統合型MBSEワークフローを活用して、さらに優れた設計を提供
エンジニアリングが運任せのボードゲームのように感じられたら、機能するMBSEが必要です
大規模なエンジニアリング・チームがかかわる複雑な設計プロセスを組織的な方法で調整するのは困難です。必ず「サイロ内で作業する」という罠に陥ります。多くの場合、要件はシステム・アーキテクチャとは別の環境で定義されます。シミュレーションと解析にも同じことが当てはまります。これは、ときには機能するかもしれませんが、例えば、要件などを後で変更する必要がある場合、大きな障害となり、やり直しが必要となる可能性もあります。その場合、振り出しに戻ることになります。
以前のブログ記事では、同僚のMark Sampsonが、MBSEを活用した「統合の開始と維持」という考え方の価値について説明しました。PLMのバックボーンとの継続的な統合により、健全性を保ち、時間とコストを大幅に削減する方法を紹介します。
TeamcenterとSimcenterの最新リリースを連携させることで、定義から設計探査と最適化、性能検証に至るまで、設計と解析を要件につなげることが容易になりました。つまり、MBSEをビジョンから現実に変えることが、これまで以上に簡単になったのです。
以下の動画では、その仕組みを説明しています。詳細については、以下に記載されている投稿をご覧ください。
システム・アーキテクチャのパラメーターを最適化する
シーメンスのシステム・エンジニアであるEdは、お気に入りのMBSEソリューション、システム・モデル・ワークベンチ (SMW)、Rhapsody、Catia Magicを使用して作業しています。EdはSMWを使用して、製品と機能のシステム・アーキテクチャを準備し、各コンポーネントをさまざまなMBSEパラメーターに関連付けています。
同時に、パラメーター化された要件を同じシステム・コンポーネントと機能に関連付けることができます。その結果、システム・アーキテクチャ、パラメーター、関連要件が包括的に記述されます。
Teamcenterはワークフロー、データ、拘束条件を管理するため、MBSEパラメーター、システム要件、システム・アーキテクチャ間に強固なつながりが生まれます。これにより、Edは検証要求を開始することで、システムの妥当性確認や検証作業、分析を行うことができます。
システム・エンジニアのEdは、要件 (ブレーキ・ディスクの最高温度など) を設計最適化試験の目標や拘束条件に変換できるようになりました。これらの作業を連携させることで、最適化試験を実行した理由や、結果が満足のいくものであるかどうかを、誰もが確認できるようになります。
入力パラメーターと出力パラメーターは、最適化試験の変数と応答として表されます。変数は、正孔の数や直径など、設計空間を定義するパラメーターを表します。応答は、制動距離、温度、コストなど、測定結果 (出力) を表します。
次のステップでは、MDAO試験の目標と拘束条件を定義します。目標は、制動距離、温度、コストを最小限に抑えることです。要件は、試験に対する拘束条件を表します (1つ以上の要件に反する設計を考慮する必要はありません)。このようにして、定義した拘束条件と設計空間内で、最高の性能を発揮する設計を見つけることができます。
ワークフロー: 1 + 1 エキスパート = 3 の場合
サイロ化を解消するには、効果的なチームワーク、知識の蓄積、再利用の実現を可能にする必要があります。
EdはTeamcenterのワークフローを使用し、チーム間で協力して要件、システム・パラメーター、システム・アーキテクチャとの関連付けを定義します。
またEdは、シミュレーション・スペシャリストのSamに、Simcenter Amesim、Simcenter STAR-CCM+、Simcenter 3Dなど、さまざまなシミュレーション・ツールに基づく複数のドメイン固有のシミュレーション・モデルの作成を調整するように依頼することもできます。
SamはTeamcenter Simulationを使用してHEEDSを直接起動し、Teamcenterから試験パラメーターを自動的にインポートできます。
ワークフローを使用することで、Teamcenterで作成した最適化試験の定義を、シミュレーション・スペシャリストである同僚のSamと共有できるようになりました。
シミュレーション・モデルの作成については、Rohan Wanchooが自身のブログで詳しく説明しています。
SamはTeamcenter Simulationを使用してHEEDSを直接起動し、Teamcenterから試験パラメーターを自動的にインポートできます。
解析ワークフローを設定すると、すべての関係者がActive WorkspaceまたはMBSEオーサリング・ツールのいずれかを使用して、解析ワークフローをすぐに利用できるようになります。つまり、システム・エンジニアや要件エンジニアは、ローカルマシンやHPCリソース上で試験を実行または再実行して、最高の性能を発揮する設計パラメーターを見つけることができるのです。
HEEDSは、設計空間を入念に検索し、最高の性能を発揮する設計を自動的に選別するだけでなく、設計候補の相対的な性能と設計パラメーターに対する応答感度について、貴重なインサイトを提示します。この知識は、デジタル・スレッドに取り込まれるため、今後の設計サイクルで活用できます。
ボードゲームは終了です
統合型MBSEワークフローを活用することで、EdとSamは、設計の最適化と継続的な性能設定のための堅牢で再現性のあるプロセスを確保できました。両者は最適化試験によって最適な設計パラメーターが、(人間の先入観を入れずに) 選択されていることを確認でき、すべての関係者は、結果として得られる設計性能が、要件に基づいて検証済みであることを確認できます。
しかし、まだ問題が...
良い話には、裏があります。プログラムのレビューが行われ、予算を超えていることが判明しました。ブレーキ・システムのコストを削減する必要があります。
一瞬、EdとSamの努力が無駄となり、やり直さなければならないように思えるでしょう。
それは間違いです。
ここでMBSEが本来の性能を発揮します。
すべてが連携されているため、Edが行う必要があることは、Teamcenterで要件に戻り、新しい値で更新することだけです。ブレーキ・システムは、更新されたコスト要件を満たしていませんが、問題ではありません。入力パラメーターにいくつかの変更を加えた後、すぐに最適化試験を再実行することで、すべての要件を満たす最適な設計を新たに取得できます。
また、Edは要求をSamに伝える必要さえありません。Edが必要とするものはすべて、すでに準備されています。
