Aras Innovator によるSPDMのすすめ－

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シミュレーションプロセスに変革を！－Aras Innovator®によるSPDMのすすめ－

2019年6月14日株式会社 IDAJ

MBDプロセス推進室

玉手弘一郎

Aras®およびAras Innovator®は、Aras Corporationの登録商標または商標です。


もくじ

1. IDAJ会社紹介

2. MBDプロセスへの取り組み

3. 1Dシミュレーションの現状と課題

4. 理想像に向けて - SPDMの勧め


MBD Solution Company

4

会社名株式会社IDAJ

本社神奈川県横浜市

設立 1994年10月1日

従業員数 290名

事業内容・CAEに関するプロダクトの販売および技術サポート・デジタルエンジニアリングに関する各種コンサルティング・CAD/CAEシステムインテグレーション

国内事業所愛知県名古屋市、兵庫県神戸市

関連会社 IDAJ-China（上海、北京）IDAJ-Korea（ソウル）IDAJ-UK（ロンドン）Icon Technology & Process Consulting Ltd.（イギリス）Ennova Technologies Inc.（アメリカ）

流体解析技術を国内自動車

メーカー中心に広める

マルチベンダーサービス

によるCAEの大幅な展開

流体・構造・最適化・電磁場

・1次元・MBD・制御など

様々な分野の技術でお客様から

の支持をいただく

特長

⚫ 25年以上に渡り、CAEビジネスの事業を継続的に活動

⚫ 年間400件、累計6000件以上の受託解析を実施

⚫ 100名以上の流体解析エンジニアが在籍

⚫ 物理コードや専用サブルーチン開発等、高度なプログラム開発を実施

⚫ Excelや専用GUIによる設計者支援システムを開発


IDAJビジネスの特長

世界的に名だたる複数のCAE開発ベンダーと協力関係にあることで，世界最先端の情報を幅広くご提供できます．

FloTHERM ANSYS FluenticonCFDCONVERGE JMAGAbaqus GT-SUITEmodeFRONTIER

3次元熱流体解析 3次元構造・磁場解析最適化車両モデルベースsim

5

DASSAULT SYSTEMS

SIEMENS ANSYS

株式会社 JSOL FEV

Altair


もくじ

1. IDAJ会社紹介


3. 1Dミュレーションの現状と課題



自動車産業を取り巻く環境の変化

7

ガソリン車は継続される

◼ 内燃機関搭載車の割合

⚫2030年：90%，2040年：77%

◼ 年率4%のCO2削減

注力する開発領域の変化

◼ 市場の新たなニーズへの対応

⚫電動化（HEV・EV）

⚫排ガス規制

⚫自動運転技術等

◼ PT領域における従来工数を大幅に削減

（出典）https://www.nikkei.com/article/DGKKZO3664787018102018TJ3000/


CAEからMBDへ

8

プラント

システム

サブシステム

部品

材料

市場要求

性能目標

目標機能と設計パラメータの関連付け

RFLP展開

機能要求

機能展開

目標諸元

目標諸元

3次元詳細挙動の検証最適諸元への合わせ込み

3次元CAE

システム挙動の検証最適諸元・目標達成度予測

1次元CAE

冷却系（ポンプ・ラジエータ）

バッテリー

DC-DC

モータープラントモデル

システムモデル

詳細モデルトップダウンのアプローチ

上位モデルが下流工程の「動く仕様書」となる


1Dシミュレーションとは？

9

複数のコンポーネントで構成される「システム」の挙動を再現

◼ 機械・流体・電磁場・電気の物理的な振る舞いを比較的シンプルな方法によって表現

⚫システム全体の挙動をシミュレーションすることが可能

⚫3次元の詳細解析と比べて圧倒的に計算が高速

⚫ “モノ”の振る舞いに対する理解がしやすい

◼ 自動車のような複雑なシステムの設計開発には1Dシミュレーションが不可欠

⚫様々なシステムの影響によって全体の性能，H/Wの振る舞いが変わる

⚫機械・流体（ガス，オイル，冷却水）・電磁場・電気などの様々な物理現象が影響するの

で，これらの多領域のシミュレーションが必要

⚫全体を統合し動作させる制御ロジックを連成させることが必要


1Dシミュレーションの活用例

10

バッテリーシステムの熱マネ評価

◼ 車両・バッテリー・モーター・重電系・冷却回路・制御を含むGT-SUITEのBEVモデルを

用いて，任意の走行条件下でのシステム全体の熱マネ評価を実施

冷却系（ポンプ・ラジエータ）

バッテリーDC-DC

モーター

制御

メカ

エレキ

ソフト


1Dシミュレーション活用のポイント①

11

プラント

システム

サブシステム

部品

材料

市場要求

性能目標制御設計

ソフト開発

電動システム

HEVシステム

パワトレ

制御

異なるドメインのモデルを共有することでシステム全体の挙動を把握する


1Dシミュレーション活用のポイント②

12

プラント

システム

サブシステム

部品

材料

市場要求

性能目標制御設計

ソフト開発

電動システム

HEVシステム

パワトレ

制御

構想設計・高速に計算が実行できるモデル・精度はそれほど要求されない

詳細設計・部品単位でのふるまいを把握・高精度のモデルが必要

開発の場面に応じて「粒度」の異なるモデルを使い分ける


もくじ

1. IDAJ会社紹介





1Dシミュレーションの現状

14

粒度の粗いモデル構想設計用

粒度の細かいモデル詳細設計用

＋

一番細かいモデルを出しておけばOK…

モデルが詳細すぎて計算が重い…

パワトレ

電動システム

電動システムのモデルはできた

• 使用目的に対してモデルの詳細度が高すぎる

• 結果として目的とする検証計算が現実的な時間では終わらない

目的にそぐわないオーバースペックなモデルエンジンモデルが

欲しい



15

＋

パワトレ

電動システム

• 元のモデルの作成者が意図しないところで派生モデルが作成される

• 精度が十分に担保されておらず，結果として誤った設計が行われる危険性がある

作成者の意図に反した派生モデルの乱立

モデルを独自にモディファイ計算は流れたが実は精度が不十分…



16

パワトレ

電動システム

• メカ＋メカは比較的軽微な修正で済む

• メカ＋制御は制御側で必要となる情報が多岐にわたるため困難を極める－単位が異なる－値の正負が逆転している－定義・取得位置が異なる－そもそも必要なセンサ情報がメカ側のモデルに実装されていない

I/Oの不一致によるすりあわせ工数の増大

制御

＋

＋

単位と値の正負をすりあわせ

単位が違う！定義が違う！値が取れない！


理想像に向けた課題と対策

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モデルの使用目的が曖昧・オーバースペックなモデルを使用しているために十分な検証ができない・想定外のモデルの使い方をしているために誤った設計判断を行ってしまう

モデルの作成プロセスが曖昧・すり合わせによる属人的なモデル作成が行われた結果，派生モデルが乱立する・データが管理されておらず，いつ誰がどんな目的で作ったモデルかわからない

モデルの作成ルールが曖昧・モデルの粒度や精度がバラバラで再利用ができない・I/Oなどの連携ルールが決まっておらずドメイン間のすり合わせに時間がかかる

「プロセスの標準化」と「モデルデータの管理」が必要


もくじ

1. IDAJ会社紹介





理想像に向けたステップ

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START

・モデルの使用目的と粒度の明確化・モデルI/Oのルールの明確化・モデル作成手順の明確化

・決められたルールにしたがったプロセスの標準化・ SPDM導入によるプロセスとデータの管理

・部門間，拠点間でのモデルの共有・開発フェーズおよび目的に合わせた適切な粒度の選択

GOAL

Step 1モデル作成のルールを決める

Step 2モデル作成のプロセスを決める

Step 3ドメインの異なるモデルをつなげる


Step 1 –モデル作成のルールを決める

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使用目的と粒度・各モデルを開発プロセスの「何処で」「何の目的で」使用するのかを明確にする

・必要となる精度とスピードに応じてモデルの粒度を決める

モデルI/O・使用目的を明確にすることで，そのモデルの連携相手と，その際にどのようなInput / Outputが必要となるかが自ずと決まる

作成手順・モデル作成に必要な情報とその取得方法（過去設計，3次元CAE，実測）を決める

・キャリブレーションが必要な場合はその手順と合否の判断基準も明確にする


モデル選択の重要性

21

Detail model FRM MVMLinearization

Model

100 10 1 0.1

Mo

del

Co

mp

lex

ity

x Real Time

システムレベルシミュレーションHILS用プラントモデル

FRM（筒内計算とガス流れを残した高速化）

MVM（ガス流れを残した高速化）

吸排気ガス流れなどの詳細な検討ハードウェア検討

「粒度」の異なるモデルの準備が必要となる

開発のターゲット・フェーズ・目的によって適切なモデルが異なる

◼ 部品レベルの検討に作成されたモデルを用いての長時間のシステムシミュレーション

は非効率，且つオーバースペック


海外における実践例：Audi社様(1/2)

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・熱力学第一法則に基づく熱損失計算→ 様々な機種に対する大まかな熱損失の検討

Level A T4モデル

Level B 熱マスモデル

Level C / D 有限要素モデル

・熱マス＋冷却回路・コンポーネントは詳細にはモデル化せず，熱の伝達経路に着目→ 冷却系の制御ロジックの検討に使用

・有限要素モデル＋冷却回路・コンポーネントを有限要素モデルにより表現→ 各部品と冷却回路との間の詳細な伝熱経路の検証

詳細

簡易

モデル粒度

熱マスヘッド

熱マスブロック

熱マス熱交換器

熱マスライナ

熱マスオイル


海外における実践例：Audi社様(2/2)

23

モデル粒度

詳細

簡易

プラント

システム

サブシステム


Step 2 –モデル作成のプロセスを決める

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メカ設計

メカCAE

リーダー

キャリブレモデル管理

タスク指示

設計検討

ベースモデル作成

モデル確認

キャリブレ

タスク確認

タスク確認

タスク確認

タスクベースモデル

キャリブレモデル

モデルリダクション

リデュースモデル


モデル確認

キャリブレ

進捗確認進捗確認


Aras Innovator×SPDM

25

シミュレーションの管理

解析業務に関わるアイテムを管理

プロジェクトの管理

サブタスク/アクションとその進捗を管理

プロジェクト

サブタスク1

アクション1

シミュレーションタスク

解析モデル参照モデル

解析ファイル

結果ファイル

その他ファイル

･･･

･･･

サブタスク2

･･･

プロジェクトリーダー


メカCAE担当

キャリブレ・モデル管理担当

解析モデル



26

プロジェクトの管理

サブタスク/アクションとその進捗を管理

プロジェクト

サブタスク1

アクション1･･･

･･･

サブタスク2

プロジェクトリーダー



27

シミュレーションの管理

解析業務に関わるアイテムを管理


解析モデル参照モデル

モデルファイル

結果ファイル

その他ファイル

･･･


CAEキャリブレーション担当

解析モデル


解析モデル

モデルデータ

解析結果

実験データ

キャリブレ・モデル管理担当


Step 3 –ドメインの異なるモデルをつなげる

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メカ

エレキ

制御

リーダー


タスク指示

設計検討


設計検討

モデル確認

キャリブレ

タスク確認

タスク確認

タスク確認

タスク確認

タスクベースモデル


リデュースモデル


モデル確認

キャリブレ

進捗確認進捗確認



設計検討




設計確認


モデルの連携

29

モデル粒度

詳細

簡易 System Level Simulation

Performance Level Simulation


N/A

N/A

N/AN/A

N/A

ENG T/M THERM AC BMS CTRL

Faster than RT

Real Time

For Performance

Detailed Model

N/A

Aras Innovatorを介したモデル共有

30


パワトレ

電動システム

制御


N/A

N/A

N/AN/A

N/A


Faster than RT

Real Time

For Performance

Detailed Model


31


パワトレ

電動システム

制御

作成したモデルをアップロード


N/A

N/A

N/AN/A

N/A


Faster than RT

Real Time

For Performance

Detailed Model


32


パワトレ

電動システム

制御

計算サーバ

モデルを使用する開発シーンを選択データベースより

適切なモデルが選択される

モデルを連携してシステムSimを実行


プラント

システム

サブシステム

部品

材料

市場要求

性能目標

デジタルデータを徹底的に使い倒す

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モーター

エンジン

HEVドライブトレイン

バッテリー

プラント最適化

システム最適化

コンポーネント最適化

縮退化モデル

SP

DM

プラットフォーム

PLM

プラットフォーム


まとめ

1. IDAJ会社紹介

2. MBDプロセスへの取り組み複雑なシステムの設計開発には1Dシミュレーションが不可欠ドメイン間のモデル共有と適切な粒度の選択がポイント

3. 1Dシミュレーションの現状と課題モデルの使用目的が曖昧モデルの作成プロセスが曖昧モデルの作成ルールが曖昧

4. 理想像に向けて - SPDMの勧めArasによりモデルとその作成プロセスを管理シミュレーションプロセスの変革からイノベーションが生まれる


お問い合わせ

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◼ web: https://www.idaj.co.jp/

◼ e-mail: [email protected]

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