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コンピュータ支援エンジニアリング (CAE) は、エンジニアが複雑なシステムや構造をより効率的かつ正確に設計、分析、最適化できるようにする強力な分野です。 これはエンジニアリングの方法に革命をもたらし、今後もエンジニアリング プロセスの重要な要素であり続けるでしょう。 有限要素解析 (FEA) または数値流体力学 (CFD) ソフトウェアを社内に導入したい場合は、購入前に知っておくべきことがいくつかあります。
もう自分のためだけに CAE を購入する必要はありません。
製品開発において最も懸念される物理学は何ですか? あなたが注力しているものとは異なるタイプの分析から恩恵を受ける可能性のある他の部門やチームはありますか? 今後、別の種類の分析が必要になる可能性のあるプロジェクトはありますか? かつては、すべてのグループがこれらの質問を自分たちで解決でき、全体としての生産性は標準レベルに達していました。 これは必ずしもそうではありません。
分析例を以下に示します。 あなたの CAE ソフトウェア ポートフォリオはそれらすべてに対応していますか?
- 構造力学：応力、ひずみ、変形と接触、振動と音響、耐久性など。
- 流体力学: 構造力学 流体の挙動と流れの最適化。
- プラスチック射出成形: 充填、保圧、冷却、ワープ、オーバーモールドなど。
- 電磁気学: アンテナ、マイクロ波とRF、生物EM、光学、EDA/エレクトロニクス、EMC/EMI、粒子力学など。
- マルチボディダイナミクス: 剛体または柔軟なボディ、ジョイント、および力要素で構成されるシステムの動きと荷重。
CAE 分野の主要なソリューションは統合されており、どのシミュレーション ソフトウェアも、現在ではより大規模なソフトウェア環境の一部となっている可能性があります。 会社全体のシミュレーションのニーズを把握することで、全員に一度にサービスを提供できる単一のソリューション ポートフォリオを選択できます。
多くの製品に対して 1 つのベンダーを使用するとコストが節約され、購入が迅速化および簡素化されますが、継続的な主な利点は生産性です。
の 3DEXPERIENCE ソフトウェア環境は、構造解析と流体解析に非常によく似たユーザー エクスペリエンスを提供するため、一方を理解すれば、もう一方を簡単に習得できます。
複数の完全に異なる特殊なソリューションの蓄積は、多くのエンジニアが慣れ親しんできたものですが、これはかつてのように必要不可欠な事実 (そして頭痛の種) ではありません。
誰もが使用できる総合的なソフトウェア環境は、相互運用性、接続されたワークフロー、共有データ、トレーニングの引き継ぎ、その他多くの利点を提供します。
変化は避けられず、それに備えることはできます。
時間の経過とともに、産業とそこで使用される製品は変化します。 これに適応するために、競合他社はツールやプロセスを革新し、改善するでしょう。 どのように対応するつもりですか？ 分析ツールまたは CAE 環境を選択するときは、数年後の成長経路を計画することが重要です。
SOLIDWORKS Simulation は高度に合理化されており、設計者にとって比類のない利便性を備えています。 それは、5 年後に実行したい FEA をサポートするものでしょうか? それとも、何か他のものを購入して再トレーニングする必要がありますか?
これには、機能、部門間のワークフロー、生のスループット、ソルバーのモデル サイズなどが増加する可能性があります。異なるシミュレーション ツールは、スペクトル内の異なる場所で開始および終了するため、異なる目標をサポートします。
現時点では手頃な価格で効果的なツール (ソフトウェアとハードウェアの両方) を選択し、必要なときに備えて簡単なアップグレード パスを用意してください。 これにより、製品やプロセスの制限により、必要な変更 (新しい物理学、幅広いツールの採用、より高度なワークフローなど) が不必要に困難になる状況を回避できます。 新しい実装、再トレーニング、予期せぬハードウェアの購入を最初からやり直すと、大きな問題が発生する可能性があります。
クラウドおよび SaaS 時代では、CAE ハードウェアのコストは解決可能な問題です。
以前は、高度な CAE ツールにはハイエンドのコンピューティング ハードウェアが必要であり、多くの場合、追加のソフトウェア ライセンスと継続的な IT サポートが必要でした。 このようなコスト構造は、問題のツールの稼働時間が非常に高い企業のみに役立ちます。 ただし、これが今日の CAE コンピューティングの唯一のオプションではありません。
実行するシミュレーションの計算ニーズを十分に理解することは良いことですが、ソフトウェア プロバイダーは、ベンチマークを実行するなどして、これを支援できます。 意図したシミュレーションの要求がどれだけ高く、どれくらいの頻度でシミュレーションを実行するかがわかれば、クラウド コンピューティング サービスと時間計測型コンピューティング ライセンスという、頻繁に絡み合う 2 つのソリューションを使用して、それを実現するコスト効率の高い方法を見つけることができます。
選択したシミュレーション ツールには、公式または非公式のクラウド コンピューティング サービスが提供されている場合があり、多額の初期費用をかけて HPC システムを購入し、光熱費や IT スタッフの経費をかけて稼働し続ける必要がなくなります。 クラウド内の HPC システムにアクセスすると、中小企業や個人起業家でも利用できるシミュレーションの範囲が大幅に拡大します。 ただし、これには、クラウドに保存されたデータに関する組織の IT ポリシーについての議論が必要になる場合があります。
3DEXPERIENCE STRUCTURAL は、ダッソー・システムズが提供する多数の FEA ソリューションの 1 つで、ユーザーはローカルまたは公式クラウド サーバー上でソルバー時間に対して時間単位で支払うことができます。
従来の無制限アクセスではなく、コンピューティング時間を購入することで、クラウド コンピューティング (場合によってはオンプレミス コンピューティング) にアクセスできます。 このソルバーへの従量課金制の時間制限付きアクセスは、CAE コンピューティング リソースに対する予測不能で変動するニーズに最適であり、企業はシミュレーション スループットとコストの両方を同時に最適化できます。
クラウドベースのハードウェアと時間計測型ライセンスは、予測不可能なビジネス状況においても非常に有益です。 予期せぬ不況により、10 万ドルのオンプレミス HPC サーバー (およびそのコンピューティング ライセンス) が 2 か月間アイドル状態になったとします。 逆に、突然のビジネスチャンスでは、数カ月に渡って極端な解析スループット (例: 非常に大規模なモデル、多数の設計バリエーション、DOE シミュレーション) が要求される可能性があります。 これは、CAE クラウドのコンピューティング時間を短期的に購入するのに最適なケースです。
シミュレーションのニーズやビジネス状況は予測が難しい場合があるため、柔軟な購入ソリューションにより無駄を排除し、新しい機能を実現できます。
統合の問題は、長期的な生産性の深刻な妨げとなる可能性があります。
先ほど、個別のソリューションではなく会社全体のためのシミュレーション ソフトウェア環境を見つけることについて説明しましたが、このトピックは単なる CAE ツールを超えて広がる可能性があります。
CAD、CAE、および PLM ツールを同じ開発者から提供することは、最もスムーズな設計と分析の反復サイクルを提供するため、最良のシナリオです。 共有コラボレーション フレームワークと共有データ ソースにより、プロセスに必要なツールと手順が最小限で、時間を大幅に節約し、エラーの可能性を排除できます。 さらに、ソリューション間の統合は複雑になり、場合によっては破損する可能性があります。 たとえば、CAD ソフトウェアの年次更新時には、サードパーティの統合ツールが、たとえまったく機能しなかったとしても、正常に動作しない期間が発生します。
CAD-CAE-CAM-PLM の完全な統合は、FEA または CFD に基づく設計最適化ツールに特に役立ちます。
別の例として、設計を非接続解析ツールに取り込む場合、CAD ソフトウェアから STEP ファイルをエクスポートし、それをダム ジオメトリとして解析ソフトウェアにインポートすることが必要になる場合があります。 メッシュを作成して解析を実行すると、ジオメトリの変更を伴う反復がさらに行われる可能性があります。
この時点で、ツールがネイティブ CAD を共有していない場合は、CAD ソフトウェアに戻って変更を加え、STEP をエクスポートし、ダム ジオメトリとメッシュをインポートして、再度実行します。 分析プロジェクトごとに平均 8 回の反復を実行し、各反復に 1 時間かかるとします。 月に 1 つのプロジェクトだけを実行する場合。 これは、ソフトウェアが相互に通信しないという理由だけで、アナリスト 1 人当たり年間 2 週間以上が無駄になることになります。 CAD-CAE 接続環境における代替手段は、ワンクリックでモデルを更新することです。 変更が十分に小さい場合は、アナリストが手動で設定をやり直す必要がまったくない可能性があります。
結論として、ソフトウェアを追加する場合は、可能であれば製品ライフサイクル全体と統合できるソリューションを検討する価値があります。
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