トヨタ自動車、Ansys Discovery を使用したリアルタイム CAE でビジネスプロセスの イノベーションを加速

「日本の製造業が 100 年に一度の大改革の時代を生き抜くためには、ビジ ネスプロセスを革新してリードタイムを短縮することが重要であると考え ています。リアルタイム CAE を導入することで、開発と生産準備に要する 時間を短縮することが可能です。リアルタイム CAE を適用する範囲を拡大 しつつ、実際の現象や従来の解析での検証も実施することで、ビジネスプロ セスを向上できるように、引き続き取り組みを進めていきます。」

— 鈴木 有紀氏 エンジニア,トヨタ自動車株式会社

ベネフィット

ある事例では、生産ラインの重要な設備を支えるアンカーボルト部分の床面が破損したことで、コンベアシステムの加速時や減速時に大きく揺れる という問題が発生しました。現場で確認したところ、床面に亀裂が見つかり早急な対策が必要なことが分かりました。

トヨタ自動車では、CAE は従来、定量的評価に使用していました。現場を訪れ、詳細を確認し、その後に個々の要件の解析結果を得るという従来の 作業では、問題の解決までに長い時間を要していました。リアルタイムのシミュレーションベース CAE を導入することで、解析部署の担当者は、 設計者の作業場や製造が行われている工場など、問題が実際に発生している現場を訪れ、その場でデータを解析して問題に対処できるようになり、 より迅速な意思決定が可能になりました。

具体的な手法は下記のとおりです。

• Discovery を使用して、解析要素を特定します。その際に解析に必要な要素、省ける要素を見極め、ポイントを絞って解析することで、講じる べき対策を非常に短時間で作成できました。 
•  対策前の解析では、アンカーボルト領域に高い応力が加わっていることが示されました。結果に基づきその場でサポートを追加した対策案では、 アンカーボルトにかかる負荷を 40%削減することができました。 
• この対策の効果を検証するために、詳細な解析との比較が行われました。対策を講じる前と後に実行した解析の結果の傾向が、詳細な解析の結 果と一致することが確認されました。 
• Discovery を使用した現場での剛性解析は、他の詳細な CAE 手法を使用した場合と比べて、解析結果回答までの時間を 93%短縮しました。解 析から得た妥当性確認の結果では、効果的な解決策の迅速な解析にとって重要となる傾向値が示されました。 

別の事例では、高温、高湿度、または低湿度条件に耐えるよう設計された恒温室内で温度ムラをなくし温度を均一に維持するために、リアルタイム CAE が導入されました。この状況に対する現状の解析では、設備などが原因で空気が適切に循環しないことがわかりました。また、室内の場所に 応じて温度が違うことも確認されました。大規模な空間データを扱うためには、Discovery を使用したリアルタイム CAE の導入が必要でした。 

具体的な手法は下記のとおりです。 

• Discovery で実行したパラメトリックスタディにより、最適な位置に送風機を設置することで、恒温室内の温度のムラが少なくなったことが確 認できました。 
• Discovery では、恒温室のような大規模なデータをすばやく解析できるため、無限の条件のパラメトリックスタディに対する有効条件を直ちに 生成できました。 

恒温室と言う、大規模な空間でも、解析時に必要な要素と省ける要素を見極めることで、モデルを簡略化できました。

トヨタ自動車では、将来的には設計者や現場担当者がその場で解析できるリアルタイム CAE 環境構築を目指しています。