No.14-139 講習会：
機械学会講習会「身近な CAE を設計へ！活用手法の紹介」

内容紹介

開催日 2014 年 11 月 18 日（火）会 場 日本機械学会会議室（東京都新宿区信濃町 35）
主旨：
3D 設計が主流となった昨今, 3D 設計データをそのまま用い,仕様の CAE 検討を行うことが出来るようになった.現在,市場で入手できる CAE ツール種類も大きく拡がり,活用目的に合わせた機能を選択することが可能となったばかりでなく,FEM や CFD のオープンソースも存在し,簡便に,低コストで CAE 活用が可能となって来た. 本講習会は低コスト/容易/フリーソフト等の CAE ツールを用い，設計・開発の各現場に合わせた CAE 活用とその評価技術例を紹介するとともに,妥当性確認の考え方も含め，今後のその動向についての一助を示す. 現在,設計及び開発現場で,設計仕様検討対応している方,また,今後の開発環境を検討している技術マネージメントレベルの方に最適な講習会と考える．
参加者は満員の 49 名となり，活発な講習会となった．

＜各講義 の概要 と講師 ＞
１．「CAE を設計者が自ら用いて行う設計仕様検討の動向」
講師：（株）本田技術研究所 内田孝尚

CAE 駆使の創造設計（Creative Design with CAE）とその動向を説明す
る．
昨年度の講習会と同様，機械学会設計工学・システム部門

産学連携活性化委員会の方針として，3D 設計が主流となった昨今の IT/Digital 技術駆使の開発・ものづくりに関連する講習会の設定を通して，課題共有を推進することの説明を行った．
もともと，設計計算は従来「設計者」の仕事であり，現在に於いても，重要な仕事に変わりはないはず・・・．しかし，CAE （構造解析）の導入が加速し始めた頃から，設計者の「計算離れ」が出て来ている様に見える．
日本では，約 15 年ほど前から設計者が CAE 活用できる環境の整備が始まり，現在ではほぼ誰でも活用できる環境が整っているその経緯を述べた．
CAD⇒CAE が既に繋がったと同様，CAD/CAM/CAE/DMU 全体が共通 3D データ環境として成長，推進展開が進んでいることを説明．従来の図面は人間が読み取る情報を入力していたのに対し，現在，機械(CAE/CAM/CMM/DMU 等の活用マシン)が情報をダイレクトに活用出来るような図面（3D 図面ルール）形態へ移行中である．そのため，3D 図面ルールの規格作りが大きな役割を示しており，その流れから CAE と設計の役割を述べた．
設計初期検討段階における仕様ポテンシャル把握が重要と思われ，Digital だから，“距離/時間/要素同一の場”で多角的に検討が可能となり，設計基盤として拡大化しつつある．

また，3 次元設計での創造的設計検討ツールとして，CAE は必須であり，今後の設計教育の充実の中での発展を期待し，結論つけた．

２．「「やさしい CAE ツール」を使った設計 CAE のご紹介」
講師：ムラタソフトウェア（株） 辻剛士様

CAE を十分活用するためには設計者・開発者に とって CAE が「やさしい」ツールであることが重要と思われる．やさしく CAE を活用する為の「要素」を考えると「必要十分の解析機能」「操作性」「導入コスト」の３つが上げられる．
これらを CAE ソフトの操作活用を通して説明した．
この講習は聴講者の各 PC にネットからムラタソフトウェアの Femtet をダウンロードしていただき，実際にオペレーションしながら講習を進めた．
初めに，「設計者自らが電卓感覚で利用するには？→ CAE 普及の壁を克服すること！」というコンセプトの紹介があった
１．使用感⇒ まず使ってみようという気になってもらえるかが重要．
徹底的に使いやすく・サポートなしでも使える

２．分野間の壁⇒ ワンパッケージで機械系も電気系どちらも使える
ソフト毎に使い方を覚える必要がない

２．導入費用⇒ レンタルで導入しやすく．
一年で成果が出ない場合はレンタル打ち切り可能

４．共通のツール⇒ グローバル展開「設計者が自分で検討できる」ことを優先．
聴講参加者は持参のＰＣを用いた実際の CAE 解析を行い，操作と解析結果の判断を具体的に説明し，解析に熱心に実習対応しておりました．
全ての講演者が口にしていた内容として，安い CAE は機能がシンプルの為，使い易いだ
けでなく，精度は高価格な CAE 変わらないことを伝えていた．

３．
「フリーソフトでここまでできる！構造解析実践編」～フリーソフトの有効性と限界～
講師：（株）キャドラボ 取締役 栗崎 彰様

フリー・ソフトウェアは，商用のソフトウェアに比較して機能が劣ると思われがちだが，逆に有限要素モデル操作の自由度は高い．商用ソフトウェアでは容易にできないことが，フリー・ソフトウェアでは簡単にできる場合もある．このセッションでは，Windows OS上で稼働するフリーの構造解析ソフトウェアを紹介し，実運用への有用性と限界を解説された．
構造解析の分野にもフリー・ソフトウェアの波が押し寄せており，これらは，信頼性やサポート面での不安もあるが，現場での解析には十分活用できるものがそろって来た．そのいくつかのフリー・ソフトウェアを紹介するとともに，それらのインストールの方法から，それぞれの特徴，それにあった活用方法を具体的に講習．現在，設計者は 3DCAD を用いた 3D 設計を行っており，解析用のモデルは 3D 設計時の 3DCAD モデルをそのまま使うことを前提である．また，簡単な確認方法まで含めた一般的な検証方法の説明の説明があった．
現場での実用視点からのフリー・ソフトウェア CAE の現状を説明し，解析のプロセスや解析結果の評価を支える座学教育の実績と成果を紹介．設計者が現場で行なう，3 次元 CADから構造解析というプロセスを具体的に説明．
フリー・ソフトウェア CAE は精度が商用ソフトウェアの CAE の精度と変わらず，尚且
つ，操作の自由度は高い．フリーソフト CAE では行いたいことだけに活用すれば良いと考えると痒いところに手の届く機能が逆に存在し，有効な使い方を得る事が出来るとのこと．
ただし，この操作の自由度の高いことは，その背景を理解した使い方を事前に検討の上進めないと活用するまで大きな苦労を伴う可能性も指摘された．
情熱的講義の講師から，オーラを感じつつ聴講側も熱心に聞き入った講習であった．

４．「東京大学機械系学科及び社会人実務者向けの CAE 教育の紹介」
講師：東京大学大学院工学系研究科教授

泉聡志様

東京大学工学部機械工学科で長く行われてきた CAE に関する講義・演習の試みとともに，CAE に関する社会人教育活動を紹介した．
CAE はコンピュータとソフトウェアの急速な発展を背景に，機械設計分野に広く深く浸透しつつある．しかしながら，CAE を使いこなすための技術者のスキルは十分とは言えず，様々な問題が発生している．また，使いこなすための教育体系も確立されていない．学生の人数が多いため，教育プログラムの開発が，予算的・人員的に厳しいが，CAE を身近に使ってもらうために，低コストに抑える演習を工夫しながら行っている．どちらかと言えば，ソフトウェアの金銭的負担は改善の方向へ向かっているが ハードウェア維持が重い負担となっている．
教育の中で座学と演習の 2 つのプログラムを用意し進めている．例を上げると
座学：
シミュレーション：有限要素法，数値計算，プログラミング
力学：材料力学，破壊力学，弾性論，数学，機械力学
実験・製作：材料実験，計測誤差，製作，加工演習：
モデリングと V&V (Verification and Validation)：モデリング，検証，妥当性確認⇒プレゼンテーション，レポート作成，議論
学科と実技のバランスが取れた教育が必要で実務の中で，さらに能力を高められるための教育を行っているとのこと．
演習のコンセプト「CAE を使って設計してみよう！」というようなデジタルエンジニア
リング（CAD/CAE/CAM）演習も行っているとのこと．これは例えば，振動設計に対しては「ユレーヌ選手権」．流体設計に対してはススーム選手権と題して，設計力を学生に競わせている．ススーム選手権のテーマが「流れに逆らって進む物体形状の設計」などである．

このようにして CAE の教育において，最も重要である結果の検証と妥当性の確認(Verification and Validation: V&V)の考え方と，V&V を実現するにあたって身に着けておくべき学問体系（力学，シミュレーション，実験）について説明された．
CAE≠シミュレーション，CAE≠計算力学であり，CAE=計算機を使った設計（力学＋シミュレーション＋設計生産）であり，設計技術者と解析専任者の教育は明確に異なるはず
V&V (Verification and Validation)の教育を導入教育として推奨された．

まとめ：

全体を通して，フリーソフトの単機能や価格の安いCAEは基本の機能のみのシンプルな構成になっている為，多くの機能がついた高級なCAEに比べ，非常にわかり易く使い易い．
これは，ものごとの基本は「安かろう，悪かろう．」ではあるが， CAEに関しては「安かろう，判り易かろう．」ということを説明されていた．
講習の中で，日本機械学会 第24回 設計工学・システム部門講演会 ワークショップ タイ
トル『もの づくりと設計，日本のCAE どうする 』－ 設計に CAE は本当に役立っているのか？
－ のパネルディスカッション内容も紹介したが，その話題の中に「CAEを活用する技術に関しては，設計者の技術の差が大きいと感じられる．CAE技術／活用ノウハウは使っている人に蓄積されるが，技術の継承は個人や企業まかせで体系的なものはない．」というのがあった．
泉先生のまとめが，この講習会のまとめと思われる．「CAE教育とはCAEを使った設計の教育であり，特に，一般の機械設計者のための教育の体系化が急務であり，大学，企業，ベンダーの連携による解決が必要である．」



アンケート調査：

1「CAE を設計者が自ら用いて行う設計仕様検討の動向」

2「「やさしいCAEツール」を使った設計CAEのご紹介」

3

本日の講習会で特に興味深かったものはどれですか？

「フリーソフトでここまでできる！構造解析実践編」

4「東京大学機械系学科及び社会人実務者向けのCAE教育の紹介」

0

510

15

202530

本講習会はためになりましたか？

非常に有意義であった。
27 人
どちらからといえば有意義であった。 15 人あまりためにならなかった。 0 人

会告ＨＰ：http://www.jsme.or.jp/dsd/lectures/14-139.pdf（産学連携活性化委員会内田孝尚記）

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