車輪の再組み立てはやめよう：CADから3Dへのパイプラインをスケールする方法

多くのエンジニアリングチームが同じ壁にぶつかる。CADファイルが山積みになる。レビューのペースが鈍化する。モデルを見る必要がある人はそれを開くことができず、開くことができる人はそれを他の全員のために換算時間がない。

このガイドは、同じ問題を抱えているすべての人を対象としています。3Dエンジニア、デザイナー、開発者、そして彼らをサポートITスタッフ。拡張性の高いCADからリアルタイム3Dへのパイプラインに必要な要素、アドホックなスクリプトや単発の変換がスケールになると機能停止理由、そして本番環境でこの問題を解決した企業の事例を詳しく解説します。

これは、最終的にどのようなツールを選択するにしても、自身のパイプラインを評価するために使用できる実用的なフレームワークです。

このガイドの対象者

3Dエンジニア、デザイナー、開発者の皆様へ：これは、パイプラインが果たすべき役割を技術的に解説したものです。

ITディレクターまたはデータエンジニアリングディレクター：これは、あなたにとって重要なガバナンス、コスト、およびスケール問題を網羅しています。

両グループには共通の目標がある。それは、複雑な3Dデータをサイロ化された状態から解放し、それを必要とする人々の手に、確実かつ繰り返し届けることだ。

第1章：現実とのギャップ ― CADデータがサイロ化される理由

百聞は一見に如かず。チームが実際に構築しているものを3次元でリアルタイムに確認できると、より良い意思決定ができ​​るようになる。設計上の欠陥を早期に発見できる。製品をより早く市場に投入できる。

ほとんどの組織はこのようなやり方で運営されていません。デザイナーやエンジニアは、専門的なCADツールを使って未来の製品をビルド。製品マーケティング担当者から工場長まで、チームの他の全員が平面図や静的のスライドを確認する。Unityはこの断絶を「現実のギャップ」と呼んでいる。つまり、モデルを最もよく理解している人が、しばしばそのギャップを解消できる唯一の人物なのである。

現実との乖離を生み出す具体的なボトルネックは3つあります。

• ツーリング。CAD、PLM、リアルタイムエンジンは、そのままのボックスでは同じ言語で通信することはほとんどない。両者間の引き継ぎのたびに、データ損失や手作業によるリビルドのリスクが生じる。
• 時間。複雑なアセンブリを1つ手作業で変換および最適化するには、数日かかる場合がある。それを数百の組立品と数十の製品ラインで掛け合わせると、未処理案件は相当な量になる可能性がある。
• 専門知識。これらのツール間でデータを移動させる方法を知っているのは、多くの場合、ごく少数の専門家です。彼らが忙しい時や、彼らが席を外すと、パイプラインは彼らと共に停止してしまう。

これらの問題はどれも新しいものではない。変わったのは、それらを無視することの代償だ。製品はより複雑になっている。レビューサイクルはより分散化されており、多くの場合、タイムゾーンや分野をまたいで行われる。そして、 3Dモデルは、その元となったソースファイルと同じ速さで更新されるべきだという期待が、ますます高まっている。

現実とのギャップを埋めるために構築されたパイプラインは、単にファイルを一度換算だけではありません。専門家による監視を必要とせず、組織がどれだけの音量の新しいアセンブリを生産しても、すべての反復処理において正常に機能する必要がある。それが、単発の変換と拡張可能なパイプラインの違いであり、このガイドの残りの部分で説明する内容です。

第2章：3Dパイプラインにおけるスケーラブルとはどういう意味か

CADから3Dへのワークフローはすべてパイプラインと呼ぶのは簡単だ。拡張性のあるものを作るのは難しい。その違いは5つの段階に集約され、それぞれの段階は、毎回人が手作業でやり直すことなく機能する必要がある。

1.摂取する。パイプラインは、設計チームが実際に使用する形式（機械CADツール、BIMパッケージ、点群スキャン、または他のエンジンからエクスポートされたメッシュなど）を何でも受け入れる必要があります。

2.変換する。パラメトリックなCADデータと、ポリゴンであるリアルタイム3Dデータは同じものではなく、どれだけ手作業でクリーンアップしても、大スケールなデータではその違いは変わりません。（第3章でその理由を説明します。）パイプラインはこの翻訳を自動的に行う必要がある。

3.Optimize.RawのCADデータをインポートすると、通常は処理負荷が大きすぎてリアルタイムで実行できません。パイプラインは、人がすべてのファイルを開くことなく、ファイルを最適化する（例：ジオメトリを単純化したり、適切なレベルの詳細度を生成したりする）必要がある。

4.中央集権的に統治する。モデルが変換されたら、誰かがそのモデルを見つけ出し、どのバージョンが最新かを把握し、誰がそれを閲覧または変更できるかを制御できる必要がある。

5.Distribute.完成したアセットは、エンドユーザーが使用しているアプリケーションやデバイスに確実に届く必要があり、ソースファイルが変更された際には自動的に更新されなければなりません。

これらの段階のうち1つはうまく処理できるが、他の段階はうまく処理できないワークフローは、パイプラインとは言えません。これは、手順が少ないボトルネックです。次の章では、これらの各段階で技術的に何が起こるのかを詳しく見ていき、第5章では、このリストをチェックリストに変換して、あなた自身のパイプラインを含め、あらゆるパイプラインを評価するために使用できるようにします。

第3章：CADからリアルタイム3Dへのパイプラインの構造

まず、疑問から始めましょう。なぜ3DエンジンはCADファイルを直接開くことができないのでしょうか？

答えは幾何学です。CADツールは、BRepまたはNURBSと呼ばれることもある、正確なパラメトリック曲面を用いて形状を記述します。その精度こそ、機械エンジニアがミクロン単位で部品を設計するために必要なものだ。しかし、 3Dエンジンはパラメトリック曲面をレンダリングしません。それらはメッシュをレンダリングします。メッシュとは、形状をスピードで正しく見えるほど十分に近似する平面三角形の集合です。一方を他方に変えることは、任意ではない。複雑なデータを3Dエンジンで使用するために最適化することは、あらゆるCADから3Dへのパイプラインが最初に行うべき作業です。

そのステップでは、Rawの形状以上のものを保持する必要がある。有用なパイプラインは以下を保持します。

• 階層構造のおかげで、千個の部品からアセンブリは、千個の部品として組織化された状態を保つことができる。
• 素材や色も、モデルが本来あるべき姿に見えるように配慮されています。
• メタデータにより、下流のチームはモデルを検索、フィルター、およびレポートことができます。

ここではフォーマットの網羅性が重要となる。Unity Asset Transformerは、AutoCAD、CATIA、STEP、IFC、Revit、glTFファイルなど、70種類以上のCAD、BIM、メッシュ、点群形式をサポートしています。これは、エンジニアリングチームが単一のツールだけを使用することは稀であるためです。パイプラインが、CADチームが現在使用しているフォーマットしか処理できない場合、別のチーム、別のサプライヤー、または別の買収によって異なるフォーマットが導入されると、対応が遅れてしまうでしょう。

ジオメトリが変換された後は、通常、リアルタイムで使用できる状態にする前に、より軽量化する必要がある。代表的な最適化手法には以下のようなものがあります。

• 間引きとは、三角形の数を減らす処理のことです。
• リトポロジーとは、複雑なメッシュから簡略化されたメッシュを再構築する技術である。
• 詳細度レベル（LOD）生成機能により、遠くにあるオブジェクトは自動的に低解像度でレンダリングされます。

最後に、パイプラインは完成したアセットを、 ウェブビューアーへのストリーミング配信、 3Dエンジンプロジェクトへのダウンロード、 XRヘッドセットへの送信など、何らかの有用な場所に移動させる必要があります。ソースCADファイルが変更された場合、真にスケーラブルなパイプラインは、この一連の処理全体を自動的に再実行し、モデルを使用しているユーザーに新しいバージョンが準備できたことを通知します。

この章のすべての段階は手動で行うことができ、単一のモデルの場合は多くの場合手動で行われます。問題はスケール反復作業であり、まさにそれが第4章で取り上げられている内容です。

第4章：構築 vs.購入 - 十分なパイプラインがスケールになると破綻する理由

ほとんどのCADから3Dへのパイプラインは、パイプラインとして開始わけではありません。それらはスクリプトとして開始。あるエンジニアは、プレゼンテーションのために1つのモデルを変換する必要があり、一度限りのエクスポートを作成したところ、うまくいった。半年後、そのスクリプトは毎週実行され、誰もすべての例外的なケースを覚えておらず、新しいCADツールが導入されると動作しなくなる。

これは、すべての技術意思決定者が最終的に直面する「自社開発か外部購入か」という問題であり、スケールビルドにおいて実際にどれだけのコストがかかるのかを正直に把握しておくことは重要です。

• 脆さ。手書きのスクリプトは通常、作成者が手元に持っていたCADファイルに基づいて作成される。新しい形状、新しいフォーマット、あるいは通常とは異なる階層構造は、事後的にデバッグのが難しい形でそれらを壊してしまう傾向がある。
• キーパーソンリスクパイプラインの仕組みに関する知識は、多くの場合、1人か2人の頭の中にしか存在しない。それらが利用できない場合、パイプラインは停止する。
• 隠れたメンテナンス費用。新しい CAD バージョン、新しいファイル形式、新しい下流ターゲット (例: ウェブ、 XRヘッドセット、モバイル) はすべて、スクリプトを更新してサポートする必要があるものです。それは、期限が過ぎるまで予算項目として計上されないエンジニアリング時間だ。
• 唯一の真実の情報ソースは存在しない。アセット管理が一元化されていないと、異なるチームが同じモデルの異なる、わずかに同期のずれのあるコピーをそれぞれ持つことになってしまいます。

だからといって、自分で作ることが常に間違っているというわけではない。限定的で安定したユースケースであれば、スクリプトを使うのがまさに適切なエンジニアリングレベルと言えるでしょう。リスクは特に、製品ラインの増加、フォーマットの増加、アクセスを必要とするチームの増加、デザイン変更の頻度の増加など、音量が増加するにつれて顕著になります。

その時点で、専用に構築されたパイプラインにとって真の競合相手となるのは、根本的なアーキテクチャが実際にスケール可能かどうかを立ち止まって問うのではなく、既存のものにパッチを当て続ける誘惑である。次の章で説明する評価基準は、ベンダー製品、自社開発システム、あるいはその両方を組み合わせたシステムを評価する場合でも、客観的な判断を下すのにヘルプように設計されています。

第5章：技術意思決定者向け評価チェックリスト

自社開発であろうとベンダーから購入であろうと、評価対象となるパイプラインの種類に関わらず、同じ質問が当てはまります。このチェックリストを使って、選択肢を公平に比較​​検討しましょう。

フォーマットのカバー範囲

• ネイティブでサポートいるCAD、BIM、メッシュ、点群フォーマットはいくつありますか？
• インポート時に階層構造、マテリアル、メタデータ、アニメーションは保持されますか、それともRawのジオメトリのみが保持されますか？

自動化の深度

• 数百ものファイルを、人が一つずつ開くことなく一括処理できますか？
• チームがスクリプトたり拡張したりできるように、 APIやSDKが公開されていますか？それとも、固定された一連の手動手順に限定されるのでしょうか？
• ソースファイルが変更された際に、それを検知して自動的に再実行することはできますか？

ガバナンスとアクセス制御

• 役割ベースのアクセス制御にサポートますか？つまり、貢献者、レビュー担当者、閲覧者はそれぞれ、自分に許可された情報のみを閲覧・実行できるようになっていますか？
• 複製情報が拡散していくのを防ぐため、チーム間で単一の正しい情報を維持することを強制できるだろうか？

Deploymentの柔軟性

• 標準的なマルチテナントクラウド環境で動作可能ですか？また、データを自社のインフラストラクチャ内に保持する必要があるチーム向けに、仮想プライベートクラウドやオンプレミス環境にデプロイすることは可能ですか？
• 貴社のITチームが既に利用しているID管理システムやアクセス管理システムと連携できますか？

既存ツールとの統合

• CADパッケージだけでなく、 Blender、 Maya、PhotoshopなどのCAD以外のコンテンツ作成ツールなど、チームが既に利用しているデザインツールとも連携できますか？
• それは既存のバージョン管理ワークフローに適合しますか、それとも既存のワークフローを放棄する必要がありますか？

総所有コスト

• 料金はシート単位、利用単位、それとも定額のプラットフォーム料金ですか？また、チームやアセットライブラリの規模が拡大するにつれて、料金スケールはどのように変化しますか？
• パイプラインが稼働を開始した後の維持管理にかかる実際のエンジニアリングコストはどれくらいなのか？（建設費用だけでなく）

全ての項目で完璧な評価を得られるツールは存在しない。このチェックリストの目的は、完璧な答えを見つけることではありません。それは、受け入れるギャップが、事業にとって既に負荷がかかっているパイプラインの後で発見されたギャップではなく、自ら選択したギャップであることを確認するためです。

第6章：現場からの証拠

枠組みは有用だが、証拠と組み合わせた方が信頼性が高まる。ここでは、異なる業界に属する3つの組織が、同じ根本的な問題にどのように取り組んだかを紹介します。

Autoliv

世界最大の自動車安全部品サプライヤーであるオートリブは、複雑な安全製品を、静的図面よりもインタラクティブな方法で顧客に紹介する必要があった。AutolivはUnity Asset Transformerを使用してCADデータの転送と最適化を自動化することで、製品1つあたりの処理時間を4日から6時間に短縮しました。これは一度限りの勝利ではなく、オートリブが市場に投入するすべての新製品において、継続的に得られる優位性である。

BMW グループ

BMWグループは、同じ問題の別の形態をはるかに大規模なスケールで直面していた。それは、膨大なグローバル3Dアセットライブラリ全体にわたるバージョン管理の問題、一貫性のないファイル形式、そしてコラボレーションにおける摩擦係数。BMWは、 Unity Asset Managerを基盤とした3Dアセット管理プラットフォーム「 3D Mine」を構築し、社内のデザイン、エンジニアリング、マーケティングチームが3Dコンテンツを保存、検索、共同作業する方法を標準化しました。

詳細は異なるものの、それぞれの事例の形状は同じである。拡張性の高いパイプラインによって技術的なボトルネックがルーチン化された再現可能なインフラストラクチャへと変化し、各組織は節約できた時間、滞りなく業務を進められたチーム、あるいは関与したステークホルダーといった面での違いを測定した。

第7章：企業スケールでのガバナンスとセキュリティ

迅速に進展するものの知的財産が漏洩するようなパイプラインは、実際には問題を解決しているのではなく、単に抱えるリスクの種類を変えているに過ぎない。技術系の購買担当者にとって、ガバナンスは通常、スピードと同じくらい重要です。

最も重要視される傾向にあるのは以下の3つの分野です。

役割ベースのアクセス制御。3Dアセットに触れるすべての人に、同じレベルのアクセス権限が必要なわけではありません。実用的なシステムでは、プロジェクト全体を管理する管理者、アップロードや編集を行う貢献者、下流の作業でアセットを使用する利用者、そして閲覧するだけでよい閲覧者を区別します。組織レベルとプロジェクトレベルの両方で、この粒度を適切に設定することで、「簡単な共有」が「実際にはアクセス制御が全く行われない」というよくある失敗パターンを防ぐことができます。

Deployment制御。一部の組織は、 3Dアセットを安全なマルチテナントクラウドに保存することに抵抗がない。その他、特に規制産業や機密性の高い知的財産を扱う企業は、自社が管理するインフラ内にデータを留めておく必要がある。企業向けに構築されたパイプラインは、デフォルトで安全なクラウドストレージを提供するとともに、必要に応じてAWSやAzureなどのインフラストラクチャ上に展開される仮想プライベートクラウドまたはオンプレミスオプションも提供すべきである。

IDインテグレーション。アクセス制御の有効性は、その背後にある認証システムの有効性に左右される。エンタープライズグレードのパイプラインは、ユーザーアカウントと権限を別個に並行して維持するのではなく、組織が既に運用しているIDおよびアクセス管理（IAM）システムと統合する必要があります。

これは、パイプラインが企業の実際の製品設計をスケールに扱うようになった瞬間から、譲ることのできない基盤となるものです。

第8章：あなた自身のパイプラインのためのロードマップ

Unityのエンタープライズ向けガイドラインには、このアーキテクチャを構築する1つの方法が説明されています。アセットトランスフォーマーは取り込みと最適化をハンドル、アセットマネージャーは生成されたアセットを一元管理し、パイプラインオートメーションはシーケンス全体を大スケールにオーケストレーションします。これらすべてが連携して、 Unityが3Dデータエンジンと呼ぶものを構成します。それは一つの参照アーキテクチャであって、唯一のものではありません。第5章のチェックリストを見れば、それが、あるいは他のどのオプションが、実際に組織のニーズに合致しているかが分かります。

第9章：次にすべきこと

拡張性の高いCADからリアルタイム3Dへのパイプラインは、たった一日で構築できるものではありませんが、最初のステップは小さなものです。第5章のチェックリストに照らし合わせて現在のプロセスを実行し、どこにギャップがあるかを確認してください。

そこから、具体的な次のステップをいくつかご紹介します。

• Unity Asset TransformerとUnity Asset Managerの技術ドキュメントを参照して、第3章の各段階が具体的な実装にどのように対応しマップいるかを確認してください。 to see how the stages in Chapter 3 map to a specific implementation.
• Unity Industryの無料トライアルを開始して、ご自身のCADファイルを使ってワークフローをテストしてみてください。 to test the workflow against your own CAD files.
• 組織内で複数のチームにわたる展開計画や仮想プライベートクラウドの導入計画が必要な場合は、 Unityの担当者にご相談ください。

どのような方法を選択するにせよ、目標は変わりません。それは、 3Dデータをビルド人々と、そのデータを見る必要のあるすべての人々の間の現実のギャップを埋めることです。