2019年9月20日、ダッソー・システムズは熱流体や電磁界などの現象をコンピューター上でシミュレーションするソリューション「SIMULIA」についての最新動向について記者向け説明会を開いた。会見ではダッソー・システムズ・SIMULIA事業部長の石川和仁氏(トップ画像)が登壇し、「SIMULIA」の基本方針と、ビジネスにおけるシミュレーション活用例に関する説明を行った。
「SIMULIA」の基本方針
ダッソー・システムズの石川氏は、まずは基本的なSIMULIAの方針について述べた。
あらゆる物理現象をデジタルで再現する
石川市によれば「SIMULIA」の基本方針は「世界のあらゆる物理現象をコンピューター上で再現し、設計開発に役立てるとともに生活に貢献していく」ことだという。
「今までの「SIMULIA」の機能では機械構造的なシミュレーションが多かったが、新しいビジネスを開拓していくには新たな技術が必要になる」と石川氏は説明した上で、ソフトウェア買収を続けてきたことで「SIMULIA」が適用できる分野が増えてきたことを述べた。
その1つの例として挙がったのは、航空業界でのシミュレーションである。機体構造のシミュレーション、飛行中に物体が当たった時のシミュレーション、ランディングギアに関しての機構的なシミュレーション、空力抵抗のシミュレーション、機体が発する騒音のシミュレーション、タッチパネルから発する電磁波のシミュレーション、雷が飛行機に当たった時の機体への影響など、航空機１機の製造でも多くの現象をシミュレーションできることを石川氏は紹介した。
３つのキーファクター
続いて石川氏は「SIMULIA」の技術を適用する上で、以下のような三つの大きなキーファクターがあることを述べた。
(1)最先端のシミュレーションツール
(2)「3DEXPERIENCEプラットフォーム」による協調設計
(3)「Inustry Process Experience」の提供
(1)の最先端のシミュレーションツールについて、石川氏は「実際の適用分野に対して実用的に使えるか、というのが非常に重要」と述べた上で、特に重要視する３つの要素を提示する。
１つは高速であること。「例えば熱流体に「PowerFLOW」「XFlow」というソフトウェアでは先ほど航空機におけるシミュレーションのような複雑な計算・大規模な計算を高速に実行することができる」というように、「SIMULIA」の計算スピードが非常に早く、実際の問題に対応できることを石川氏は強調した。
２つ目は高精度。「例えば「Simpack」のソフトウェアは高周波のノイズの計算に定評がある」と石川氏は「SIMULIA」が精度の高さを評価されていることを述べた。
３つ目はロバスト性、つまり安定して計算結果が得られるという事。石川氏は「熱流体の解析には格子ボルツマン法の最先端のソフトウェアを使っており、大規模な計算、例えば航空機１機の熱気流計算を、しかも非定常状態で行うことができる」と例を挙げつつ、「SIMULIA」が最新のソフトウェアを導入することで、計算の収束性が良いことを解説した。
(2)のプラットフォームでの協調設計については「ダッソー・システムズ全体として従来のファイルベースではなく、プラットフォームで一元管理することによって設計に必要な時間を短縮し、設計者・解析者など、様々な人たちの間でのコラボレーションを実現していく」ことを石川氏は語った。
(3)の「Industry Process Experience」とは「実際の顧客が持つ課題、例えば自動車業界であれば電動化、コネクテッド、空力抵抗、という複数の課題について、ツールを組み合わせソリューションの提供を行っていることを指す」と石川氏は説明した。
次ページは、「ビジネスにおけるシミュレーションの活用」
ビジネスにおけるシミュレーションの活用
説明会の後半では、ダッソー・システムズの石川氏より実際のビジネスの現場における「SIMULIA」活用例が紹介された。
新しい技術への対応
石川氏が紹介した活用例の１つは、新しい技術を適用した産業開発についてである。石川氏によれば「5Gやコネクテッドカーなど、新しい技術は経験ベースでの開発というのはなかなか出来ない。従来の方法で対処すれば開発の後期や製品をリリースするタイミングになって問題が生じ、開発の延期や性能の妥協、最悪の場合は保証の問題が起きる」など、機会損失の恐れがあるという。
その上で石川氏は「シミュレーションを使うことによって経験だけの開発だけではなく、課題を事前に検討することが非常に重要になる」と述べた。
その具体的な例として挙げられたのが、空飛ぶ電動タクシーである。石川氏は「空飛ぶタクシーは現在、様々なところで開発が進んでいる。一方、全く新しいデザインになり、空を飛ぶものなので簡単に試験運転が出来ない。近距離を飛ぶので電動化の話が進んでいるが、電動化になるとバッテリーの問題が生じ、都市部を飛ぶことを想定しているので騒音の影響がクリティカルになってくる」とまずは問題点を指摘する。
その上で「こういった問題にシミュレーションを使うと、街中に飛んだ状態でビルや地上に騒音の影響があるのか、ということを検討することができる」と、「SIMULIA」の活用を説明した。
続いて石川氏は5Gなどのコネクティビティの分野での活用について言及。5Gが普及することで想定される問題を「高速・大容量で多接続になると様々な問題が発生し、機材も複雑になってくる。その複雑な機器のなかにどうモノを組み込んでいくか、という構造的な問題が発生し、大電流ということで熱の発生も増える」とまとめる。
これについては「マルチアンテナなどをいかに小型化し、かつ効率的に冷却についても検討するには、シミュレーションを使って生み出すのが効果的になる」と語った。
さらに５Gからwi-fi、Bluetoothなど様々な通信技術で構成された家電製品の製造にも「SIMULIA」のシミュレーションが活用できることを石川氏は述べた。
石川氏によれば「コネクティビティを持った家電製品は複雑な形になっていて、構造的な問題が重要になってくるが、そこにソフトウェアの１つである「Tosca」を使って形状を最適化する」など、「SIMULIA」内のツールを使って課題解決が出来るという。
次ページは、「「WLTP」がもたらす問題」
「WLTP」がもたらす問題
「SIMULIA」活用例として、石川氏が２つ目に挙げたのが、排ガス規制、燃費試験認証、電磁界の人体への影響、騒音規制、航空機騒音規制、医療機器認証といった環境規制・認証の問題への対応がある。
「例えばスマートフォンでもコミュニケーションの性能を高めることが重要になると同時に、電波・音波などの人体に対する影響もクリアしなければいけない。これに関して設計のトレードオフが生じる場合があるが、これを解決していく」と、石川氏は規制のチェックを受ける前に「SIMULIA」でのシミュレーションを行うことで、「認証をクリアし自信を持って開発を進めることが出来る」と説明した。
その具体的な例として、石川氏は「WLTP」への対応を挙げる。「WLTP」は燃費測定の新しい手法であり、ヨーロッパで2017年に先行して始まり、日本でも同じ規格で燃費試験を行っているという。
「「WLTP」が始まることで、既に開発済みの車に関しても新しい試験方法で燃費を測らねばならず、実際のリリースが遅れたケースがある。全車に対する適用が始まった2018年9月のドイツ車登録台数が38%もダウンした、というデータもある」と石川氏はその影響の大きさを説明した。
なぜこのような大きな影響が起きているのか。それについて石川氏は「今までの測定方法は、実際の車を買って乗ってみると、カタログ値よりも燃費が出ないという問題が生じていた。それより実状に合わせようという形で「WLTP」が出てきた」と「WLTP」が制定された背景を述べ、それに合わせたテスト方法を行うことが困難であることを示した。
その1つの例として、計測すべき高速度領域が非常に増えていることを石川氏は挙げた。高速領域が増えてくると、空気抵抗の影響が非常に大きくなる。そのため、空力を精確に計測する必要が出てくる。
また、空力パーツやホイールを変えるだけでも燃費に影響が及ぶため、多くのテストバリエーションを測定しなければいけないという問題もあるという。
以上のような問題をまとめた上で、石川氏は従来の測定法を2つ紹介する。1つは風洞設備で空気抵抗を測る方法だが、これについては「風洞設備については数があるわけではなく、たくさんの車両をテストするのは非常に困難。しかも建設しようとすると100億規模のコストがかかる」と難点を指摘する。
2つ目は実際に車を走行させてギアをニュートラルにしてどこまで進むか、というやり方で計測する方法もあるが、これも非常に時間と人とお金がかかるという。
さらに「WLTPを使うとより計測が厳密になる反面、それをベースにしたCO2の排出量が規制対象になる」と、燃費認証の問題が排ガス規制問題にもつながっていることを石川氏は語った。
「WLTP」承認のための3つのソリューション
「WLTP」がもたらす問題について解説した後に、ダッソー・システムズの石川氏は「WLTP」承認のために3つのソリューションを用意していることを紹介した。
1つ目はデジタル認証というかたちで、シミュレーションでのテスト結果を物理テストの代わりに置き換えることができること。2つ目は排ガス規制の目標達成も含め、目的の燃費を得るための設計解析を事前に実行すること。製品リリースに対してのトラッキングや、そのデータを管理していく認証計画。これを「3DEXPERIENCEプラットフォーム」上で行うという。
説明会では1番目に挙がったデジタル認証と、2番目に挙がった認証のための設計について、石川氏より詳しい解説があった。
まずデジタル認証は空気抵抗をシミュレーションで置き換えるという話だが、これは「SIMULIA」内のソフトウェア「PowerFLOW」によって行うという。「「PowerFLOW」は空気抵抗のシミュレーションに対するベストプラクティスを持っていて、十分に検証されたワークフローを提供することができる」と石川氏は語った。
また、認証のための設計については「複数のソリューションを使って検討を行い、燃費ターゲットに対して様々な貢献をすることが可能になる」として、軽量化やパワートレインの効率を上げるなど、複数のシミュレーションによって排ガス低減につながる設計が出来ることを石川氏は説明した。
その1つに、「リアルドライビングエミッション」というものがあることを石川氏は紹介した。これはWLTPに付随して今後、実際に走行した時の排ガスのエミッションに測定しなければいけない、という規制に対応するため、車に機材を付けて測定を行いシミュレーションする方法だという。
「風洞の中の圧力勾配など、実験設備と実際の走行条件とは違う状況がある。ソリューションを使うと、実際に外を走った時に生じる風の影響などを含め、風洞の状況とは違う、実走行の状態での空力抵抗を検討することができる」と石川氏は語った。
説明会の終盤で石川氏は「ダッソー・システムズのソリューションを使うことで、非常に多くの車両についての管理を行い、厳しい環境規制に対応できる一方で、実験を減らすことでプロトタイプの減少にも役立てることができる」と述べた。