～高性能＝正解ではない！設計判断に必要な視点～
機械設計の現場で必ず直面するテーマが、「コストと性能のバランス」です。
高性能な部品や構造を追い求めれば製品の品質は上がりますが、その分コストも跳ね上がります。
一方、コストを抑えようとすれば、どこかで性能に折り合いをつけなければなりません。
この記事では、「高性能 vs 低コスト」という典型的なトレードオフについて、初心者でも理解しやすいように事例を交えて解説していきます。
高性能にすると、なぜコストが上がるのか？
「高性能」と聞くと、つい魅力的に感じますよね。たしかに、高性能＝高品質＝良い設計、と考えがちです。
しかし、以下のような要素を取り入れると、必然的にコストは増加します。
高精度な加工
部品の寸法精度を±0.01mmのように厳しく設定すると、高度な加工技術や精密な測定機器が必要になります。
加工時間もかかるため、1個あたりの加工費が大幅に上昇します。
高性能な材料
例えば、鋼材（SS400）に比べて、ステンレス（SUS304）は耐食性が高く強度もありますが、材料単価も加工難度も高くなります。
また、チタンやCFRPのような特殊材料はさらに高価で、取り扱いにも注意が必要です。
複雑な構造
強度を稼ぐために中空構造やリブを設けたり、組立精度を向上させるためのジグ設計を追加したりすると、設計工数も製造工数も増加します。
一方で、コストを下げると何が起きる？
コストを抑える設計も、もちろん可能です。量産性やコスト効率を重視した設計は、製造業の現場でとても重要な考え方です。
しかし、その分以下のような性能面の「割り切り」が必要になります。
加工公差を緩めると組立性や動作精度が落ちる
±0.5mmの公差なら加工費は安く済みますが、組立時にガタつきが出たり、性能が安定しないことがあります。
材料を安価なものにすると耐久性や耐食性が落ちる
SS400のような汎用鋼材は安価で加工もしやすいですが、耐食性に劣り、屋外や腐食環境では不向きです。
構造を単純化すると剛性や安全率が低下する
強度を保つためのリブや補強がなければ、荷重に対して変形しやすくなり、安全率を確保できなくなる場合もあります。
実例で考える！コストと性能のバランス取り
ここでは、設計現場でよくあるケースをいくつか見てみましょう。
【事例①】SUS304かSS400か？
- SUS304： 高価、耐食性○、強度○
- SS400： 安価、耐食性×、強度△
▶ 用途が屋内で一時的に使う治具なら、SS400でも十分です。
▶ 食品機械や屋外構造物であれば、腐食リスクを避けるためSUS304が妥当。
👉 使う環境に応じて、性能をどこまで求めるかが判断基準になります。
【事例②】アルミ vs 鉄材
- アルミ（A5052など）： 軽い、加工性◎、腐食に強いが高価
- 鉄材（SS400など）： 重い、安価、強度○、錆びやすい
▶ 可搬装置や重量制限のある構造にはアルミ
▶ 据え置き型や屋内用には鉄材で十分な場合も
【事例③】表面処理：アルマイト vs 無処理
- アルマイト： 耐摩耗・耐腐食○、外観◎、でもコスト↑
- 無処理： 加工そのまま、コスト↓、でも耐久性△
▶ 外観・耐久性が必要な場合はアルマイト
▶ 試作や一時使用なら無処理でも可
【事例④】±0.01mmの公差は必要か？
たとえば回転シャフトと軸受のはめあいで、「どうしても高精度が必要」と思いがちですが…
▶ 実際は±0.05mmでも機能に支障がないなら、それで十分です。
▶ 公差が厳しすぎると、加工費が数倍になることも珍しくありません。
👉 機能に対して“本当に必要な精度”を見極めることがコスト削減のカギです。
【事例⑤】歯車製作方法：モジュール切削 vs 標準品購入
- 切削製作： 特注対応可、でも時間＆コスト↑
- 標準品： すぐ手配可能、安価、設計制限あり
▶ 標準品で済むなら必ずそちらを優先
▶ 特注は「やむを得ない場合」だけに
【事例⑥】直動ブッシュの種類選定：リニアブッシュ or 無給油ブッシュ
- リニアブッシュ： 高価、低摩擦、高精度、メンテナンス少
- 無給油ブッシュ： 安価、摩擦大、低速回転向き、給油不要
▶ 高速回転・高精度が必要な箇所にはリニアブッシュを採用
▶ 低速・簡易構造には無給油ブッシュでコスト削減可能
【事例⑦】モーター：汎用ACモーター vs サーボモーター
- ACモーター： 安価、単純駆動に向く
- サーボモーター： 高精度制御・位置決め可、でも高価＋制御装置も必要
▶ 単純回転でOKな搬送機にはACモーター
▶ 高精度な加工機にはサーボが必須
【事例⑧】カバー素材：アクリル vs ポリカーボネート
- アクリル： 安価・透明性◎、でも衝撃に弱い
- ポリカ： 衝撃◎・耐熱性○、でも高価・若干曇り気味
▶ 軽衝撃＆コスト重視であればアクリル
▶ 衝撃が懸念される場所ではポリカを選定
【事例⑨】エンコーダ：インクリメンタル vs アブソリュート
- インクリメンタル： 安価・軽量、でも原点復帰が必要
- アブソリュート： 高機能・原点不要、でも高価
▶ 簡易な位置検出ならインクリメンタル
▶ 再起動時の原点復帰が面倒ならアブソリュートを選定
【事例⑩】溶接 vs ボルト締結
- 溶接構造： 一体化で剛性○、でも再整備×・歪み注意
- ボルト構造： 分解・調整○、でも部品点数増・コスト↑
▶ 一度組めばOKな構造には溶接でコスト抑制
▶ メンテ性が求められる場合はボルト固定が無難
設計段階で意識したい「判断ポイント」
コストと性能のバランスをうまく取るためには、設計時点で以下のポイントを整理しておくことが大切です。
1. 【製品の使用目的】
- 長期間使うのか？短期間か？
- 過酷な環境で使うか？室内か？
👉 使用条件が厳しければ高性能寄り、条件が緩ければコスト寄りでOK。
2. 【重要度の高い部分と、そうでない部分の区別】
- 高精度・高剛性が必要なのは「主要部品」のみ。
- 外装カバーやベースなどは簡易構造でも問題ない場合が多い。
👉 「どこにお金をかけるか」のメリハリが設計の質を決める。
3. 【加工・組立のしやすさ】
- 部品点数が多いとコストも手間も増える。
- 複雑な加工形状や組立工程は避けることでコスト削減につながる。
👉 設計時に生産・組立側の目線も取り入れることが重要。
まとめ：コストと性能に「正解」はない。最適解を選ぼう
機械設計における「高性能 vs 低コスト」というトレードオフは、避けて通れないテーマです。
高性能を追い求めすぎれば、コストが跳ね上がり、採算が取れない製品になります。
逆にコストばかり優先すると、品質が確保できず、信頼を失うことにもつながります。
だからこそ重要なのは、目的・使用条件・重要度などに応じて、バランスの取れた「最適な設計」を導き出すことです。
初心者の方も、「何を重視するのか？」「本当にその性能が必要なのか？」といった視点で、ぜひトレードオフを意識した設計判断をしてみてください。
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