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» 2016年04月08日 10時00分 UPDATE

CAEイベントリポート:開発期間を従来の半分にしたIHIのCAE実践――ロケットエンジン設計から生まれた「TDM」 (1/5)

IHIでは多目的トレードオフ設計手法などを活用して、設計工程において後戻りが起きない仕組みを構築している。このベースとなるのは、「設計変更のたびに最適解を求めるのではなく、既に求めた解から最適解を選ぶ」という考え方だ。この手法は後戻りをなくす他にも、さまざまな面でメリットをもたらした。

[加藤まどみ,MONOist]

 IHIではロケットエンジンを従来の半分の期間で開発する必要に迫られる中「統合的設計管理手法(TDM:total design management)」という手法を構築した。同手法により、リードタイムの延びる最大要因である後戻りをなくすとともに、設計工程の見える化や、意思決定のプロセスの迅速化、リスク管理などを可能にした。

 IHI 技術開発本部R&Dテクノセンター解析技術部 最適化グループ 主査 兼 明星電気 気象防災事業本部 気象・管制事業部 技術部 地上気象グループ グループ長の呉宏堯氏が、2016年2月17日に開催された「CAE実践活用講座〜オープンソースソフトとクラウドの活用〜」(主催:アイティメディア 産業テクノロジー事業部)でその詳細を語った。当日の講演内容から一部を紹介する。

yk_caec201602_00.jpg IHI 技術開発本部R&Dテクノセンター解析技術部 最適化グループ 主査 兼 明星電気 気象防災事業本部 気象・管制事業部 技術部 地上気象グループ グループ長 呉宏堯氏

ぶっつけ本番だが高い信頼性要求

 IHIが扱う製品の中には橋梁や交通システムといった社会インフラやプラント、発電タービン、産業機械やジェットエンジンやロケットシステムといったものがある(図1)。

yk_caec201602_01.jpg 図1:IHIグループの事業領域(出典:IHI)

 これらの特徴は大型であること、長い製品寿命や高い信頼性が求められるといったことだ。一方でこれらの試作や実験は難しく、製品づくりは「一言で言えばぶっつけ本番」(呉氏)ともいえる。そのためシミュレーションが多く活用されてきた。

 呉氏はIHIに入社後、宇宙開発事業部で14年間ロケットエンジンの設計に携わってきた。入社したころは、ロケット打ち上げの失敗が続いた、いわゆる冬の時代だったという。もはや精神論やベテランの裁量だけでは対応できない状況であり、設計作業だけでなく開発全体の革新が求められた。そんな中、信頼性設計や最適設計の研究が進められ、生まれたのがTDMだ。

 TDMとは、製品QCD向上、開発のスピードアップ、設計現場の実用性の並立を目指す、多目的トレードオフ設計とリスク管理の統合による手法だ。これにより設計プロセス・設計根拠の透明性が増し、その結果として設計開発の後戻りが削減できるとしている(図2)。

yk_caec201602_02.jpg 図2:多目的トレードオフ設計のイメージ:実設計現場で必要なのは複数の評価指標のバランスが取れる設計手法。効果を上げるには、設計上流での適用できることが重要だ(出典:IHI)。
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