境界を越えて：航空宇宙・防衛業界が自律テクノロジーで成長

将来について考えたとき、どんな未来を思い描きますか？過酷な環境を航行し、現場にいる人間に対して信頼性の高い支援を提供する自律型電動垂直離着陸（eVTOL）車両の開発や、月面探査で独立して動作できる完全自律型ローバーの設計など、さまざまな開発に携わっている方がいるでしょう。

無人航空機（UAV）、無人地上車両（UGV）、無人潜水機（UUV）から、自律型空中給油、ルートクリアリング、旅客輸送、緊急サービス、宇宙運用に至るまで、航空宇宙・防衛（A&D）業界における自律テクノロジーの可能性は、無限に広がっています。

この多用途な技術は、今後、さらに成長し続けるでしょう。UAV市場は、2024年の約302億ドルから2029年には485億ドルへと成長すると見込まれています。こうした成長は、宇宙自律航行システム、アーバンエアモビリティ（UAM）市場など、今後10年間で急速な成長が見込まれるA&D市場全体で予測されています。

自律テクノロジーはなぜ急速に成長しているのでしょうか。A&D業界でその採用が加速している主な理由は4つあります。

1. 安全性と運用効率の向上。過酷な環境でも正確で一貫性のある作業が可能です。
2. 任務遂行能力の向上。インテリジェンス、監視、偵察（ISR）などの長期間にわたる任務を遂行できます。
3. 操縦者に対するサポートの強化。飛行時の緊急事態への対応など、操縦者の負担を軽減できます。
4. 新興市場での新たな機会の開拓。今後数年間で、自律型のラストマイル配送といった新たな用途の拡大が予想されます。

企業がこれらのメリットを実現するには、急速に変化し成長する市場において、精度と安全性に優れ、かつ可能な限り効率的に開発できる最適化された自律システムを構築する必要があります。A&D業界を牽引する企業にとって、これらの目標を達成することは容易ではありませんが、自律テクノロジーの開発プロセス全体を通じて乗り越えるべき不可欠な課題です。

土台作り：自律テクノロジーの開発プロセス

自律テクノロジー分野で変革を行うには、このテクノロジーの課題に取り組むと同時に、製品設計および開発プロセス全体に対して厳格で包括的なアプローチを取る必要があります。重要なのは、このプロセスが直線的ではなく、自律システムの継続的な開発および修正という循環的なものである点です。このプロセスの各部分を分析し、最適化することによってはじめて、新たなスケールでの変革が可能になります。

自律テクノロジーの従来のV-Cycle製品開発プロセスは、ミッションエンジニアリングで開始します。このプロセスでは、ミッション要件を特定し、設計がロバストで適合を維持していること、すべての変数を考慮していることを確認する必要があります。この段階で主な焦点となるのが、運用構想（ConOps）と運用設計領域（ODD）の作成です。

次の段階が製品エンジニアリングです。ここでは、事前に定められた目的や要件を最大限に実現するように、自律システムの各種ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントを設計、開発、最適化します。この段階では、特定の自律テクノロジーに応じて、幅広いエンジニアリング作業が必要となります。具体的な例としては、カメラシステムの設計、誘導・航法・制御（GNC）システムなどの組込みソフトウェアの開発、ディスプレイシステムや拡張現実ヘッドアップディスプレイ（HUD）などのヒューマンマシンインターフェース（HMI）技術の開発が挙げられます。

次の段階のシステム統合では、エンジニアはすべてのコンポーネントとサブシステム（ハードウェアとソフトウェアのどちらも含む）がシームレスに連携し、システム全体の要件を満たしていることを確認する必要があります。このプロセスには、センサー配置の最適化やサイバーセキュリティに関する業界規格の準拠などの各種作業があります。

V-Cycleでの次の段階は製造です。こうした複雑な自律システムを実際の環境で動作するようにします。その後、運用段階に入ると、開発されたシステムの診断や自律性レベルなど、システムの効率的な運用について正確に解析する必要があります。この段階の一環で、エンジニアはセンサーを使ってシステム運用に関するデータを収集します。これは最終の整備段階でも活用できます。

この開発サイクルの重要な最終段階では、継続的な解析、アップグレード、アップデートプロセスを行い、開発した自律システムを整備します。この段階では、センサーから収集したデータを利用して、整備の実施状況を伝え、ダウンタイムを最小限に抑えます。

エンジニアと研究者は、ミッションエンジニアリングから整備に至るまで、その設計が安全性、信頼性、性能および精度の目標を、コストと時間の両面で効率的に達成するという、重要な課題に適応していることを確認する必要があります。このブログシリーズで紹介しているように、シミュレーションソフトウェアを使用すれば、自律型ソフトウェア定義車両の性能を仮想環境で予測し、改善することができます。実際に、Ansys独自のモデルベースアプローチでは、開発のすべての段階で検証と妥当性確認を継続して行うことができ、次世代のインテリジェントな接続システムを迅速に構築できます。

航空宇宙・防衛分野における予測技術の未来

自律テクノロジーの成長に伴い、私たちはこれから、システム自体の運用が人間主導から自律運用への移行する過程を目の当たりにすることになるでしょう。この分野の専門家は、自律テクノロジーの未来を見据え、現在は人が重要な判断を下している自動化システムが、今後数十年のうちに、完全な自律システム（自律的に重要な判断を下す航空機など）へと進化すると予測しています。こうした未来を実現するには、各企業がこの分野で真の変革を実現することが不可欠です。

Ansysは、高精度で高速な開発ツールによって競争力を向上させ、さらに戦略的優位性を持って変革の最前線に立てるよう、お客様を支援しています。自律テクノロジーについて詳細を知りたい方は、電子ブックを含む追加資料をせひダウンロードしてご覧ください。