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ケーススタディ

IHIがエンジン設計プロセスを変革 

「Ansys optiSLangを導入したことで、以前なら挑戦しようとも思わなかった課題にも取り組めるようになりました。optiSLangのおかげで、今では攻めの姿勢で取り組めるようになり、新たな課題に積極的にチャレンジする勢いが生まれています。」

— 北村祥之氏
IHI、航空・宇宙・防衛事業領域技術開発センターエンジン技術部、構造・伝熱技術グループ長

IHIは、日本におけるジェットエンジン生産の約60～70％を担う業界リーダーです。同社では、航空宇宙分野でのイノベーションを継続的に推進していくために、設計プロセスの変革を目指しています。

同社の従来のエンジン設計プロセスでは、設計部門ごとに個別に設計最適化に取り組んできましたが、こうした個別の最適化アプローチには限界があり、実現可能な設計解を導き出すには不十分でした。

そのため、同社では、複数の分野に対応し、プロセスの自動化と効率化を支援しながらトレーサビリティも確保できる、統合型の解析および設計ソリューションの検討を進めていました。

Turbo Fan Engine Structure

ターボファンエンジンの構造

課題

解析ソリューションと設計ソリューションの統合、特に複数の分野にまたがる統合には、以下の理由により、多大な時間を要します。

  • 各部門が独自の自動化プロセスを確立した後に、データの受け渡しとプロセス統合が必要となる
  • 既存の設計プロセスと開発環境が部門ごとに異なる
  • 品質向上とミスの削減を図るために、設計プロセスを標準化する必要がある
  • エンジン設計特有の複雑なパラメータを選定するには、豊富な経験とそれに基づく直感が必要であり、そのプロセスは個人の専門知識に依存している

結果として、統合された多分野最適化（MDO）ソリューションの導入には時間を要する可能性がありました。

IHI's Uses optiSLang

optiSLangを活用したIHIの設計プロセス

エンジニアリングソリューション 

IHIでは、エンジン設計プロセスへの統合型解析・設計ソリューションの導入を促進するために、Ansys optiSLangを採用しました。同社がAnsys optiSLangを採用した理由は、構造の有限要素法解析ソフトウェアであるAnsys Mechanical™や、流体シミュレーションソフトウェアであるAnsys Fluent®との高い互換性にあります。

さらに、IHIはアンシス・ジャパンの技術支援と有償のエンジニアリングサービスを活用しワークフローの統合を円滑に進め、optiSLangの導入に伴う障壁を低減しました。

 optiSLang活用におけるさまざまな取り組みの中で、大きな成果を上げた代表的な事例を以下に示します。

  1. 航空機用エンジンファンにおける空力・構造解析にMDOを適用し、設計工数を大幅に削減
  2. 航空機エンジンの高圧圧縮機（HPC）ブレードを最適化し、振動を効果的に低減
  3. エンジンシステムを評価するために1次元シミュレーションの結果を可視化し、設計全体への理解を促進

ベネフィット

optiSLangを導入した結果、定型的かつ反復的な作業の自動化などによって、設計のターンアラウンドタイムとプロセス効率が大幅に向上し、以下の成果が得られました。 

年間で4,000時間を節約することができました。これは、新型コロナウイルスのパンデミック期間中にも達成しています。

  • 設計レビュー時間を30%短縮
  • 設計プロセス時間を70%短縮

IHIは、optiSLangを導入したことで、設計の標準化を促進するとともに、設計データのトレーサビリティを確保できるというメリットも得ています。