのため、まずは予備設計で選択肢を絞りそして概算で事業予算をつかみ、必要となるなら基本設計を設けて骨組みを固めて概算工事費を抑え、最後に詳細設計で肉付けをし、実施設計に仕上げる、というように段階を踏み、リスクを減らしながら進める仕組みになっている。

基本設計と実施設計

建築設計の場合、段階的に基本設計と実施設計という設計区分がある。 のように、国土交通省告示第十五号で、基本設計と実施設計の標準業務が示されている。

実施設計は、にあるとおり、基本設計にもとづき、建物の構造や設備の詳細などをつめていき、設計図（実施設計図）や仕様書作成の他、建築確認申請手続きの実施、設計図書を建主の代理で施工者に提示し、説明し、質問などに応える他、見積金額が妥当かを確認し、適切な施工者を選定するため整理し、建主に助言・進言する業務までになる。

造船においても、中型以上の鋼鉄船の場合、基本設計と詳細設計という段階を踏む。詳細は、造船#基本設計・受注と造船#詳細設計を参照。

土木施設では、予備設計と詳細設計を事実上の基本設計として業務を進めるが、宇都宮ライトレール宇都宮芳賀ライトレール線の西側延伸におけるプロポーザルでは、方針を決める予備設計と、仕様を固める基本設計の業務を、道路、高架、駅前広場など対象となる施設の熟度や特性に合わせて組み合わせ、設計業務が発注されていた。段階による設計の呼び名と役割で、一般的なインフラ整備や公共事業における設計の進捗ステップと宇都宮ライトレールの業務との比較は、以下のようになる[5][6]。

設計フェーズ-目的と主な内容／宇都宮ライトレールでの例[5][6]

  1. 予備設計（概略設計・比較検討）- 複数のルート案や構造案を比較し、最適な方針を決定する段階。現地調査をベースに、実現可能性やコストを評価／高架構造や平面交差点について、どのような構造・形にするのが最適か比較検討する。
  2. 基本設計（全体像の決定）- 予備設計で決まった方針を基に、事業全体の「仕様・規模・配置」を確定させる段階。関係機関との協議や、事業費の算出基準になる／軌道の具体的な配置、トランジットセンターや運営施設の具体的な規模・機能を固める。
  3. 詳細設計（工事のための設計）- 基本設計をさらに具体化し、実際に「工事ができる図面」を作る最終段階。材料の数量や、施工手順まで細かく決める／工事発注や現場での施工に直接使用する、詳細な構造図や配筋図を作成する。

設計士

  • 日本の建設に関する資格や日本の建築に関する資格には宅地造成設計士、インテリア設計士があり、インテリアデザインの関連協会には大阪府インテリア設計士協会などがある。 呉市木造住宅耐震改修助成事業では改修設計士を定めている。農業土木コンサルタント関連資格に上級農業集落排水計画設計士、農業集落排水計画設計士などがある。鳥海修などの書体設計士という職能も存在する。
  • アメリカ・シービーのEAはEngineering Aid、測量・設計士官の意味である。
  • 中国・台湾ではフラワーデザイナーを花芸設計士という。
  • 建築士とは全く違う。建築士はあくまで建築に関する設計だけでなくその他建築に関する事業全般従事のための国家資格の名称

設計士または設計士であった人物

その他関連

脚注

出典

  • Ertas, A. & Jones, J., ed. (1996), The Engineering Design Process. 2nd ed., New York, N.Y., John Wiley & Sons, Inc. 
  • Benjamin Blanchard, Wolter Fabrycky, ed. (2010), Systems Engineering and Analysis, Prentice Hall International Series in Industrial & Systems Engineering, Pearson 
  • 宇都宮浄人 編『地域再生の戦略―「交通まちづくり」というアプローチ』ちくま新書、2010年。 
  • 宇都宮浄人・柴山多佳児 編『持続可能な交通まちづくり―欧州の実践に学ぶ』ちくま新書、2024年。 

関連項目