Ansys＋本田技研工業株式会社「Ansys Discovery Live」のリアルタイム解析がもたらす業務負荷の軽減と仕様検討の迅速化
本⽥技研⼯業株式会社
四輪事業本部 ものづくりセンター 完成⾞開発統括部 ⾞両開発⼆部
下⽥雄太郎⽒、菅原昂也⽒

顧客事例
パンデミックによる新⾞販売の減速を乗り越えてこれからというところに、半導体デバイスの不⾜による減産を余儀なくされ、さらに世界各国で地球温暖化対策としてこれまで以上にEVへのシフトが加速するなど、⾃動⾞メーカーには厳しい経営環境が続いている。EV開発においては、欧⽶企業に加えてインドや中国など巨⼤な内需を持つ国の企業が、政府の後押しも得て、短期間のうちに急速に⼒を付けてきている。これまで⽇本の⾃動⾞メーカーがこつこつ積み上げてきた技術、知⾒、サプライチェーンなどのアドバンテージが⼀気に失われかねない状況だ。
そんな中、本⽥技研⼯業株式会社 四輪事業本部では、いままで以上に短期間で効率よく開発を⾏うため、Ansysのシミュレーション駆動型設計ツール「Ansys Discovery Live」を導⼊して、フロントローディングにおける設計図⾯の決定タイミングを早めることに成功した。フロントバンパーやドアミラーの開発を担当した、四輪事業本部 ものづくりセンター 完成⾞開発統括部 ⾞両開発⼆部の下⽥ 雄太郎⽒と菅原 昂也⽒に「Ansys Discovery Live」活⽤とその成果について聞いた。

/いかに開発の早い段階で明確に性能検討し設計に反映できるか
本⽥技研⼯業株式会社では、四輪⾞のCAEや解析は全て四輪事業本部 ものづくりセンター 完成⾞開発統括部で⾏っている。⾞両開発⼆部は外装部品に特化しており、下⽥⽒と菅原⽒はフロントバンパーやドアミラーの機能保証に関する業務に就いている。
下⽥⽒は、外装部品の業務フローにおけるフロントローディングのイメージとして、企画、開発、⽣産準備という⼀般的な⾃動⾞のフローに対して「⽣産図⾯を決定するタイミングが開発中で最も重要です」と強調する。デザイン設計⾃由度はフローが進むにつれて低くなるが、逆に性能検討の精度はフローの初期段階ほど低いのが⼀般的だ。このため、従来は過去の経験やノウハウから⽣産図⾯を決定し、実機による実験で性能を検討していた。
つまり、実機を⽤意する段階に近いところで性能検討し図⾯反映すると⼿戻りによる業務負荷も⼤きくなるというわけだ。そのため本⽥技研⼯業株式会社では、CAE解析や3Dプリンターで出⼒した単体部品及びモックアップを使ったテストなどによって、フロントローディングに対応してきた。このフロントローディング開発において、下⽥⽒らは障壁にぶつかったという。
「新しい機種のデザイン案が出てきたときに関連部⾨と会議を⾏うのですが、我々はそこで決められた期⽇までに性能検討をしなければなりません。当然CAE解析や3Dプリンターで出⼒した部品を使った実験などにより性能検討するのですが、複数の設計案に対してそれらを実施するにはどうしてもある程度時間がかかってしまいます。特に実機がまだないフェーズでは、可能な限り3Dプリンターを使って実機に近い性能検討をする必要があり、それが我々の業務の⼤きな負荷になっていました」（下⽥⽒）

Ansys INNOVATION CONFERENCE 2021のご講演資料より

「Ansys Discovery Live」による性能検討で設計案を絞り込む
そこで下⽥⽒らが活⽤したのが「Ansys Discovery Live」だ。それまでは複数の設計案の1つ1つについて実験を⾏って性能を検討し、どの案にするかを確定していたものを、実験の前段階で「Ansys Discovery Live」によって解析し、設計案を絞ることで、実験の業務負荷を削減した。結果として、実機による実験を主体としていた従来の業務から、フロントローディングにもつながった。
「開発を推進する上で、タイムリーに解析して性能検討したいというニーズがありました。そのための実験解析準備の時間、結果を確認できるまでの時間、パラメータスタディのしやすさ、部品のばらつきといった観点において『Ansys Discovery Live』は実験のような感覚でリアルタイムに結果を確認できました」（下⽥⽒）「Ansys Discovery Live」の解析速度はほとんど“リアルタイム”と⾔えるほど超⾼速だが、⼀⽅で解析時のメッシュ数に上限があることから、精度においては「Ansys Fluent」に及ばない部分もある。そこで下⽥⽒らは、「Ansys Discovery Live」の解析結果と実事象（実験結果）との相関関係を確認することで、解析結果の精度を担保した。
グリルの⾵切り⾳とドアミラー振動で相関関係を検証
下⽥⽒が相関関係を確かめたもののひとつがフロントバンパーの開⼝部をふさぐ部品であるグリルで発⽣する⾵切り⾳だ。グリルはデザイン部品としても重要だが、⾵が当たることで⾳の原因であるカルマン渦が発⽣すると、なにも対策しなければ⾞内でもはっきり聞こえるほどの⾳圧の⾼周波⾵切り⾳となる。
この確認のため、⾵切り⾳対策のないグリルと⾵切り⾳対策をしたグリルを3Dプリンターで出⼒して、実験を⾏った。⾵切り⾳対策をしたものは、⾳圧が低く聴感上も⾵切り⾳が低減していた。これを「Ansys DiscoveryLive」で解析してカルマン渦を可視化してみたところ、対策していないものではカルマン渦が発⽣し、対策したものはカルマン渦の発⽣がないことが⾒て取れた。この結果、バンパーグリルの⾵切り⾳について「Ansys
Discovery Live」の解析は実験結果と⼗分に相関関係があると分かった。

Ansys INNOVATION CONFERENCE 2021のご講演資料より

もう1つの例が、菅原⽒が担当したドアミラーの振動という事象だ。⾛⾏時にドアミラーが振動すると、鏡像の視認性の低下を招く。ドアミラーの振動の要因のひとつが、ドアミラー表⾯に作⽤する⾛⾏⾵の圧⼒変動だ。
視認性の⾼いドアミラーとするにはドアミラーの形状を最適化して圧⼒変動を低減させる必要がある。
菅原⽒は、ドアミラーの表⾯圧⼒分布およびドアミラー表⾯圧⼒の圧⼒変動幅と圧⼒変動周波数について、実験値と「Ansys Discovery Live」による解析値とを⽐較した。その結果、ドアミラー表⾯圧⼒分布、その圧⼒変動幅、変動周波数のいずれも、実験値と解析値はおおむね⼀致しており、これも相関関係があると認められた。
「従来は複数の設計案に対して、3Dプリンターを⽤いた試作品による実験で性能を確認していました。それが『Ansys Discovery Live』の解析で評価できると分かりましたので、『Ansys Discovery Live』を使って複数ある設計案を1つに絞り、その設計案を実験によって確定することにしました。これによって実験数を削減して業務負荷を削減することが可能になりました」（菅原⽒）Ansys INNOVATION CONFERENCE 2021のご講演資料より

Ansys INNOVATION CONFERENCE 2021のご講演資料より

⾼速解析という特⻑を⽣かして適⽤範囲を拡⼤「Ansys Discovery Live」によって業務負荷を軽減できた下⽥⽒と菅原⽒だが、今後はさらに活⽤の場を広げたいと話す。
「⾼速に解析できるという特性を活かして、実験中に並⾏して解析を⾏い、『Ansys Discovery Live』の優れた可視化機能でメカニズム解析をサポートするような使い⽅ができないかと考えています。また、打ち合わせの場でリアルタイムに解析して、その場で仕様の検討や決定をスピーディーに⾏うことも考えています。加えて、近年ニーズが⾼まっている着⽔や着雪の解析や、局所的な隙間や段差など形状再現性を向上させて、評価できる事象を拡⼤していきたいですね」（菅原⽒）/ 製品情報→使⽤したAnsys製品
Ansys Discovery Live――シミュレーション駆動型設計ツール→Ansysによる主な利点
・複数の設計案に対する性能検討期間の短縮
・⽣産図⾯決定タイミングの前倒しによるフロントローディング・性能確認のための実験数削減による業務負荷の削減/ 会社情報本⽥技研⼯業株式会社
https://www.honda.co.jp/〒107-8556
東京都港区南⻘⼭2-1-1――――――――――
本⽥技研⼯業株式会社は1948年（昭和23年）、静岡県浜松市で本⽥宗⼀郎⽒により設⽴された。⾃転⾞⽤補助エンジンの製造からスタートし、1953年に農機具⽤エンジンを開発・販売を始め、1958年には「スーパーカブ」を発売した。
1959年から⼆輪⾞の世界最⾼峰レース「マン島TTレース」に挑戦し、1961年に125cc、250ccの両クラスで優勝。
1963年には四輪⾞に進出し、1964年、⽇本メーカーとして初めてF1レースに参戦、翌1965年のメキシコGPで初優勝を飾った。1972年には当時最も厳しい排ガス規制であったマスキー法を世界で初めてクリアするCVCCエンジンを発表し世界の注⽬を浴びた。その後⼆⾜歩⾏ロボット「ASIMO」や⼩型ビジネスジェット機「HondaJet」を開発し、総合モビリティメーカーとなる。売上⾼は13兆1,705億円（連結、2020年4⽉〜2021年3⽉）、従業員数は21万1,374⼈（連結、2021年3⽉末）。連結⼦会社348社、持分法適⽤会社67社。
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ロケットの打ち上げをご覧になったり、⾶⾏機で空を旅したり、⾞を運転したり、橋を渡ったり、PC を使ったり、モバイルデバイスの画⾯にタッチしたり、あるいはウェアラブルデバイスを⾝に付けたりされたご経験はおありでしょうか。それらの製品は、ANSYS のソフトウェアを使って⽣み出されたものかもしれません。ANSYS は、⼯学シミュレーションの世界的リーディングカンパニーとして、今までにない優れた製品の誕⽣に貢献しています。最⾼⽔準の機能と幅広さを備えた⼯学シミュレーションソフトウェアの提供を通じ、ANSYS は、最も複雑な設計上の課題であっても解決を⽀援し、製品設計の可能性を想像⼒の限界まで押し広げています。
詳細については、www.ansys.com をご覧ください。
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