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最適設計支援ツール「OPTIMUS」とCATIA V5最適化モジュール「PLM Optimization」

サイバネットシステム株式会社新事業統括部 PIDO室

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AGENDA

•サイバネットシステム•PIDOとは

•最適設計支援ツール「OPTIMUS」とCATIA V5最適化モジュール「PLM Optimization」の注目機能

•まとめ


会社案内

サイバネットシステム株式会社(CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. ）

東証第一部上場証券コード番号4312

本社東京都千代田区神田練塀町3 富士ソフトビル

支社西日本支社（大阪）、中部支社（名古屋）設立 1985年4月17日資本金￥995,000,000社員数３２３名（2007年1月1日現在）

事業 CAEソリューション

ネットワークソリューション

各種受託解析、コンサルティング


PIDOツール

PIDO means“Process Integration and Design Optimization”

自動化Process Automation

最適化Design Optimization

統合化Process Integration

ロバスト・信頼性Design for Six Sigma

既存設計プロセス(CAD/CAE)の繰り返し計算を自動実行

異なる領域のツールを統合複合領域の最適条件を満たす

設計空間の分析最適解の探索

現実に起こりうる不確定要因を考慮した最適化

DOE、RSM、最適化アルゴリズム、

Robust、信頼性


開発元：Noesis Solutions NV製品ロゴ配置エリア

http://www.noesis.be/

• 会社名： Noesis Solutions NV (ノエシスソリューションズ）→Noesisとは、古代ギリシャで”Knowledge”、”Understanding”の意、認知する過程、心から認識するための知覚や認識

• 所在地：ベルギー王国ルーベン市

• 2003年7月LMS International社より独立→ PIDOマーケットにフォーカスするため→10年以上にわたる最適化コンサルティングの実績→顧客ニーズに合わせた提案を実施(特別インターフェース開発など)→高い対投資効果(ROI)が期待できるソフトウエアを提供→総売上の15%を研究開発費に投資

• 全世界26ヵ所のローカルオフィスにて、販売・サポートを実施→日本はサイバネットシステムが総代理店（販売・サポートを提供）

PIDO = Process Integration and Design Optimization


Noesis Solutions PIDO 製品

•PLM Optimization–CATIAユーザのみ

–CATIAの中での最適化

•OPTIMUS–汎用型PIDO–CAEソフトウエアとリンク

–Direct Interface•CATIA V5、MATLABなど


OPTIMUS インタフェース製品ロゴ配置エリア

•FEM–ABAQUS–ANSYS–ANSYS Workbench–MSC/NASTRAN, MARC

•機構解析–MSC/ADAMS–RecurDyn–Virtual.lab Motion (DADS)

•衝突解析–LS-DYNA–PAM-CRASH–MADYMO–DEFORM

•樹脂流動–Moldflow (MPI)–3D TIMON

• CFD– ANSYS CFX– FLUENT– STAR-CD– Flow 3D– Icepak

• メッシャー/CAD/モーフィング

– ICEM/CFD– PATRAN– CATIA V4, V5– I-DEAS– Pro/ENGINEER– OneSpace Designer Moder– ANSYS ParaMesh– DEP Mopher

• 磁場解析– JMAG– Flux 2D/3D

• 光学– CODE V– LightTools– Tracepro

• その他– PSpice / LTSpice– Virtual.lab

Acoustics– CarSim / TrackSim– Excel– 内製コード

– 実験データ– etc…

バイナリ形式にも接続環境を提供可能バイナリ形式にも接続環境を提供可能

入出力ファイルがテキスト形式・バッチ実行可能なことが条件入出力ファイルがテキスト形式・バッチ実行可能なことが条件


ダイレクトインタフェース

ダイレクトインタフェース・CATIA V5 ･MATLAB/Simulink・ABAQUS ･Ricardo WAVE・SAMCEF ･AMESim・MS-EXCEL ・SFE-Concept

メリット・バイナリファイルを直接読込む・設計変数、目的関数、制約を自動的にリストアップ・自動化、最適化シーケンスを自動生成→非生産的作業を削減し、時間および環境を有効活用

例：CATIA V5ダイレクトインタフェース

・CATPart、CATproduct、CATanalysisのファイルをOPTIMUS内で直接指定して、最適化シーケンスの作成が可能


V5専用最適化モジュール PLM Optimization製品ロゴ配置エリア

CATIA V5 の環境を利用することのメリット

•• CATIACATIAツリーでの能力を最高に発揮ツリーでの能力を最高に発揮

–– PEOPEOの機能を強力に補間の機能を強力に補間

•• 設計空間での設計空間での””限界限界””を探索するを探索する

–– 形状での制限形状での制限

–– 機能的パフォーマンスでの制限機能的パフォーマンスでの制限

•• マニュアル操作による、退屈なマニュアル操作による、退屈な

””トライ・アンド・エラートライ・アンド・エラー””を取り除くを取り除く

V5環境に前例のなかった機能を提供

• パラメータ・スタディ• 設計の最適化• ロバスト設計


PLMO事例：ウォータージャケット

• 熱伝達が十分に行われる流量を保つことのできるウォーター・ジャケットの形状最適化– ホット・スポットの発見と設計の繰り返しの削除

– 圧力損失の最小化

（その先の姿として・・・）

– 流れによる熱交換データを構造解析（熱応力）へ利用

• イニシャルでの実行:– R1～R5 = 3 mm– インレット圧力 = 290.7 Pa– 最大温度 = 375.3 K

(制約条件として>370K)• 最適化実行:

– R1, R2 = 2 mm– R3, R4 = 4 mm– R5 = 3.36 mm– インレット圧力 = 269. 3 Pa– 最大温度 = 369.1 K

(制約条件として<370K)

インレット（圧力）

ex. R1…


アプリケーションの統合化

• 異なるアプリケーションを統合化→異なる部署間のツールを統合・共有する

→異なる領域の制約・条件を満たした最適化ex.流体-構造

• 複合領域最適化 MDO (Multi-disciplinary Optimization)

衝突衝突CAD

ジオメトリ

CADジオメト

リ

MSExcel

MSExcel

機構機構

構造解析

構造解析

素材加工

素材加工流体流体

製造製造

音響音響

耐久疲労

耐久疲労

複雑なプロセスの統合も可能複雑なプロセスの統合も可能

プロセスマネージメントプロセスマネージメント&&

コラボレーションツールコラボレーションツール


最適化手法

初期設計初期設計

最終設計最終設計 (8 %(8 %重量軽減重量軽減))

ニーズに合致した最適化アルゴリズム• 設計変数の値をOPTIMUSが自動的に変更し、目的が最小(最大)にな

る最適値を自動算出し、設計指針を設計者に提供–単一目的(局所・大域)、多目的の各種最適化アルゴリズム

ユーザのトライ&エラー無しに自動的に最適解が算出


最適化ユーザ事例

• 小型エンジンバルブの形状最適化–絞込みデザインの提案

–各部の応力と重量の低減•ANSYS、ANSYS/LS-DYNA

–多目的最適化へのアプローチ–手作業の削減

–Multi-Objective Optimizationを使用した場合、手動でPareto解を探査する場合に比べて、1/3～1/6の時間短縮効果を確認

形状・寸法、軽量材料、

高強度材料、寸法精度

耐食・耐熱材料・形状

耐食・耐熱材料、耐摩耗材料、表面処理

耐食・耐熱材料・形状

形状

表面処理

粗さ

焼入れ有、無、軸接合

小型・軽量、精度

腐食、高温強度

摩耗、腐食、靭性

腐食、高温強度

ガス流動抵抗

摩耗、スカッフ性

シール摩耗

強度

焼入れ有、無、耐摩耗材料摩耗、ピッチング

対応策要求特性

使用・要求条件が厳しくなる中で、形状の最適化が必要！使用・要求条件が厳しくなる中で、形状の最適化が必要！

結果結果


ロバスト・信頼性解析

真の最適化のために• Robust = 強固な、頑丈な、丈夫な etc… => ロバスト性解析

目的値のシグマを小さくし、外乱に強い製品設計を指す

• Reliability = 信頼性、確実性、頼もしさ etc… => 信頼性解析

設計変数のバラツキによる、目的値が許容範囲を超える失敗の確率を求める

Noesisが最も研究開発を

実施している機能

実際、多くのベンチマークにて

精度の高い解析の機能が

評価されている


実験データの取り扱い

• OPTIMUSでは実験データも非常に簡単に取り込め、それを基に応答曲面を作成し、設計空間の把握や応答曲面上で最適化を行う事が可能

• CAEと同定させることによって、実験結果値とCAEの結果値の差の二乗和を最小化問題と設定することで、実験では得られなかったパラメータを推定することが可能

実験データOPTIMUS内でRSMの作成・RSM上での最適化


まとめ

ソフトウェア

ジオメトリ・回路・シミュレーション

ロバスト設計

結果の可視化

実験計画法（DOE)

応答曲面法(RSM)

各種最適化アルゴリズム

OPTIMUS & PLM Optimization


ご案内

• Worldwide Users Group Meeting開催

– 6月25日、26日–ベルギー王国ルーベン市

• 出展ブースにも是非足をお運び下さい–ブースNo.287– イベントコーナー

「くるまの技術、この10年」

「最新くるまの運転教室」

の向かいに出展中


補足

ご清聴有難うございました。

最適設計支援ツール「OPTIMUS」CATIA V5最適化モジュール「PLM Optimization」

お問合せ先新事業統括部 PIDO室

TEL:[email protected]

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