よくある質問

【Q.1】MBDとCAEの違いって何ですか?

 どちらもシミュレーションを利用する点では一緒です.違いはモデルに対する考え方です.
 MBDは,モデルを基準にする考え方です.理想の製品モデルを作って, その理想モデルに近い実機を作ろうと言う考え方であり,実機はモデルに従属するという開発思想です. モデルが無ければ開発はできません.モデルを設計仕様書のように重視します.  一方,CAE(計算機援用設計)は,CADの副産物であるデジタル設計情報を,折角だから利用しようと言う考え方です. モデルがなければ開発できないということはありません.
 もう1つの違いは,MBDで扱うモデルには一般性が求められ,ある程度の範囲をカバーする必要がありますが, CAEは1つの実機を模擬すれば良いのです.その分,CAEのシミュレーションは多少遅くても構わないことになります. 試作レス,手戻り防止というレベルの目的であれば,CAEで十分でしょう.
 一方,従来の常識とは異なる方法を採用し,かつ確実に成功させたい!と考えるならば,MBDでしょう. MBDでなければ常識を超えた大胆な設計が試せないからです.

【Q.2】精密機械でMBDが必要な場合とは?

 自動車でMBDが必要とされているのは,自動制御に始まる人工知能化の潮流が根本的な原因です. 制御ソフト作成の負荷が急激に増加し,ソフトウェア開発の人手不足,工期短縮を目的としたコンカレント設計の実施. こうした背景が,よくV字型で表現される自動車特有のMBDを生み出しました.
 一方で,精密機械のように誤差が性能や品質を左右する製品の場合,MBDが必要となるのは,製品に何かのブレイクスルーが必要となる場合です. 従来の延長線上で,小さな改良の積み重ねで済む場合なら,MBDなど必要ないでしょう.

【Q.3】線形モデルだと,変形が顕著な対象は表現できないのでは?

 半導体露光装置の事例紹介にも書いてありますが,多数の線形モデルで,変形する過程を分割表現する区分線形化法を用いれば可能です.
 例えばロボットアームを0degから180degまで回転させるとき,予め1digごとに180個の状態空間モデルを作成しておき, 1degごとにモデルを取り換えながら線形シミュレーションを行って行きます.演算時間が長いと感じたら, シミュレーション結果の差異が許容できる範囲で,分割数を少なくして試します. このように,適切な分割数については,演算時間とのバランスを取りながら決めればよいのです.


【Q.4】どうして精密機械のMBDシミュレーションは高速演算でないといけないのですか?

 価値のある良いMBDシミュレーションは,多くの人に長い間使われるものです.その理由は単純です.信頼できるからです. どうして信頼できるかというと,多くのユーザーの厳しい目に晒され,常時改良されているからです.
 ところが,MBDシミュレーションにおける「利用量と信頼度の関係」を断ち切る最大の危機があります. それは,実機の登場です.実機ができた日を境に開発者の関心は実機実験に移ります.これは当然のことです.
 しかし,開発者が実験に使える実機は多くありませんし,使える時間も限られますから,重要な項目に限定することになります. また失敗も許されません.
 ですから,シミュレーションは予行実験や代行実験に用いられなくてはなりません. そこで最も重要なのは,モデル変更の容易さと演算速度です.モデル変更に数分,演算速度は遅くても実機実験と同じくらいであるべきです. そうでないと,シミュレーションは面倒なだけになり,使われなくなります.そうなると,シミュレーションモデルは改良されずに放置され, そして信頼も失われてゆくのです.

【Q.5】モデルと実機の差異はどうやって評価するのでしょうか?

 CAEであれば,実機の性能や品質を示す計測値を典型的なパターンで計測し,モデルのシミュレーション結果と比較すれば良いです. ただし,MBDの場合は,1回の比較だけで評価することはできません.なぜなら,その実機とは異なった別仕様の実機も模擬できなければ意味ないからです.
 つまり,複数の機種をカバーできるようなモデルを作り,何回もの開発を経ながら評価と改良を繰り返すのです. MBDの場合,モデルの持つ誤差の大きさを把握したうえで利用するのが良いでしょう.予測誤差が許容レベルに達したら使うなどという考えだと, 使える日はやってこないかもしれません.

【Q.6】許容できるモデルと実機の差異はどれくらいでしょうか?

 CAEでもMBDでも,予測誤差に関係なく利用するべきです.利用するときに,モデルの予測誤差をマージンとして扱えばよいのです.
もちろん,予測誤差は小さい方が良いのですが,その大小に関わらずモデルは許容されるべきです.

【Q.7】精密機械の場合,非線形シミュレーションは不必要なのでしょうか?

 非線形シミュレーションは,モデル化が容易で現実的です.演算時間はどうしても長くなりますが, 線形モデルのお手本として非線形モデルを利用することができます.線形モデルも非線形モデルもどちらも必要だと思います.

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