CAEと設計者の力量


「一流の設計者ならCAEは使いこなせる」というのが私の持論である。
製品の開発には、様々な検討を要する。その過程で設計者が踏まえておかなければならないのが、「設計モデル」「試作・実験モデル」「解析モデル」の3つのモデルである。

ここで「設計モデル」は、設計図面やCADデータ、設計書などに表わされた設計者の意図を指す。「試作・実験モデル」は言うまでもなく、製品の使用条件や環境を踏まえて、その性能や機能を評価するための、実物に準じた試作品や実験モデルを指す。「解析モデル」は、手計算や表計算、CAEなどの計算で製品の性能や機能を評価する際に想定するモデルのことである。そしてこれらの3つのモデルは相互に関係し、互いを補い合うものだ。

CAEの使いこなしは、製品に生じうる機械的、あるいは熱的、その他もろもろの物理的現象を、いかに的確な解析モデルに落し込むかにかかっていると言っても過言ではない。 解析モデルの重要性は、なにもコンピュータを使う場合に限らず、手計算の場合でも変わらなかったはずだ。 優れた解析モデルを立てられることは、元来、設計者に求められてきた重要な能力の一つである。「設計」「試作・実験」「解析」の三つのモデルの関連の中で、繰り返しその思考を巡らせながら、最適な解(設計解)を探って行くのが設計者の仕事である。

FEMなどの手法を使えば、複雑な解析モデルでも、そこそこの解が得られる。 しかも現在のコンピュータ環境では、比較的手軽に。 そしてそれが、仮に厳密な解でなかったとしても、正しい傾向が、適切な範囲で得られさえしていれば、その解の解釈や利用方法は設計者のセンス次第であり、ここで設計者としてのセンスや能力の差が顕著に現れる。 設計者がCAEを使いこなすために求められる能力や知識には、つぎの4点がある。

  1. 工学的な基礎知識
  2. 解析モデルを構成する"仮定"に付いての理解
  3. 解析と実験との整合性に関する理解
  4. FEMソルバーなどの計算手法に関する基礎知識
4番目を除いては、一流の設計者なら、元来身に付けていなければならない技術である。 また、Cも最低限の知識で十分であり、計算科学の詳細を知る必要はない。