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Maple Techno Forum 2012〜ユーザが語る:ものづくりを変える数式ベースモデリングとその応用〜

ものづくり企業やソフトウェアベンダーでは「モデルベース開発」「エレ・メカ協調設計」、また「マルチドメイン(電気や制御、油圧、熱などの問題を複合的に検討する)シミュレーション」といった言葉が毎日のように囁かれています。しかし、本当にこれらは誰でも実現可能なのでしょうか?

メカニカル設計やエレクトロニクス設計、電気・制御等の理論はすべて物理の法則、すなわち数学・数式を元に考えられています。であれば、モデルやその挙動を数式で正確に表現し、またユーザが使いやすい形で提供することが出来れば、ものづくりの流れを変え設計や開発を加速することができるのではないか― これがサイバネットの提案です。

本セミナーでは、汎用性、可読性の高い、数式をベースにしたモデリング・シミュレーション技術(数式処理システム「Maple」、及びMaple を計算エンジンとするモデリング・解析システム「MapleSim」)について、自動車やその他ものづくり企業における活用事例をユーザ様に紹介頂き、その有用性について考察します。また、同会場では「Maple」「MapleSim」の無料体験セミナーも実施し、実際にその成果をご体感頂きます。


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講演風景
講演風景
講演風景
講演風景
展示会場
展示会場
展示会場
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開催概要

日時 2012年5月30日(水) 10:00〜16:05
会場 アキバプラザ(秋葉原駅徒歩3分)  [ 会場地図 ]
主催 サイバネットシステム株式会社
定員 120名
参加費 無料

講演概要

基調講演動的モデルに基づくエンジン過渡応答制御手法

講演者
上智大学 理工学部 機能創造理工学科 教授
申 鉄龍 氏
概要
自動車の排出ガス規制や燃費規制が益々厳しくなっている中、エンジン制御に課せられる仕様も従来の安定な燃焼の補償と熱効率の向上といった、定常状態における平均的な評価基準から、さまざまな非定常的な運転モードにおける過渡応答のコントロールと、エミッションやトルク生成の高精度化が注目されている。本講演では、エンジンの動的モデルをベースにしたこの課題へのアプローチについて述べる。空燃比とトルク制御をキーワードに、まずは制御系設計と検証のための動的モデルの構築手法を紹介し、気筒毎空燃比制御、トルク予測制御、加減速時の空燃比制御、非線形適応制御等の事例について述べる。また、モデルベース設計開発の事例として、SICEベンチマーク問題であるエンジン始動制御問題のチャレンジ結果も紹介する。

基調講演フルビークル解析技術を駆使した、品質向上と複数性能両立への取り組み

講演者
日産自動車株式会社 パワートレイン開発本部 エキスパートリーダー 
平野 芳則 氏
概要
品質向上や性能間のトレードオフを克服するためのCAE技術のひとつとして、Functional Digital Vehicle (FDV)と呼ぶフルビークルの解析技術を開発してきた。ここではこのFDVの基本コンセプト、解析技術の概要、そして電動車両開発等を含む豊富な事例を紹介する。また、この中でフルビークルで解くことのメリット等を解説すると共に、今後の発展性や狙いについても解説を加える。

開発元講演The Role of System Level Modeling in the Design Process
(設計プロセスにおけるシステムレベルモデリングの役割)

講演者
Jim Cooper, President & CEO, Maplesoft
概要

A decade ago designing product components utilized different people, departments and tools to create the detailed 3D design and to conduct the detailed analysis (stress, strain, deflection, heat transfer, vibration, etc.). Today great efficiency has been achieved by fully integrating the design and analysis tools, allowing the same person to both create and analyze product components in a seamless consistent environment.

The next step in this evolution, which is starting to happen today, is to incorporate full system level performance and analysis into the product design cycle in exactly the same manner as above. The designer starts with the system requirements and within the same consistent environment predicts the actual performance of the system level product. At each step of the design cycle, as higher fidelity components are designed and added or as existing components are reused, overall system performance can be monitored. Constantly ‘keeping an eye on the end goal’ of total system performance allows both extreme and subtle design changes to be made based on a full understanding of system performance tradeoffs at the right stage in the design process.

This presentation will detail how we, at Cybernet, see the future and importance of System Level Modeling. Detailing both the abilities (modeling, simulation and analysis) available within the current state of the art and presenting a view of the additional abilities that the near future will bring.

従来、製品部品の設計には異なる部署、エンジニアが関わり、詳細な3次元モデルを用意し詳細な解析(応力、変形、撓み、伝熱、振動、他)を行うため、様々なツール群が用いられてきた。

今まさに起こりつつあるこの進化の過程における次のステップは、現在の製品設計サイクルにシステムレベルの効率性及び解析手法を取り込むことである。設計者はシステムに対する要求検討から始まり、完成品レベルにおける実際の機能・応答を一貫性ある環境の中で予測することが求められている。設計サイクルにおける各ステップでは、より高い忠実性を実現する部品が設計・追加、もしくは既存部品から再利用され、システム全体のパフォーマンスが精査される。このようなシステム全体に対するパフォーマンスを、常に製品の完成形を意識しながら設計することは、設計プロセスにおいて適切な段階でシステム全体のパフォーマンスに関するトレードオフを十分に理解していることに基づいて適用される、極めて巧妙な設計変更を可能にする。

本講演では、システムレベルモデリングの重要性とその将来について、サイバネットグループの当社がどのように考えているかを紹介する。合わせて、当社製品群の最新バージョンでご利用可能な豊富な機能群(モデリング、シミュレーション、解析)や将来バージョンに関する計画についてもご紹介する。

産業応用回転機熱設計における数式ベースモデリングの活用

講演者
株式会社安川電機 技術開発本部 開発研究所 モーション制御技術グループ 
古賀 稔 氏
概要
回転機の熱設計では,FEM等による3次元解析だけではなく,手軽にできる熱等価回路網解析も多く用いられる。回転機の熱等価回路網モデルをMapleSimで表現し、Mapleと組み合わせた熱設計計算シートを作成した。これによって、熱等価回路の構成や計算内容が分りやすく、構造変更に伴う熱等価回路の変更も容易に行うことができる。講演では、作成した熱設計計算シートの活用例を紹介する。

産業応用地域モール街における電力需要の見える化と予測ツールの開発

講演者
芝浦工業大学 工学部 電気工学科 教授 
高見 弘 氏
概要
地球温暖化対策に向けた低炭素社会づくりにおいて数々の試みがなされている。その中で、個々の企業、事業所、家庭等において人の意識と行動に基づいた省エネ活動を推進することが重要となってきている。そこで、さまざまな要因が複雑に関与する地域モール街において、エネルギー使用量の「見える化」と需要予測精度を向上させるためのツールを数式処理が容易なMapleを用いて開発した。これにより、予測エンジンの開発と電力使用量削減活動に対するサービスをより充実させることができる。

産業応用Mapleを使った運動方程式の導出と制御への応用

講演者
株式会社ニコン 精機カンパニー 液晶露光装置事業部 第一開発部 技監補 
佐伯 和明 氏
概要
大型産業機械においては、生産性向上・品質向上の観点からさらなる大型化・高速化・高精度化が求められている。ところが、大型化・高速化・高精度化は相反する要求であり、これらの要求を満たす装置をいかに開発するかが課題である。この課題を克服するため、筆者らは装置に組み込む精密大型ステージを数式モデル化、モデルに基づく制御設計や機構と制御の統合化設計に取り組んでいる。この取組みにおいては適切な数式モデルをいかに短期間に作成するかが重要であるが、手作業のみに頼っていては限界がある。そこで筆者らは運動方程式の導出過程にMapleを導入、導出手続きを定型化することで作成者の負担を軽減する試みを行っている。本講演で、その事例について紹介する。

Automotive自動車用システムシミュレーション

講演者
長崎大学大学院 工学研究科 電気・情報科学部門 准教授 
阿部 貴志 氏
概要
自動車開発において、地球環境問題への対応、市場が要求する仕様の複雑さ,開発期間の短縮に対して、従来の試作の繰り返しでは対応できず、シミュレーションの適用が進められている。
本講演では、シミュレーションの必要性を述べ、現在のシミュレーション手法について、モデリングや求解法について簡単に説明する。さらに、システムシミュレーションとして、マルチドメイン、マルチレベル,マルチオーガニゼーションなどの技術を紹介する。最後に応用例として、Modelica言語を利用した簡単な車両シミュレーションを紹介する。

Automotive制御技術適用のための数式処理の活用

講演者
株式会社富士通研究所 デザインイノベーション研究部 梅田 裕平 氏
概要
制御技術をものづくりの現場で適用する際には、さまざまな問題に直面する。たとえば、モデル予測制御は、制約条件の取り扱いや非定常設定値への追従制御の実現といった産業界のニーズに応える制御手法として注目されているが、毎回最適化計算を行う必要があるため最適化計算の高速化が課題となる。
本講演では、数式処理を用いたモデル予測制御アルゴリズムの高速化の取り組みについて紹介し、ものづくりの現場での数式処理活用の可能性について言及する。

Automotiveモデリングツールの要件とMapleSimへの期待

講演者
マツダ株式会社 パワートレイン開発本部 パワートレインシステム開発部 PT制御システム設計グループ アシスタントマネージャー
小森 賢 氏
概要
制御系の複雑さに対応するためには仮想での検証環境が必須であり、制御対象モデルの効率的な作成は大きな課題である。また製品の複雑さへの対応のためには、開発上流での機能すり合わせが重要である。これらの観点から物理モデリングツールの果たすべき役割は増してきている。ここでは、マツダにおける取組みの事例を交えながら、物理モデリングツールに求められる要件、およびMapleSimに対する期待を紹介する。

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