モデル開発を加速するシミュレーションはマルチフィジックスの時代へ…アンシス・フォーラム2019

ANSYS CTO プリス・バナジー氏
エンジン/トランスミッション、タイヤ、サスペンションなど自動車の基本的なコンポーネントのイノベーションは、じつは近年あまり起きていない。しかし、毎年のように発表される車両、製品は確実に前のモデルよりなんらかの性能が上がっている。

内燃機関の熱効率の改善は止まらないし、タイヤのグリップ性能や耐摩耗性能、騒音性能の指標はたいていの新製品の数値はよくなっている。サスペンションやトランスミッションも同様で、電子制御技術と相まって、これらの機構部品や構造の進化が続いている。

製品や技術としては、いわば枯れた部類に入る自動車だが、このような技術革新が続くことに、人間の能力の可能性を感じるわけだが、この背景には、じつは最新のシミュレーション技術を駆使した新しい設計プロセス、モデル開発という技術がある。モデル開発は、製品や技術の開発時の設計およびプロトタイプにおいて、近年のコンピュータ技術を駆使した3Dシミュレーションを活用し、開発期間の短縮とコスト削減を実現する技術とされる。

もちろん、設計の要所要所では、プロトタイプや実物でのテストや検証が欠かせないが、間の試行錯誤をコンピュータ上で行えば、時間とコストの大幅な削減が期待できる。逆にいえば、シミュレーションがそれだけ高度かつ高速になり、より現実に近い形のでシミュレーションが可能になったということだ。

モデル開発は、電動化技術や自動運転、各種ADAS技術でも同様に適用されている。自動運転において、AIの学習フェーズ、チューニングしたAIモデルの検証は、高度なシミュレーターがなければ、ひたすら走行を繰り返してデータを集める必要がある。

現在、シミュレーション技術は設計やプロトタイピング以外の領域に広がろうとしている。

「例えば自動車業界において、各メーカーのエンジニアのうち、シミュレーション技術を活用しているのはわずか5%。これをマルチフィジックスシミュレーションによって、製品の企画段階から、設計、テスト、製造、保守・運用まですべてのエンジニアが活用する環境を目指す」

と発言するのは、ANSYSのCTO プリス・バナジー氏だ。ANSYSは、建築物や機構の構造シミュレーションから始まったCAEに特化した会社だ。創業は50年前だが、構造シミュレーションの他、流体、電磁界(電子回路シミュレーション)、光学、半導体(チップの温度や消費電力のシミュレーション)、ミッションクリティカルソフトウェア、さらに素材や材料のシミュレーション技術まで手掛けている。

同社は、これらの多様なシミュレーションのソルバー、ツール、ライブラリを共通プラットフォーム化し、各社に提供するという。プラットフォームはオープンなので、自社ソルバー以外、サードパーティのソルバーやツールも利用可能なものだという。プラットフォーム上のサービスは、クラウドのマイクロサービスとして実装される。クラウドはMicrosoft Azureを利用しているが、近い将来Amazon AWSでも利用可能になる。また、クライアントが希望すれば、オンプレミスに同様なプラットフォームを構築することもできる。

ビジネスモデルはクラウドでのサービス提供もあるが、自動車業界に向けてはとくに戦略パートナーとして、OEMやサプライヤーと共同プロジェクトの形でかかわる形態を重視しているという。

すでにBMWとは自動運転のためのシミュレーションツールチェーンを共同で開発し、スバルとは、HEVの開発における各種ECUソフトウェア開発の自動化を進めている。

同社のプラットフォームは、多様なシミュレーションソルバー、ツールを統合的に使うことができるという特徴も持つ。パーツやモジュールごとにシミュレーションするだけでなく、これらを組み合わせたコンポーネントや製品のシミュレーションを、さまざまな事象の積み上げで行える可能性がでる。たとえば、エンジン設計ならば、バルブやピストン他の機構的なシミュレーションと燃焼室内の混合気・排気の流体シミュレーション、さらに素材や材料の特性変化のシミュレーションを組み合わせるといった応用が期待できる。

ANSYSでは、製品開発サイクルのすべてのプロセスにシミュレーションを適用したいとしている。製品の企画段階はBIや統計的なシミュレーション技法によって、市場予測やトレンド分析を行う。生産技術の開発においてもシミュレーションは有効だ。量産技術やラインの開発、改善はもとより、オペレーションのシミュレーションもある。製品の保守・運用では、故障予測、予防整備への応用が考えられる。

通常、シミュレーションは、複雑な計算、大量の計算を必要とするため、設計の一部の段階でしか使うことがなかった。ANSYSは、プラットフォーム化とクラウド化によって、シミュレーションリソースの柔軟性を高めることで、適用するプロセスを拡大できるとする。

(レスポンス 中尾真二)

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