エンジニアリング・コンサルティング会社がSimcenterを使ってシミュレーションのプリ処理時間を半減、プロジェクト所要時間を30%短縮

納期遅延とコスト超過

Design Automation Associates, Inc. (以下DAA) は、航空宇宙、自動車、産業機器、コンシューマー製品、造船といったさまざまな業界に向けて機械エンジニアリングおよび解析自動化ソフトウェアのコンサルティングサービスを提供しています。ユナイテッド・テクノロジーズの元エンジニア3人で1995年に設立したDAAは、大小さまざまなエンジニアリングプロジェクトをサポートするスタッフ20人の企業に成長しました。

DAAは最小コストで迅速にプロジェクトを完遂させると高い評価を得ています。しかし、ミシガンを拠点に精密機器を製造するメーカーであるCIGNYSとの最近のプロジェクトでその評判は危機にさらされました。CIGNYSの執行副社長、Jeff Shelagowski氏は、次のように話します。「CIGNYSにとってDAAは信頼できるサービスプロバイダーでしたが、今回の軍事プログラムでは解析に問題が生じ、納期の遅れとプロジェクトコスト超過を招きました。」

このプロジェクトでDAAは、CIGNYSが開発していた新しい軍用モビライザーの応力解析を依頼されました。依頼内容は、パラシュートによって地面に落とされたことで生じる応力やたわみにモビライザーが耐えうるかを評価するというものでした。DAAとしては珍しく、このプロジェクトの納期とコストが大幅に超過しました。

DAAの社長兼CEO、John Lambert氏は次のように話しています。「CIGNYSに対しても、その顧客に対しても、DAAが直面しているソフトウェアの問題については常に状況を報告し、情報を公開することで理解を得ており、多大な協力をいただきましたが、今回の件でCIGNYSを失望させてしまったと感じました。大勢のアナリストを投入し、夜間や週末も作業を続けて巻き返しを図った結果、コストは超過し、当社の見立ての甘さと問題解決能力が問われることになりました。」CIGNYS以外のプロジェクトからもエンジニアを借りてこなければならず、DAAのリソースをさらに圧迫しました。

CIGNYSは、このプロジェクトには満足できなかったものの、DAAとの基本的な関係は強固であるため、新しい類似プロジェクトでDAAの名誉を挽回する機会を与えました。DAAは慎重に検討を重ね、起こりうるあらゆる問題を軽減する解決策を探りました。

過度な時間がかかるシミュレーションのプリ処理

プロジェクトが遅延した原因を調べたところ、シミュレーションの実行に必要な解析モデルの構築に過度の時間がかかっていたことが明らかになりました。通常、シミュレーションのプリ処理は全シミュレーションプロセスの中で最も時間のかかる作業です。アナリストに求められる作業には、ジオメトリに必要のない詳細やフィーチャーの削除、フィーチャーの修正、各ジオメトリコンポーネントでのメッシュ作成、各コンポーネント間の接続の作成、荷重や境界条件の追加などがあります。

DAAは、解析モデリングの段階で予想以上の時間がかかっていたことに気づきました。たとえば、最初のモビライザーのジオメトリのかなりの部分に薄肉部位が含まれており、解析モデルに2Dメッシュが必要でした。メッシュに必要な面を生成するためにソリッドジオメトリの中立面を作成する必要があります。100もの面をトリミングして拡張し、ソルバーで実行できるようにメッシュ生成するという複雑なタスクです。このプロセスだけで12時間かかりました。

DAAの既存のCAE (コンピューター支援エンジニアリング) ツールを使ったところ、最初のモビライザープロジェクトのプリ処理段階全体にかかった時間は、1回のイタレーションで合計63時間でした。この数字には設計変更に対処した時間は含まれていません。CIGNYSは、ジオメトリ変更案がパフォーマンスに及ぼす影響をDAAに評価してもらいたかったのですが、DAAのエンジニアは、変更の結果をシミュレーションして評価する前に、それとほぼ同じくらい長い時間を、設計変更を表現するための解析モデルの作り直しに費やしていました。

シミュレーションに必要なモデルを準備するだけであまりに長い時間とたくさんのリソースを必要としたため、シミュレーション結果の評価と設計変更の検討といった、CIGNYSの製品を向上させるために費やすべき時間はありませんでした。

Simcenter 3Dで解析モデリング時間を半減

シミュレーションプロセスを管理し、以前のプロジェクトと同じ轍を踏まないようにするため、DAAはシミュレーションのプリ処理と実際の構造解析に使うソリューションとしてシーメンスのSimcenter™ ソフトウェアを採用することに決めました。DAAは、Simcenter 3Dの強力なジオメトリエンジンが解析モデリングプロセスのデフィーチャー、中立面の作成、接続の各段階を向上させる事例をいくつも目にしてきました。

シーメンスのグローバル・テクニカル・アクセス・センター (GTAC) が、DAAのエンジニアが短時間でツール操作に精通するよう支援しました。DAAはSimcenter 3Dを使用してすぐに、大幅な時間短縮になることに気づきました。「Simcenter 3Dツールを使うことで、コマンド1つで一定サイズ未満の穴や半径を削除できます。これでプリ処理時間が大幅に短縮します。」DAAのメカニカル・エンジニア、Brian Carrigan氏は、このように話しています。

Simcenter 3Dを使うと、中立面の生成プロセスもわずか1時間にまで短縮しました。別の解析プリプロセッサーを使っていた以前のプロジェクトでは12時間かかっていました。DAAのエンジニアが時間を大幅に短縮できたのは、以前のツールで必要だった中立面の拡張とトリミングが不要になったからです。また、Simcenter 3D内蔵の構造解析ソルバーNX™ Nastran®を使うことで、すべてのノードのエッジと面を許容誤差内でつなげられるようになりました。Simcenter 3Dの強力なジオメトリのプリ処理機能とNX Nastran独自の接続手法の組み合わせで、DAAはモデルの中立面生成に費やす時間を92%削減できました。

以前のシミュレーションツールと比べて、Simcenter 3Dを使用すると、最初のシミュレーションに必要なプリ処理段階が2倍速くなります。設計変更まで含めて考えるとプロセス全体はさらに速くなります。というのも、Simcenter 3Dでは解析モデルはジオメトリに関連付いているからです。たとえば、フィーチャーを1つ変更するとパフォーマンスにどのような影響を及ぼすかを調べる場合、ベースとなるジオメトリを変更すれば、あとはSimcenter 3Dで最低限の手作業を加えるだけで既存の有限要素解析 (FEA) モデルが更新されるのです。その結果、設計と解析のイタレーションサイクルが高速になり、DAAエンジニアはこれまで解析モデリングの実行に費やしていた時間を使って、CIGNYSの設計チームとの協業や賢明な設計判断のための検討を行うことが可能になりました。

顧客満足の向上

DAAは現行プロジェクトの解析時間を大幅に減らせただけでなく、CIGNYSの今後のプロジェクトでも同様に時間短縮が可能なことに気づきました。重要なことは、Simcenterを使用したことでDAAと顧客との結びつきも強くなったことです。Shelagowski氏は次のように語ります。「DAAは、今後のプロジェクトではコストが削減すること、また、信頼できない予測不能なソルバー挙動に悩まされることもほとんどなくなると具体的に実証してくれました。Simcenterの機能を使って、時間とコストの両方の問題が解決しました。」

このプロジェクトを通じてDAAは、Simcenter 3Dがほかの顧客の今後の設計プロジェクトにも有効であることを確信しました。「プロジェクト成功の鍵は、最初に作成したスケジュールとコスト見積りの信頼性です。確実性と柔軟性を阻むすべての要素が、組織のプロジェクト成果と業績を悪化させます。DAAはSimcenterを活用することで、不確実性を抑え、柔軟性を向上させたため、大きな躍進を遂げました。」Lambert氏は、このように話しています。