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オムロンの将来を見据えたCAE戦略

2016.5.18

オムロン株式会社

グローバルものづくり革新本部

生産技術革新センタ要素技術部

技術専門職（技術士：機械部門）

岡田浩


目次

□会社概要とCAEの推進 □設計開発に使用するCAEの推進について □ 設計開発に使用するCAEの推進体制 □ オムロンで活用されているCAEシステム □ 設計開発に使用するCAE活用・推進の背景 □ 設計開発現場からのCAEに対する期待 □ CAE活用・推進の基本的考え方 □ CAE手法の構築方法 □ CAE人財育成、および技術開発者の教育 □ CAEツールの選定方法 □ 開発プロセスへのCAE検証組み込み方法

□CAE活用事例紹介 □ご参考まで（書籍と研修のご案内）


会社概要とCAEの推進


会社概要

創業：1933年5月10日

資本金：641億円(2016年3月末)

売上高：8,336億円(2016年3月末/連結)

従業員：オムロングループ 37,709人オムロン株式会社 4,408人

国内関係会社 7,164人

海外関係会社 26,137人 (2016年3月末現在)

事業別売上高構成比率

１7％

１3％

40％

１2％

9％

9％その他

■ 工場自動化用制御機器事業 ■ 自動車用電子部品事業 ■ 家電・通信用電子部品事業

■ 社会システム事業 ■ 健康・医療機器事業

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設計開発に使用するCAEの推進体制

事業単位ごとのカンパニー制と、本社はコーポレート横串機能を保有。ものづくりに関わる機能は、グローバルものづくり革新本部(略称 GMI)が担当。

オムロンオートモーティブエレクトロニクス（株）

ものづくりに関わる全社横串機能生産、開発、購買、品質、環境、IT

品質革新センタ

環境革新センタ

生産技術革新ｾﾝﾀ

開発ﾌﾟﾛｾｽ革新ｾﾝﾀ

購買ﾌﾟﾛｾｽ革新ｾﾝﾀ原価企画、開発購買生産設計、PDM

開発力強化、開発支援技術

革新的生産要素技術、自動化技術

品質統括、品質革新推進

環境統括、Ecoものづくり推進

ものづくり人財開発部生産・開発・品質人財育成

(GＭI) 中国上海、深セン、香港

(GＭI) アジアシンガポール

(GＭI) アメリカ

グローバルものづくり革新本部(GMII)

企画室

(GＭI) 欧州

シカゴ

オランダ

インダストリアルオートメーションビジネスカンパニーエレクトロニック＆メカニカルコンポーネンツビジネスカンパニー

監査役会

グローバル戦略本部

グローバル理財本部

グローバルビジネスプロセス＆IT革新本部

グローバルものづくり革新本部

監査役室

取締役室

取締役会

社長

（2015年３月末現在）

グローバル人財総務本部ル

グローバルリスクマネジメント・法務本部

グローバル監査室

技術・知財本部

グローバルIR・コーポレートコミュニケーション本部

オムロンソーシアルソリューションズ（株）

オムロンヘルスケア（株）

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超精密金型・工法・材料技術生産向けのCAE支援

商品開発（設計）向けCAE支援

環境事業本部事業開発本部


１．開発プロセス革新センタ

使命：設計上流におけるCAE活用で、商品開発期間の短縮を加速する。業務内容： ① CAE解析による設計改善提案、設計K/H提供 ② CAE受託解析（構造・機構、熱流体、樹脂流動、EMCノイズ対策） ③ CAEシステム全社統合管理、CAE活用人財育成計画

設計開発に使用するCAEの推進体制

※商品ライフサイクル全般のCAEによるQCD評価は、両センタが連携して行う。

２．生産技術革新センタ

使命：生産工程（加工時の挙動解明、自動機開発）におけるCAE活用で、低コスト生産（省材料、タクトタイムの削減）を狙う。業務内容：生産工程の評価に必要なCAE要素技術開発 ① 金属加工・接合界面の破壊メカニズムと強度評価（構造解析） ② 実装工程・接合工程の温度予測（熱伝導・電磁場・流体解析） ③ 成形加工時の品質評価（樹脂流動解析） ④ 自動機設計（部品搬送等）（機構解析） ※その他光学設計ソフトなども所有


オムロンで活用されているCAEシステム

構造：構造物の変形・応力を算出。加工工程の影響や

疲労・衝突・振動などによる破壊の可能性を評価。

振動解析熱・流体：伝熱・対流・放射などを考慮した温度予測と放熱性評価。

熱流体解析

樹脂流動解析・簡易版・高機能版

構造解析・線形・非線形

樹脂成形：樹脂充填・保圧・冷却時の成形不具合予測と対策案検討。

電磁場・ノイズ解析

光路解析

電磁場・ノイズ：電磁力の算出やノイズを評価。

光学：光路・光度・照度の算出。

熱伝導解析

同一ソフト内での連成解析。

オフライン（解析結果データの

やり取りによる）連成解析。

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機構解析

機構：自動機設計、部品搬送系の不具合予測と対策案検討。


ご参考まで：私のプロフィールと今までの活動内容

氏名：岡田浩（1991年入社）専門：機械工学業務内容： 1991年～2004年メカ系CAE社内活用推進、技術サポート等・要素技術構造解析：ばねの疲労寿命予測、残留応力を考慮した性能特性評価。電磁場解析：渦電流損を考慮したインダクタンス変化量算出。熱伝導・流体解析：電子機器の放熱対策。・活用技術社内事業部商品開発プロセス革新活動に参画。メカ系CAE社内教育を実施。（構造、熱伝導・熱応力、樹脂流動） 2005年～現在新工法実現のための生産技術開発・樹脂封止・接着工法検討（界面破壊評価）、樹脂成型品のそり軽減策検討。・かしめ工法等のCAEによる評価、はんだの疲労寿命予測（クリープ解析）。 2011年～現在 OC.全体のCAE活用・推進戦略策定所属学会等：機械学会計算力学部門、材料力学他日本技術士会機械システム部会、京都技術士会、Net-P.E.Jp NPO法人“CAE懇話会”関西支部幹事 http://www.cae21.org/ 所持資格：技術士（機械部門）、機械設計技術者（１級）著書（共著）：「設計検討ってどないすんねん」「塾長秘伝有限要素法の学び方」他

ブログ：1日1問！技術士試験1次、2次択一問題。http://blogs.yahoo.co.jp/netpe1mon

技術士（有志）で、１日１問、技術士試験（機械部門）の択一予想問題を出題中。

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http://www.cae21.org/

http://blogs.yahoo.co.jp/netpe1mon


設計開発に使用するCAE活用・推進の背景

オムロンでは1980年代後半より全社的にCAEの活用・推進を行ってきた。 2006年からは本社にCAEの専門組織を立ち上げ、CAE活用により、・品質課題の早期解決・グローバル化による更なる低コスト化・商品品揃え充実のための開発のフロントローディングを目指して取り組んできた。

しかし、これまでの本社CAE専門組織におけるCAEの取り組みでは、設計・生産など、各組織の技術開発テーマからの依頼に基づくCAE実施（いわゆる受託型解析）が主であったため、CAE活用がフロントローディングへ十分効果を発揮しているとはいえなかった。

２０１１年度より長期ビジョン（Value Generation 2020）のもと、全社戦略テーマとしてCAE活用・推進を実行中。


設計開発現場からのCAEに対する期待

・従来以上に厳しい制約条件の中で、

商品の機能を成立させたい。

論理的・実践的な

アプローチ手法としての道具

ﾉｳﾊｳの伝承・教師としての道具

作業効率向上のための道具

CAEへ期待されることは、下記の３項目。これらが土台となり、

「フロントローディング型商品開発」「低コスト生産」が実践できる。

・ものづくりの経験不足を補いたい。

（試作の変わりとなる体験）・ベースとなる基礎工学を勉強したい。

・強度計算等の作業効率を向上したい。

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設計・生産技術開発に対するCAE活用ﾉｳﾊｳ・商品の機能検証と、制約条件とのすり合わせ

：課題を明確にする仮説設定と検証型アプローチ

・土台となる基礎工学を用いた対策

強度設計・寿命予測、放熱対策、耐ノイズ設計

CAE特有のK/H（計算力学）・FEM、拘束条件、メッシュ作成ﾉｳﾊｳなどの約束事

・非線形解析設定、収束演算のテクニック

→課題を素早く求める簡易モデリング・設定テクニック

CAE利用環境の整備・CAEソフトの操作性向上。（必要により）大規模計算。

・解析結果集計等の自動化。

・CAEを活用するためには、下記のスキル・整備が必要。「設計・生産技術に対するCAE活用ﾉｳﾊｳ構築」「CAE特有のK/H習得」「CAE利用環境整備」

・設計・生産技術開発に一番求められるのは、技術課題を明確にするアプローチ

現場でCAEを活用するためのベース・設計・生産技術者への CAEを含む工学の教育・CAEソフトの機能改善および現場向けCAE等の活用・推進・CAE専任者育成

仮説・検証型の

現場でのCAE活用

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例：成形部材の割れ

・コーナー部の応力集中

・成形不良

・使用環境下での過負荷

・上記課題のトレードオフ

・潜在的な問題

・顕在化した問題想定される課題：仮説仮説に対する検証

・過去の知見

・実験による検証

・基礎工学に置きなおし、

CAEによるアプローチ

設計開発の課題を明確にする「仮説・検証型」アプローチ

事業密着の取り組みでのCAE活用により、

・想定課題を解決する、戦略的な技術開発と蓄積

・仮説・検証を行うしくみ（プロセス）・手順の構築

・経験と論理的思考をもつ設計・生産人財の育成

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CAE活用・推進の基本的考え方と推進方法

・事業密着の取組みにより、必要とする技術課題を先取りし、CAEで戦略的に検討。・設計上流でのCAE活用で開発期間の短縮を実現し、事業成果出しにこだわる。・上記取り組みの中で、技術の蓄積、全社展開を図る。

負荷

開発期間短縮開発

ステージ

試作評価⇔設計改善の繰り返し

作らずに試し ⇒試作一回合格

量産量産

各事業の開発フロントローディング

技術の蓄積と横展開

設計・生産技術者

設計結果

技術手法手順

提案・策定

CAE人財解析結果

事業密着の取組み

策定・活用


CAE活用・推進の基本的考え方と推進方法

事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業事業

構造

樹脂

流体

熱

ノイズ

（パワエレ系展開）

（弱電系展開）

（簡易解析展開）

（高度解析展開）１

１（パワエレ系展開）

（弱電系展開）

１

２２３３

２

３３

２１

３

３１３

３

１

２２

１

３

事業課題との連鎖を明確にし、CAEによる技術開発・フロントローディングを実施。全社横串で、ＣＡＥの共通技術蓄積・展開、人財育成、インフラ整備に取り組む。

課題に対する全社的な打ち手

共通課題を抽出タテ（事業テーマ）を加速 CAE技術

WG

各事業部門と本社の連結に

て実行

開発フロントローディング

事業成果

本社主導

タテ（事業テーマ）

ヨコ

１

３

ＣＡＥ人財育成ＣＡＥ技術蓄積・横展開ＣＡＥインフラ整備

事業課題に対し、 CAEによる技術開発と

開発フロントローディングの連鎖

全社共通CAE手法×人財×インフラ

事例

・メカスイッチ動作特性・寿命解析・血圧計腕帯動作特性・寿命解析

事例（実施中）

・共通CAE手法・材料データ等をまとめたデータベース作成中。

カンパニー制のもとで、事業部門の全社的取り組みへの積極的関与


資料No.

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CAE手法の構築方法

生産向けＣＡＥと商品開発向けＣＡＥの相互連携による手法構築を検討・実施。

開発系CAE 生産系CAE

構造解析

熱解析

電磁波・ノイズ解析

樹脂流動解析

流体解析

強度・寿命、性能評価機械加工（ﾚｰｻﾞｰ・自動機振動・ｶｼﾒ）

熱加工（レーザー・リフロー）放熱設計

ﾉｲｽﾞ対策、部品設計

製品の充填性評価流動・そり、金型設計（圧縮成形）

粉塵対策流路・噴霧設計

機構解析自動機部品搬送・工程設計

誘導加熱（はんだ・金型加熱）


CAE人財育成、および設計開発者の教育

一体活動教育

CAEを活用し商品設計

技術・手法手順提案・策定

設計現場でのCAE活用

事業密着CAE人財商品設計者

策定と活用

全社横串 CAE人財構造

全社共通インフラ

・設計ﾌﾟﾛｾｽの中で最適なCAE活用法を提案。・手順・標準手法構築。

事業密着CAE人財

・全社横串のCAE技術開発・全社CAE戦略策定ｲﾝﾌﾗ整備・人財育成計画

全社横串CAE人財

熱樹脂流動ノイズ流体

全社横串CAE戦略・技術

強化

展開（ﾛｰﾃｰｼｮﾝ）

協創（研究機関（大学等）、CAEベンダー・コンサル）

・設計・生産現場でのCAE活用を通じ、事業密着CAE人財を育成。現場技術者を教育。・事業密着で数多くの事業を経験することで全社横串CAE人財を育成。

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CAEツールの選定方法

選定

ツール比較

利用ツール一覧

全社管理ツール一覧ＣＡＥツール情報ＤＢ

本社

サポート

最新のツール調査

これまで各事業部門が独自に選定していたものを、今後は、全社でツール情報を一元管理し、事業部門のツール選定を本社の専門人財がサポートする体制を検討。

事業部門

管理

一元管理のコストと効果性の検証


開発プロセスへのCAE検証組み込み方法

各事業が持つ設計規定、手順（デザインレビュー等）にＣＡＥの実施を紐づけ。

仕様策定概念設計詳細設計設計試作量産試作量産

ＤＲ１ＤＲ２-１ＤＲ２-２ＤＲ２-３ＤＲ３

オムロンの基本的な設計の流れ

プロセス全体像

課題箇所と製品リスクの大きさを特定

設計方針に基づいて初期レイアウト検

討

熱・ノイズ・重要課題検証

ドキュメント整備

初回試作評価・対策

DR2-1

DR2-2

リスク大課題が潰し込めている

構想設計

部品手配

試作

モデル作成

・コリレーション

対策案立案

スクリーニング

対策効果現物確認

W1ー2 W3－5 W6 W7～8 W9－12

テーマ振返り会

ルール充実の F/Bループ

蓄積

試作確認

詳細設計仕様策定部品図

出図

概念設計

製品

仕様構造図

(3M)

(2M)

(4M)

課題分析

K/H-DB （回路・部品ﾉｲｽﾞ）

実現手段検討(再設計)

K/H-DB （回路・構造）

反映課題無し？


製品

仕様案

実装可能？

実機データ


原因追求対策検討

試作機

検討(S

im)

確認仕様整合

設計

目標

設計確認

設計

ルール群

最適条件検討

Y

N

選定部品選択回路

Sim

設計

ルール群

Y

N

設計確認評価結果確認

設計設計

課題無し？

Y

N

設計

ルール群

部品選定

DR1 DR2-1 DR2-2 DR2-3

部品選定

手順

実現性検討

他技術制約

回路・構造 Sim

（構造、回路）

（回路、A/W）

A/W Sim

実機or 固有Sim

K/H-DB (回路・A/W)

他技術制約

事業Ａの設計手順事業Bの設計手順

事業ごとに設計規定、手順を持っており、そこへＣＡＥ実施を紐付

組み込みの方法は事業個別。事業ごとに作成する必要がある。


商品１ベース

商品３スプール

商品２ベース

商品４ケース

材料定数を計測して計算することで、充填位置は一致。エアベント位置の決定に使用

解析事例－エアベント位置の決定


最後に

設計開発に使用するCAEの推進について

CAEをフロントローディングで使いこなすためには、事業課題を想定し、

CAEで何をどこまで・どのタイミングで検討するかを決めることが重要。

設計・生産技術開発に一番求められるのは、技術課題を明確にする

アプローチ。CAEは想定した仮設がその通りになるかを検証する時に

一番役に立つ。

CAE事例より

材料特性と加工の影響を正確に把握すれば、CAEの予測精度が向上する。

目視が難しい挙動は、CAEにより可視化することができる。

すべてをCAEで行うのではなく、実験とCAEを組み合わせることで、

挙動の傾向を効率良くつかむことができる。

CAEをうまく活用することで、技術者自身の仮説・検証能力が向上し、

コスト削減、製品の品質向上開発期間の短縮につながる。


著書：『設計検討ってどないすんねん！』￥2,310（税込み）共著：日刊工業新聞社 2008年7月若手設計者向けの入門書。開発プロセスにそって、強度設計・放熱設計・機械要素などのノウハウを解説。『塾長秘伝有限要素法の学び方！』￥2,520（税込み）共著：日刊工業新聞社 2011年4月 ※NPO法人CAE懇話会関西解析塾テキスト編集グループ」の一員として執筆

若手CAE技術者向け入門書。有限要素法の基礎から解説。下記URLより、220円引（送料無料）で購入できます。 http://www.cae21.org/ 監修：『解析塾秘伝非線形構造解析の学び方』日刊工業新聞社 2012年5月￥2,730（税込み）『解析塾秘伝有限要素法に必要な数学』日刊工業新聞社 2012年6月￥2,310（税込み） ※NPO法人CAE懇話会関西解析塾テキスト編集グループ」の一員として監修

ご参考まで（書籍の紹介）

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ご参考まで（社外セミナの紹介）

http://www.tech-d.jp/machine/seminar/show/2083





ご清聴ありがとうございました

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