株式会社 リコー 様：“作らずに創る”を支えたCAE普及活動に、サイバネットの学習教材とAnsysソフトウェアが貢献

木名瀬と私は、未来技術研究所という部署に所属しており、シミュレーションを活用し、開発期間の短縮や試作回数の削減、コスト低減などを目指して活動しております。

具体的な業務内容は徐々に変わってきています。昔は、他部門からの依頼を受けてシミュレーションを行うのが主な活動でした。しかし現在では、かなりの部分を現場の設計者が解析するようになり、我々はどちらかというと、設計者が解析するにあたっての技術支援がメインになっています。

もう一つの我々のミッションは、新しいシミュレーション技術の開発です。例えば、当社では長年培ってきた圧電式インクジェット技術を、様々な技術に展開していますが、複雑な現象を扱うことになりますので、今まで以上に踏み込んだ評価が必要になります。Ansysの機能をどのように使えば、そうした問題を精度よく、効率的に評価できるか、日々研究を重ねています。
そのほか、計算の高速化手法もテーマです。いわゆる1Dシミュレーションなのですが、1Dでは、従来解けなかった現象をモデル化したいときに、まずは現象のメカニズムを解明するためにAnsysを使ったりしています。

私は長年購買を担当してきました。ソフトウェア自体を使うことはありませんが、できるかぎり理想的な開発環境を現場に提供できるよう、開発現場と密にコミュニケーションを取りながら活動しています。

実はAnsysの圧電解析の精度があまりに良くて、特に苦労はしていないんです。当時はまだ開発の初期段階で、考慮すべき問題が比較的シンプルだったのも良かったのでしょうね。解析による理論解と、実測値が合わない場合は、むしろ実測値を疑うレベルでした。
こうして社内の信頼を得られましたし、「作らずに創る」の流れで、シミュレーションで試作レスを実現しようという全社的な気運もあり、解析依頼は急増していきました（図2、3）

はい、多い時はAnsysライセンス 9本を、私1人で使っていたこともありました。
設計者向けCAE展開という意味では、転機となったのは、2010年に解析専任者による横軸組織が設立されたことでした。私も含め、各部署で活動していたCAE技術者が一つの部署に集められたことで、組織的なCAE普及が一層加速しました。

サイバネットが作成したeラーニングの教材が非常に役に立ちました。
当初、DesignSpaceなら操作は簡単ですし、講習会を開いて設計者に操作方法を覚えてもらえば、線形構造解析は各自でできるだろう、と考えていました。しかし講習会は、実施時期が限られてしまいます。操作教育は、利用する直前に受けるが一番良いのですが、実際は、受講後すぐに解析しない人も多くいます。いざ自分で解析するときには操作方法を学び直す必要があり、これが普及の障壁になっていました。その点、eラーニングならいつでも必要な時に学習し、業務に活かすことができます。

作成していただいたのは今から6 ～ 7年前になりますが、今でも活用しています。

また、CAEを使う時間がないという人や、より高度な解析が必要な人にまた、CAEを使う時間がないという人や、より高度な解析が必要な人には、APDLを使って、シミュレーションを完全自動化したツールも提供しました。Excelにボタンを付けて、ボタンを押すだけで解が得られるツールを作成したのです。このおかげで、誰でもCAEが使えるようになりました。また、自動ツールを使ううちに、今度は自分で解析したい、と思う人が少なからず出てきます。ここまでくると皆さん問題意識があるので、熱心に操作方法を覚えてくれます。APDLによる自動ツールは、きっかけとして有効だと思います。

組織の面では、やはりCAE専任者が一つの部署に集結したことが大きかったです。全社の解析依頼を一手に引き受けていましたので、あらゆる解析技術がここに集結します。例えば私はAPDL専門ですが、同じ部署にはWorkbenchを得意とするものもいるので、お互いに協力しながら対応することができました。
また、我々も活動を重ねるにつれ、設計現場に合ったCAEの使い方を提案できるようになりました。例えば、Workbenchにしても、APDLにしても、初めての人が使ってみて、まずぶつかる問題が「実測と合わない」ということだと思います。では、なぜ合わないのか。何が合わないのか―つまり、合わないのは解析結果なのか、それとも測定値なのか。では合わないと使えないのか。使えるレベルまで合わせるにはどうしたら良いか。この「合わない」問題については、推進活動を始めた最初の頃から、現場の設計者とたくさん話し合ってきましたので、様々な知見ができました。今では同様の相談が来ても、適切なアドバイスができるようになっています。

こうした活動が功を奏し、CAEは設計現場で急速に普及していきました。今では、シミュレーションなしで開発する製品はほとんどないのではないでしょうか。

特にこの数年で一気に増えたように思います。今では、平日どころか土日まで、ライセンスが足りない状態が続いています。

解析依頼を受けることもずいぶん減りました。今では、構造解析や熱応力解析など、比較的シンプルなものは各自で計算してもらっています。複雑な解析の場合は、Workbenchをカスタマイズして機能追加したり、我々でAPDLの自動化ツールを作成し、渡しています。

解析の相談を受ける際には、解析をする目的や最終的に評価したい内容などを、十分に話し合い、文書に残すようにしています。終了後は、依頼者に自動的にアンケートが送られるようになっており、目的を達成できたかどうかフィードバックを貰います。
これらは設計部門とのコミュニケーションツールとしても有効ですし、データベース化しておけばすぐに参照できます。

現場へは定期的にヒアリングに行くようにしています。内容は、今後シミュレーションで評価したい課題から、解析結果の解釈を含めたツールの利用状況、担当者が困っている点など多岐にわたります。

計算結果が示す意味をしっかり理解しないと、数字や解析画像だけがひとり歩きする危険があります。
自分自身は、もともと設計部門でインクジェットをやっていた経験があり、設計の中身も知っているので、できるだけ誤解のないよう情報を出すようにしています。しかし最近はユーザーも多いですし、活動も多岐にわたりますから、定期的なヒアリングは欠かせません。
特に、まだ世に出ていない新規製品の場合は注意が必要です。みなさん製品のことはかなり研究されていますが、シミュレーションの方法は後回しになりがちなので、サポートが不可欠と感じています。

Ansys 運用に関して言うと、今後もAnsysユーザーはますます増えそうです。最近はノートPCでも解析できるくらいですから、ライセンスが足りない状態はまだまだ続くと思います。ユーザーが増えるので、ライセンスの使い方や解析データの管理、情報共有なども考えていく必要があると思います。

購買の立場としては、できるだけコストパフォーマンスよく、理想的な開発環境を構築したいですね。

また、最近の我々の大きなミッションの1つが、今までの経験を活かして、生産技術部門にもCAEを展開させることです。まだ始めたばかりで、我々も手探りの状態ですが、色々と情報収集を進めています。

設計と生産技術では、考慮すべき現象が全く異なります。例えば、設計では、あるパラメータをいじって、寸法を変えたときに生じる変化を見ます。しかし生産の場合は、すでに決まっている寸法を変えることはありません。そのかわり、貼合せ方や、接着剤の量など、細かい部分が品質に与える影響を考慮しなくてはなりません。今まで考えたこともないような問題に対して、どのように解析でアプローチしていくかが、我々の当面の課題です。

生産部門に導入されることで、歩留りが改善されればROIに直結します。設計よりもはるかにわかりやすく、シミュレーションの効果が出せます。実現すればインパクトはとても大きいはずです。

そうですね。先日、生産部門にプレゼンしたところ好反応で、生産部門の期待も大きいことを実感しました。

最近圧電解析や音響解析など、Ansys Workbenchにも高度な機能がどんどん搭載されていて期待しています。また、圧電解析ツールの「Piezo　Pro※」は便利そうですね。設計部門でも、活用できそうです。
※Ansys Workbench Mechanical上で本格的な圧電解析を実施するための拡張ツール。詳細はお問い合わせください。

CAEはもう特別な言葉ではないですね。当たり前にありますから。
昔はCAEという言葉を根付かせようと苦労しましたが、今は新しい段階に入っています。