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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

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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）

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

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•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

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CATIA V5 の環境を利用することのメリット

•

•

CATIA

CATIA

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

–

–

PEO

PEO

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

MS

Excel

MS

Excel

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 %重量軽減

(8 %

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

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:03-5297-3299

[email protected]