今日の急速に変化する技術環境では、ほんの一瞬目を離しただけで重要な進展を見逃してしまいそうですが、ますます複雑になっている自動運転車をはじめとする新興技術がさまざまな業界で見られるようになっています。
その結果、エンジニアや設計者は新たな課題に直面しており、従来のシステムエンジニアリングプロセスがもはや適切ではないことが明らかになっています。この課題に加えて、組織が大規模かつ複雑になり、すべてのステークホルダーがスケーラブルで使いやすいソリューションを必要とするようになっています。
たとえば、月面を探索し、研究に重要なデータを収集する自律型ローバーを設計しているエンジニアを考えてみましょう。ローバーの複雑な設計は、最新技術だけでなく、多分野にわたるバックグラウンドを持つ、チーム内の多くの研究者たちの専門知識にも依存しています。
月面を走行するローバー。
研究者が共同作業を適切に行うためには、情報を効率的に共有し、全員が最新の設計を確実に入手し、すべての設計段階で安全基準が満たされていることを確認できる方法が必要です。しかし、これらはすべて、設計が複雑になるほど困難になります。
こうした状況に対して考えられる解決策は何でしょうか？航空宇宙・防衛（A&D）、自動車、ハイテク、ヘルスケアなど、多くの業界の研究者は、これらの現代的な課題に対する解決策としてシステムアーキテクチャモデル（SAM）を活用しています。SAMについてより深く知るために、ここからはさまざまな業界のエンジニアがSAMを採用する理由を詳しく見ていきましょう。
急速に変化する分野で、ますます複雑になる技術を開発する手法
まず、モデルベースシステムズエンジニアリング（MBSE）について説明します。MBSEは、ドキュメントの代わりにデジタルシステムおよびモデルを活用して、複雑なシステムの設計、製造、保守を行う、今なお進化し続けている手法です。
MBSEでは、紙面上のデータを使用する代わりに、デジタルシステムおよびエンジニアリングドメインモデルを作成して使用することで、重要な情報、フィードバック、要件の交換を円滑に行うことができます。
MBSEは複雑なエンジニアリング問題を解決するための構造的かつ体系的なアプローチを現代のエンジニアに提供し、開発プロセスの合理化と効率向上を実現します。MBSEには、以下の3つの主要なコンポーネントが含まれています。
1.包括的なSAM
SAMでは、接続された一連のブロックダイアグラムによってシステムの物理的および機能的なアーキテクチャを記述することによって、設計対象のシステムを表現することができます。SAMには、システムに要求される品質や機能の包括的なリストも含まれています。
MBSE内では、SAMは、研究対象となるシステムのアーキテクチャに関する信頼できる情報源として機能します。ただし、SAMはこのシステムを詳細に記述できますが、システムが要件を満たしているかどうかを確認するために単独で使用することはできません。ここから、MBSEプロセスの次の段階へ進みます。
2.エンジニアリングシミュレーションソフトウェア
次に、エンジニアリングシミュレーションソフトウェアを用いて、SAMの要件を特定します。たとえば、自律型ローバーを設計するエンジニアは、すべての設計部品が極端な温度環境でも機能することを確認する必要がありますが、エンジニアリングシミュレーションソフトウェアを使用すれば、熱解析と構造解析を行い、設計が十分に機能するかどうかを確認することができます。
このタイプのソフトウェアでは、特に包括的なマルチフィジックスアプローチをとると、計算負荷が高くなることがよくあります。そのため、MBSEでは次の3番目の要素が必要になります。
SAMをエンジニアリングツールに接続
3.集中型の計算センター
集中型の計算センターは、SAMを収容し、エンジニアリングシミュレーションソフトウェアの機能を実行し、MBSEの結果を保存するために使用されます。そのため、MBSEのすべての要素を統合し、結び付けるデジタルスレッドとして捉えることができます。
Ansys SAMを活用して、現代のエンジニアリング課題を克服
Ansys System Architecture Modeler（SAM）の機能は、現代のエンジニアが直面するさまざまな問題を解決できるロバストなツールです。
Ansys System Architecture Modeler（SAM）のイメージ図。
大規模なチームで運用する際のハードルの1つは、1つのプロジェクトに複数のバージョンが存在し、それぞれが各バージョンで作業することにより、ミスが発生する可能性があることです。Ansys SAMは、こうしたミスを防ぐために、プロジェクトに関わるすべての人に対して「権威ある信頼できる情報源（ASOT）」として機能します。SAM機能を利用すれば、プロジェクトに携わるすべてのエンジニアがアクセスでき、個別に変更することはできないデジタルモデルを共有システムで使用することで、製品のライフサイクル全体を通じて要件を追跡することができます。その結果、チームはデータの一貫性、整合性、精度、およびコンプライアンスを確保する能力に確信を持つことができます。
また、複数の大規模なチームが、1つのプロジェクトで適切に共同作業が出来ない場合には、別の課題が生じます。WebネイティブなSAM機能を使用することで、複数のユーザーが同じモデルで同時に作業しながら、他のユーザーが何をしているかをリアルタイムで確認することができます。誰かがモデルに変更を加えると、その変更がモデル全体に自動的に反映され、ソフトウェアによって内部の一貫性と精度がチェックされ、データ品質が維持されます。この機能によって、プロジェクトが組織全体でアクセスしやすくスケーラブルなものとなり、運用効率が向上します。
Ansys SAMは、MBSEソリューションの中核になる。
Ansys SAMはこれらすべてを実現するために、SysML v1よりも強力で、学習と実装が容易なシステムモデリング言語（SysML）v2仕様を採用しています。SysML v2を採用したSAM機能は、この一般的な言語を使用して、関連する製品の詳細をすべて正確に指定（またはリンク）することで、開発時の複雑さを管理します。
SysMLモデリング言語。
次に進むべきステップを見つけよう
ますます複雑化する設計に取り組む、組織でデジタルトランスフォーメーション構想を実施する、大規模な分野横断型チームを育成する、開発プロセスを効率化し、ミスを回避して効率化を図るなど、さまざまな場面でSAM機能とAnsysのMBSEソリューションが威力を発揮します。
