※本ブログは、SIMULIA Blog （英語版）で先に公開されたブログの日本語参考訳です。
サイロ化された設計プロセスの課題
従来のモデルでは、設計者と空力専門家が独立したワークフローで作業しています。デザインチームがコンセプトを作成し、解析チームに評価とレビューを依頼します。このプロセスは、大きな技術的ボトルネックを生み出します。
時間の遅延が最大の制約となっています。設計者は、自分の作業に対するフィードバックを1〜2週間待つ必要があります。この長いフィードバックループは、設計の反復効率を低下させます。空力解析が完了する頃には、設計チームはすでに初期コンセプトを超えた段階に進んでおり、プロジェクトスケジュールを乱すことなく修正を加えることが難しくなります。
コラボレーションも別の技術的課題です。 切り離されたツールやプロセスは、情報共有を断片的で面倒なものにします。これにより、仕様の不正確さが発生し、空力目標を達成するために車体コンポーネントに段階的な修正が必要になります。この反応的な手法は、元の設計意図を損ない、開発サイクル全体で予期せぬ変更を引き起こします。
現代の車両設計のための統一ソリューション
これらの課題を解決するには、計算効率が高く、正確で、柔軟性があり、統一されたソリューションが必要です。設計者は、専門の解析担当者を必要とせずに、空力シミュレーションを独自に実行できる能力を必要としています。その結果は、情報に基づいた意思決定に十分な精度を維持する必要があります。また、システムはさまざまな車両構成や設計探索に対応できなければなりません。
3DEXPERIENCEプラットフォームは、接続されたストリームライン化されたワークフローを通じてこれらの要件に対応します。設計者にアクセスしやすいインターフェースで専門レベルの計算ツールを提供し、空力を最終的な検証ステップではなく、統一された設計パラメータとして扱うことを可能にします。このアプローチは、設計イノベーションに適した効率的な反復プロセスを実現します。
初期コンセプト段階から空力解析を統合することで、設計者は最適化された状態から作業を開始できます。初期コンセプトは最終的な空力目標により近づき、開発時間を短縮し、その後の修正を最小限に抑えます。これにより、重要な設計要素を保ちながら、洗練さを極めるための時間を確保できます。
空力統合のためのステップバイステップワークフロー
このプロセスは、統一ダッシュボード内で計算ツールを統合します。スケッチから徹底的に解析された3Dモデルへと、大幅なスピード向上を実現します。
1. モデリングとシェイピング：CATIAのImagine & ShapeおよびNatural Sketchアプリケーションで開始します。サブディビジョンサーフェスモデルを作成し、直感的なコントロールで曲線を操作します。これらの変更をパラメータ化し、値の調整による迅速な形状探索を可能にします。
2. ダッシュボードを通じたシミュレーション設定：完成したデザインをドラッグアンドドロップ操作で専用ダッシュボードに転送します。このダッシュボードは、複雑な計算流体力学（CFD）ワークフローのステップを自動化します。
- モデルのカテゴリ化：システムは、ボディパネルやホイールなどのアセンブリコンポーネントを事前設定フィルターで自動的にカテゴリ化し、シミュレーションテンプレートの正しい適用を可能にします。
- モードビルドの自動化：CFDジオメトリ準備（メッシング）は、従来手動で数日または数週間かかるプロセスです。プラットフォームは、高度なアルゴリズムを使用してジオメトリのクリーニング、ギャップの閉鎖、シミュレーション準備済みメッシュの作成を約1時間で自動化します。これにより、手動作業時間が自動化されたマシン時間に変換されます。
- シミュレーションの実行：HPCを使用して、準備されたメッシュ、ビルドシナリオを数時間でCFDシミュレーションとして実行し、空力結果（抗力係数や揚力係数など）を正確に計算します。
- ポストプロセッシング：抗力や揚力係数などの空力メトリクスや、事前設定された流れの可視化シーンに数分でアクセスできます。複数のステークホルダーが共同で結果をレビューできます。
バーチャルリアリティ（VR）を活用した可視化とコラボレーション
シミュレーションデータを理解するには、効果的な可視化機能が不可欠です。当プラットフォームは、高度な可視化ツールを提供し、Product Perception Experience アプリケーションを通じた没入型バーチャルリアリティ（VR）を実現します。
VR可視化のためのシミュレーションデータの読み込みは、わずか数分で完了します。複数のステークホルダーが共有バーチャルセッションに参加し、結果を協調してレビューできます。このデジタル環境では、1:1のフルスケールモデルで流れの剥離、圧力分布、過渡流れのアニメーションを視覚化できます。
この協働環境により、リアルタイムでの解析と意思決定が可能になります。例えば、チームが車両のダウンカーや抗力が不十分であると判断した場合、設計者はモデリングアプリケーションに戻り、リアスポイラーの形状を調整し、変更を新しいリビジョンとして保存します（注：これは空力性能指標の一例であり、リアスポイラーの形状変更も設計変更の一例です。他の変更も可能です）。
ダッシュボードは古いコンポーネントにフラグ（警告）を立て、最新のリビジョン（改訂版）に置き換えてシミュレーションを再実行します。多くの場合、以前の計算コンポーネントを再利用することで、シナリオ準備時間を短縮できます。ベースライン（基準）と変更を加えた反復結果を並べて比較し、トレードオフ（望ましいダウンカー向上のためのわずかな抗力増加など）を分析し、目標遵守を評価します。
つながる設計とエンジニアリングの未来
この効率化されたモデリングとシミュレーションプロセスは、3DEXPERIENCEプラットフォーム内でシームレスに統合され、製品開発のあらゆる側面をつなぎます。要件、プロジェクト管理、テスト、検証データは一元化されたリポジトリに保存され、デザインスタジオの決定がエンジニアリングやビジネス目標と整合することを保証します。
空力学を初期段階から継続的に統合することで、自動車メーカーはイノベーションを加速し、開発コストを削減し、デザインの美しさと優れた効率性を両立させた車両を生み出すことが可能となります。このコネクテッドアプローチ（繋がったアプローチ）により、設計者とエンジニアは形状と機能のバランスを最適化し、車両開発手法をさらに進化させることができます。
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Nicholas is a Worldwide SIMULIA Fluids, Industry Process Consultant Manager.