シミュレーション主導の設計が生み出すコスト削減と品質向上

シミュレーション主導の設計: シミュレーション主導の設計とは何か、なぜ 重要なのか

シミュレーションソフトウェアは何十年も前からありますが、それは大規模な計算能力を利用できる解析の専門家の領域です。
解析では、詳細な物理モデルを使用して、最終的な物理プロトタイプが完成する直前にモデルのテストと検証を行います。
この段階ですでに製品コストの90％が投入されています。このようなシミュレーションの実行には数週間かかることもあります。設計上の大きな欠陥が発生した場合、製品チームは最初からやり直すことになるかもしれません。ある設計者はこれを「落とし穴に落ちる」ような経験と表現しています。

コストを削減し、より良い製品を生み出し、より早く市場に投入したいと考えているメーカーは、設計プロセスの中でシミュレーションを前倒しで行う必要があるといえます。ためらってはいけません。テクノロジの進歩によりシミュレーションは一般的なものになり、現在では、方向性の示唆や基本的な疑問への回答が必要な非専門家のニーズにも対応できるツールが存在します。
例えば，Ansys 社が提供する Creo Simulation Live は、Creo 設計環境で実行され、設計者がモデルに変更を加えると、リアルタイムで自動的に応答します。

シミュレーション主導の設計を行うことで、エンジニアはさまざまな設計を検討し、コンセプト段階や初期設計段階で製品の性能を理解することができます。
ANSYS のシミュレーション主導設計ソフトウェアを使用すると、モデルを作成してシミュレーションを行ってからモデルの微調整に戻るという従来の反復方法に比べて、コンセプトから完成までの時間を大幅に短縮することができます。

製品設計者が CAD ツールに組み込まれたシミュレーションを設計の最初から使用したらどうなるかを考えてみてください。
設計者はシミュレーションに基づいて設計プロセスを進めることができます。設計者は基本的なシナリオをテストし、迅速に反復し、モデルを一定のポイントまで進めることができます。そこから解析者は、専門知識を必要とする問題により多くの時間を割くことができます。これは、製品開発の取り組みにおける経済性やイノベーションが生まれる可能性にどのような影響を与えるでしょうか？

製品開発の経済性

下の図は、一般に認められているコストの図であり、製品のライフサイクルにわたって展開されています。
製品販売原価の削減を意識する経営者にとって重要なポイントは、黄色のボックスの右上隅、生産開始直前に「コミットされた費用」が90%まで上昇するポイントです。
対照的に、黄色のボックスの左下隅は、費用が最も低い場所であり、エンジニアが開発の初期段階で、費用に影響する数十から数百もの設計上の決断を下すポイントです。シミュレーションが研究開発の効率化、ひいては費用に最も大きな影響を与えるのがここです。

これは強力で単純なアイデアであると考えます。

製品設計の初期段階でシミュレーションを行うことで、設計者はより早く問題を発見し、費用が最小のときに問題を解決することができます。設計プロセスが進んだ中で発見された問題は、早期に発見して対処した場合に比べて、20 ～ 100 倍の費用がかかる可能性があることを覚えておいてください。
また、シミュレーションは、品質不良による費用 (変更費用) を最小限に抑えるのに役立ちます。製品がいったん顧客にわたるとこの費用は急増します。さらに、設計の専門家がもっと早くから実験やテストを行い、それを仮想世界で行うことができたら、独創的で生産性の高いアイデアやソリューションが生まれてくるかもしれません。

シミュレーション主導の設計調査における投資利益率の定量化

ANSYS 社がスポンサーとなって実施したこの 3 年間の調査では、デジタル変革の重要な優先事項として、設計プロセス中にシミュレーションを前倒しで導入し、エンジニアリング全体にシミュレーションを普及させた大企業を対象としました。

この調査では、生産性、イノベーション、品質において以下のような利点があることがわかりました。

• エンジニアリングの生産性が向上し、人件費とプロトタイプ費用が 26 ～ 30%削減された
• 製品イノベーションが増加し、設計スペースでの運用が 40 ～ 60% 拡大した
• テスト費用が 19 ～ 33% 節減され、品質保証費用が削減された