DesignSpaceにより、担当者自らが実施するCAEが定着。高機能CAEとの併用で会社全体として成果が上がっています。

80年程前にレーヨンを扱う素材メーカーとして設立されたのが始まりで、当時は帝国人造絹糸株式会社と呼ばれていました。1962年に帝人株式会社になって現在に至っています。当初のレーヨンは、その後ポリエステルなどの合成繊維にシフトしてきました。ポリエステルは形態を変化させることで、繊維から樹脂成型品まで応用することができる素材です。これらを含め事業を拡大し、現在では、帝人グループとして、衣料繊維事業、産業繊維事業、流通・製品事業、フィルム事業、樹脂事業、医薬医療事業、機械・エンジニアリング事業、新事業、IT事業の各事業グループが事業活動を行っています。

そうですね。帝人グループの事業エリアのうち、設備開発・商品開発が必要なものについて私どもで担当しています。現在のところは、素材関連と医薬医療などが主な部分となります。

エンジニアリング研究所の業務は、製糸・製綿・ポリマー・ポリマー利用商品・繊維後加工などにおけるプロセス/設備開発や、機器商品・素材利用商品の開発などで、それらを担当する研究室が4室あります。各研究室は各事業活動に直結して運営されていますので、研究室によって業務はかなり違います。また各研究室は、事業毎に工場や研究所の近くに配置されていますので、場所も離れています。私の所属するCAE推進室は、エンジニアリング研究所の中の一組織として、これらの各研究室に対してCAE面でのサポートをしています。同時に帝人グループとしてのCAE専任部署でもあり、さまざまなCAE解析を受託したり、特殊なシミュレーションソフトを開発したりしています。また、高度のCAE環境を提供するという役割もあります。

CAE推進室には専任者が現在4人いまして、エンジニアリング研究所の各研究室にCAEのキーマンが1,2名配置されています。キーマンは、もともとCAE推進室にいた人か、かなり深くCAEを経験している人で、技術的にはCAE専任者と同等です。

社内には、メールやWeb、TRANSという文書共有システムなど、ネットワークが発達しています。この中には、CAE事例や解析ノウハウなどを公開する、CAEホームページもあります。一方、マネージメントクラスの定期的な交流がありますし、各所でのミーティングにはCAE推進室員が参加するようにしていますので、いろいろな意味で情報共有は出来ているのではないかと思っています。各研究室には基本的なツールとして、SolidWorks、DesignSpaceなどを置いていて、こちらのCAE推進室には、これら基本ツールを含む、機械系CAEで必要なさまざまなソフトウェアを揃えていますので、データ交換もさほど問題はありません。

専任部署のCAE推進室ができて12年程ですが、当初はCAE推進室で解析受託を行っていました。そのうちに、設備設計や開発の担当者自身が自分で計算して結果を評価すると、さらにいいものを引き出せるということが認識されてきました。一方、CAEの認知度向上につれて我々が忙しくなってきて、解析依頼に充分な対応ができなくなってきたのです。これらのことから、CAEを設計の担当者レベルでもっと利用していこうという動きになりました。ちょうどその頃、ハードウェア、ソフトウェアとネットワーク環境も進歩して来ましたし、特にミッドレンジの3次元CADが非常に安く高機能なものが出てきたので、3次元CADとまとめて導入に踏み切りました。

DesignSpaceの他にも2つのソフトウェアを選択し、これらを実際に使ってみて評価しました。その結果、DesignSpaceの評価が平均して高かったのです。いくつか理由はあるのですが、まず取っ付きやすくて使いやすいということでした。例えば、メニューが日本語で解析の専門用語があまり使われていないので、設計者に分かりやすいのがよかったのです。それから当時としてはメッシャーの能力が高かったと思います。評価の際、実形状のアセンブリモデルに対してメッシュが切れるという条件があったのですが、我々が用意した例題幾つかに対して、他の2製品については、メッシュが切れなかったり、切れてもやたら時間がかかったりしたのです。そういった例題に対してもDesignSpaceはちゃんとメッシュを切ってしかも計算も一番早く終ったのです。

いえ、形状は多少複雑でしたが、比較的簡単だったと思います。また我々で既に持っていた非線形のCAEソフトウェアと比較したり、理論解とも比較しましたが、計算精度も良好でした。使いやすさにも関わるのですが、アダプティブメッシュがありますね。ああいった機能があると、設計で使ってもらう場合に安心だとも思いました。またAnsysがベースになっているということも大きかったですね。CAEの将来的な拡張なども考慮して、技術的なバックボーンがちゃんとあるDesignSpaceにしたのです。

お借りしていたのは確か2,3ヶ月くらいでした。各ソフトをそれぞれ期間をずらして同じ期間評価しました。それが2年程前で、実際に購入したのが1999年の12月頃ですね。バージョンはDesignSpace5.0だったと思います。

我々は英語表示のCAE フトウェアに慣れていましたので、DesignSpaceのメニューには違和感があり、英語のままのほうがいいというような意見もありました。ただ、実際にCAEの裾野を広めて使ってもらうためには、これでいいのではないかと考えました。実はその数年前からCAEの二階層化・分散化を進めて来ていまして、担当者自身が使える簡易的なCAEと、高度・高機能CAEの同時進行を目指していたのです。CAEの裾野は広げて、同時に技術的な面もしっかり押さえておこうという考えです。このためには、分かりやすい日本語表示はよかったと思います。

それぞれの研究室にCAEのキーマンがいますので、彼らに任せている状態です。そのキーマンはもちろん自分で計算したり、現場で別の人が計算している場合はそのサポートもするし、結果の検証の助けをするわけです。熟練者であれば誤った結果を見ればおかしいと気づきますから、そういった目で現場のCAEを見てもらっています。

まずCAE推進室で、DesignSpaceのようなものがいいのではないかと考え、それを現場の業務の中で評価してもらいました。その結果をもらって最終的には我々で判断しました。その後、DesignSpaceの導入教育の際に各研究室のキーマンの人に集まってもらっています。

はい、まず我々に対する解析依頼件数がかなり減りました。ある程度の解析であれば自分達でやれる環境が出来たようです。その分、我々は、新規技術の実用化やソフトウェア開発などを行うことができるようになりました。それと、CAE推進室で持っている非線形の解析ソフトの使用頻度が減少しました。弊社の日々の設計の現場においては、非線形の複雑な挙動を調べるよりも、線形領域で設計開発に密着した形の解析ニーズのほうが多いのでしょうね。

SolidWorks とDesignSpaceを使うと、絶対値よりも相対値の評価がどんどん出来ますね。試作や実験などでモノを創ることはできますが、それをどのように改良してゆくかというところが担当者の課題だと思います。こういった相対比較を行うことで、改良の方向をつかみやすいと思いますね。

一般的な応力解析が多いのですが、DesignSpaceはまだシェルに対応していませんので、薄板ものでも全部ソリッドで解析しています。ただ本来シェルで解析すべきものをソリッドにすると、どうしても結果が固めに出てしまいますね。

そういうことです。（図1）これはある機器の筐体の一部です。サイズを抑えたいので、補強用リブの高さも本数も減らしたいのですが、ある荷重条件には耐えないといけません。どういう適正化がいいのかと検討していた途中のものです。（図2）これはある樹脂の押し出し用の金型ですが、何ピースかに分かれていまして、間にそのシールが入っています。内圧が非常に高いので、長期運転でシールの隙間から樹脂がもれることがあり、それを防ぐためにシールの面圧の適正化が必要です。それは単にボルトの数を増やしても駄目で、合わせ面の形状に工夫が必要なのですね。DesignSpaceで計算してほぼ均一な応力が出ることを確認したものです。

導入の効果としては、設計開発の時間短縮というよりも、設計の質が上がり設計者が安心感を得られるようになったことのほうが大きいと考えています。利用者が実際に言っていたことですが、これまで手計算だったものに対し、いざ解析を実施してみるとかなりオーバースペックだったり、その逆であったりすることがあるようなのです。そういった不確実な部分を排除するためにも、CAEが重要だと感じています。今では、「SolidWorks＋DesignSpace」と、「高機能のCAE」の組合わせによるCAEの分散化が定着してきまして、全体として成果が出て来ていると思います。

DesignSpaceにはこれまでは大体皆満足していると思います。ただ、最近どんどん難しいことに取組むようになってきていて、細かいメッシュが切れないことがあるという問題があります。だからといってそれを改善するために、CADに戻ってその問題のフィーチャーを取るといったことまでは、実際の業務内ではなかなか出来ないのです。

使います。ただあれは、全体的に簡略化のレベルを決めるだけで、ユーザーが簡略化したい部分を指定できるわけではないのが困ります。設計者向きならば、そういうこと一切せずともそこそこメッシュが切れるのが第一です。DesignSpaceはかなり設計者向きになって来ていると思いますが、メッシュが切れないとその後の解析作業そのものをやめてしまいます。その時点でいわゆる経験と勘と度胸という昔の世界に戻ってしまう可能性もあるのです。

元々DesignSpaceは他のソフトウェアに比べ計算は非常に速かったのですが、今となっては遅いと感じることがあります。モデルがどんどん複雑になっても、それこそ分単位で全部答が出て欲しいですね。

使う側からは、シェルとソリッドの混在が自由に出来るとか、シェルでもソリッドでも使える機能には全然変わりがないとかいうのはあります。一歩進めて、解析のための準備が不要になれば一番いいのですが。もう一つはポスト処理が改善されるといいですね。少し解像度が粗い気もします。また表示する断面を正確に決めたいとか、XYプロット図がほしいという希望もあります。

現場で使う上でこれが足りないという声はあまり聞こえてこないですが、とにかく我々としては今より軽く、より使いやすくという方向にして欲しいですね。

ベンダーさんに期待するものは、他のユーザーさんの使い方や適用事例などの情報を提供して欲しいということです。ホームページでも、使用のノウハウ的なものがどんどん増えていくと嬉しいですね。