リアルタイム

コ・シミュレーションの薦め

コンカレント社の提供する
リアルタイムシミュレーション・ソリューション

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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ 会社説明

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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ

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会社説明
Real- Time Proprietary Systems Manufacturer

Systems Integrator

SI and Software Provider

1966

1996

2006

real-time OS

real-time UNIX

real-time Linux コンカレント社 会社概要
 約半世紀に及ぶリアルタイム・ソリューションの取り組み
 リアルタイム事業部 取り扱い製品
 リアルタイムOS：
RedHawk Real-time Linux OS リアルタイム デバッグ/分析ツール：
NightStar Tools
 HILSプラットフォーム：
SIMulation Workbench RedHawk Linux搭載リアルタイムコンピュータ：
iHawk
 各種ドライバ作成・動作確認などのコンサルタント
 ソフトウェア長期サポート
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会社説明

 RedHawk Real-time Linux OS(2002年販売開始)
 Red Hat Enterprise Linuxと互換性を持つリアルタイムLinux OS
 一般ＯＳの手軽さを、ハードリアルタイム環境へ オープンアーキテェクチャ / オープンソース OS（GPL) 市販品のハードウェア使用の経済性
 航空宇宙・防衛分野の現場で実証された実力

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会社説明

 RedHawk Linux搭載リアルタイムコンピュータ ： iHawk
 COTS（汎用市販品） 使用の経済性と良好な調達性
 専用Hardware不要
 CPUや筺体など、数百の組み合わせから選択できる柔軟性
 選択時点で最先端のハードウェアを使用可能
コンカレント・コンピュータは、DELL コンピュータ社・SuperMicro社等からハードウェアのOEM供給を受け、RedHawk Real-time Linuxをバンドルしたコンピュータを『 iHawk』ブランドで販売しております。
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会社説明

 リアルタイムHILSプラットフォーム : SIMulation Workbench
 MATLAB/Simulink及びＣ言語表記されたモデルを、自由に接続・交換・追加が可能
 ハードウェア制御のプログラミングは一切必要ない リアルタイムのデータ収集とそのデータ表示
 収集後のデータ表示と、データ形式変換
 マルチCPUおよびマルチコア（Core）へ自由に実行定義
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会社説明

 サービス OS・ドライバ共、自社開発による良好なサポート 最新のLinuxカーネルに追従（６ヶ月遅れポリシー）
 新規I/Oボードのドライバ開発
 システム開発の請負
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会社説明

 サポート ソフトウェアの長期サポート・ポリシー
 OSの一般サポート停止後も引き続きサポート 現在も20年以上継続中のサポート実績
 ハードウェア予備品調達・管理の長期契約など柔軟に対応
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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ8 コ・シミュレーション

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コ・シミュレーション『コ・シミュレーション』とは…

コンピュータシステム上で、複数のシミュレーションモデルを同時に且つ（或いは）相互に関連性を維持した状態で実行する。
 ハードウェア（プラント）モデル VS ソフトウェア（制御）モデル
 複合的な物理モデル 機械系 VS 電機系 VS 油圧計
 マルチドメイン車両モデル VS 高精細部品モデル

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リアルタイムシミュレーション
 MILS、SILSは非リアルタイム
 HILS、DS（Man-In-the-Loop）はリアルタイム

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Simulation

Simulation

Real Product

Software In the Loop
Software In the Real-Time
Loop

HILS
Hardware In the Loop

ECU製品/試作品
制御対象製品/試作品
制御(コントロール)モデル

Rapid Control Prototyping

Verification & Validation Test

制御対象(プラント)モデル

Real Product

制御対象（プラント）

コントローラ（ECU）

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ご要求のトレンド 最近のお客様のご要求
単純に 『プラントモデル vs 制御モデル』 で区分できない
 MILS、SILSで、外部ECUとの通信 プラントモデルを、
 マルチドメイン車両モデルと実車のパーツの組み合わせ
 マルチドメイン車両モデルと部品の詳細モデルの組み合わせ
 多自由度の高性能マルチドメイン車両モデル
 HILSで、試作ECUと制御モデルを同時実行し、適合性を見たい

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現状の問題点
 リアルタイムとコ・シミュレーションは相入れない
 高計算精度、高機能、高シミュレーションサイクル(周期)の要求に対し限りあるコンピュータリソースと計算能力

 貧弱なリアルタイムシミュレーション環境
 シミュレーションコストの見極めとコンピュータリソースの分配 モデル間で精度・周期のバランス
 プラントモデル VS 制御モデル：プラントの簡易モデル
 １Ｄモデル VS ３Ｄモデル：３Ｄ構造モデルの簡易化
 モデルの縮退
 集約計算の条件緩和
 イタレーション回数の削減
 機能単純化、削減

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コンカレント製品の位置付け

 シミュレーションユーザの要求 MILS、SILSでもリアルタイムシミュレーションの要求
 リアルタイム実行、且つモデルの高精度、高機能、高周期の要求

 リアルタイムプラットフォームの現状 リアルタイムシミュレーション環境の限定されたリソースと能力 満足できる状態か？

 コンカレントのシミュレーション環境
限定されていたリアルタイムシミュレーション環境のリソースと能力を向上させる製品

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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ14 コンカレントの高速演算へのアプローチ

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CPUの性能と価格
 HILSコントローラに使用されるCPUの選択範囲の有効性
 CPUの進歩により、能力は１・２年で倍～数倍
 HILSシステムの30％前後の投資で演算性能が倍～数倍 維持費を積み重ねるよりも、換装する方が有利
 ベンチマークスコアとモデル実行能力は比例する
 ベンチマークスコアとCPUの価格は比例する
 要求性能とコストの関係上、有効な投資が可能

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ＣＰＵの性能差
 HILSコントローラで使用されるCPUの性能差
397%

iHawk使用CPUのベンチマーク比較

400%

361%

350%
300%

CFP2006

CINT2006

250%
200%
150%
100%

341%

332%

180% 185%
156%

147%

284%
261% 276%
252%
255%
239%
227%
222%218%216%
212% 214%
194%
198%
184%

309%
254%

308%
269%

154%

100% 100%50%

0%5/24/2013

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最新のＣＰＵ Intel Processor mile-stone

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計算能力の向上に対するベネフィット
 高速かつ高性能プラットフォームの持つベネフィット
 ２倍の計算速度を持つCPUがあれば…
 より複雑なモデルを実行できます 環境に併せてモデルを制限する必要はありません 同じコストで、コア数が２倍あれば…
 もっと多くのモデルが並行して実行できます 安価に複数の物理領域に渡る物理システムの統合の可能性
 多少能力を制限しても安価な構成が出来れば…
 一人に一台のシミュレータも夢ではありません 既存のHILS環境や試験装置と結合出来れば…
 既存設備の有効利用ができます 他に類をみないシミュレーション環境の構築ができます
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19 リアルタイム コ・シミュレーションへの第一歩
マルチドメイン車両モデル

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車両モデルに対する顧客要求
 市販の高性能車両モデルへのシフト
 良好な計算精度
 開発工数の削減

 車両モデルへの厳しい要求
1. 静的な機構解析ツールと車両モデルの高度な連携
2. 多自由度マルチドメイン車両モデルのリアルタイム実行
3. マルチドメイン車両モデルと１Ｄ部品モデルの融合

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21 静的な機構解析ツールと車両モデルの高度な連携
 完成車両に対する制御モデルの適合時に有効

リアルタイムシミュレーション環境

機構解析
ツール

車両モデル

制御モデル

変更対象

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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ22

 多自由度マルチドメイン車両モデルのリアルタイム実行
 車両諸元の変更対する事前確認に有効

リアルタイムシミュレーション環境

機構解析
ツール

車両モデル

制御モデル

変更対象

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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ23 マルチドメイン車両モデルと１Ｄ部品モデルの融合
 制御モデルに対する、実車により忠実な車両モデル
 部品設計時のシミュレーション効果の増大
リアルタイムシミュレーション環境
複合型の車両モデル

１Ｄモデル
制御モデル

車両モデル

１Ｄモデル

変更対象
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変更対象
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 VI-grade社 VI-CarRealTime のご紹介
静的な機構解析ツールと車両モデルの高度な連携した車両モデル

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次世代に向けた車両モデル
コンセプト

詳細モデル: ADAMS Solver

縮退モデル: RealTime solvers

 部品特性レベルでのモデリング 詳細設計用
 高周波領域検討用
 汎用のMBSソルバー

 自由度を減らした簡易モデル (14DOF)
 車両諸元レベルでのモデリング 制御系エンジニア向けの簡易モデル
 4輪車に特化した専用ソルバー

With Concurrent

疲労耐久

NVH

操縦安定性,乗り心地

EV/HEV, 制御設計(SILS, HILS, H-HILS)

26© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2008

VI-CarRealTimeのご紹介
車両モデルの特徴

高精度な車両運動シミュレーションソフトウェアAdams/Carに完全適合






Adams/Carモデルを自動コンバート
Adamsモデルと共通のデータベース
低周波領域においてAdams並みの精度を確保

VI-grade技術を集約






14～24自由度に縮退化した車両モデル
リアルタイム計算が可能な車両運動モデルと高速ソルバー

路面作成技術(VI-Road)
Pacejka理論タイヤモデル(VI-Tire)
高性能ドライバーモデル(VI-DriverD)

SILS・HILSなどのプラットフォームとの融合


MATLABⓇインターフェース
HILS, H-HILSへシームレスに拡張
With Concurrent

27© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2008

 SIMPACK社 SIMPACK-RT のご紹介
多自由度マルチドメイン車両モデルのリアルタイム実行

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SIMPACK RT 特長
200自由度車両モデルのリアルタイム演算

独自のリアルタイムソルバーによる高精度解析(マルチコア演算に対応）
挙動確認のためのリアルタイムアニメーション

www.SIMPACK.jp

Page 29

SIMPACK RT 適用事例

SIMPACK RT
SIMulation
Workbench
共有
メモリ

CAN,
Flex RayUDP

SIMPACK アニメーション

エンジン
テストベンチ

www.SIMPACK.jp

シミュレータドライビング
シミュレータPage 30

 LMS社 Virtual.Lab MotionおよびImagine.Lab AMESimのご紹介
マルチドメイン車両モデルと１Ｄ部品モデルの融合

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3D CAE
Virtual.Lab Motion
ジオメトリベース
ダイナミックスシミュレーション
ツール•

ジオメトリベースでのモデル作成
変更 （実際のフィジカルモデル
そのものをイメージしたモデリング）• システムプラントモデルの高度化・高精度化に対する柔軟な適応性（1D ⇔ 3D）
• より高周波帯域をフォーカスした評価モデル（Harshness, Durability,
NVH, Noise） とのモデルデータベー
スの統合

P/T model

Steering model

1D CAE
Imagine.Lab AMESim
パラメータベース
システムシミュレーションツール
•マルチフィジックスモデルへの適応性（各種サブプラント：油圧系・燃焼系・
電気/電子系、 etc. の複合モデル）• 制御ロジックモデルとの親和性（数あるサブシステムの１つ）• パラメータベースのモデル作成・変更（プラントの機能・特性を記述する物理パラメータによるモデリング）• サブプラントモデル単位によるモデル
管理 → プラントモデルデータベースの構築

Brake model

ドライバビリティ・モデル

フルビークルリアルタイム・シミレーション
3Dダイナミックスモデル + 1Dプラントモデル + 制御モデル
制御ロジックモデル(ECU, Driver)

ジオメトリベース
シャシー・ボディー・サスペンション
プラント (3D)

パラメータベース
サブシステムプラント (1D)演算時間（参考値）
 VI-grade社 VI-CarRealTime
VI-grade/コンカレント共同ブース（小間番号101）にてデモ実施、
ブースご確認ください SIMPACK社 SIMPACK-RT
SIMPACKブース（小間番号109）にてデモ実施、ブースにてご確認ください

 LMS社 Virtual.Lab MotionおよびImagine.Lab AMESim
VI-grade/コンカレント共同ブース（小間番号101）およびLMSブース（小間番号126）にてデモ実施、ブースにてご確認ください
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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ35 まとめ

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人とくるまのテクノロジー展2013 ワークショップ

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今後の取り組み
 コ・シミュレーション用ツールの拡充
 さらなる車両モデルへの対応
 現対応モデル：VI-CarRelTime, SIMPACK-RT, VL Motion
 各物理ドメインのモデリングツールへの対応
 現対応モデル：Simscape, SimMechanics, SimHydraulic , MapleSim

 装置レベルのコ・シミュレーション
 既存のＨＩＬＳ装置とコンカレント製品との融合のご提案
 治具回りは既存の仕組みを残したまま、高度なモデルの使用
 複数のコンカレント製品の同期シミュレーションのご提供

リアルタイムシミュレーションはコンカレントにお任せください

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ご視聴ありがとうございました。

http://www.ccur.co.jp【E-mail】info@ccur.co.jp

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