最適設計支援ツール「OPTIMUS」と CATIA V5最適化モジュール 「PLM Optimization」 - CATIAユーザへの最適設計プロセスのご提案 - サイバネットシステム株式会社 新事業統括部 PIDO室 アジェンダ • はじめに • 最適設計支援ツール OPTIMUS概要説明 – – – – • 自動化 統合化 最適化 DFSS（ロバスト性・信頼性・品質工学機能） CATIA V5向けの最適設計ソリューション – OPTIMUS CATIAドライバー – PLM Optimization CAA V5 Based – 公差マネジメントツール CETOL6σ • 添付資料：パラレル処理機能の優位性 2 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 企業の目標（1） －製品競争に勝つ 企業は絶やすことなく、いい製品をいいタイミングで市場に投入 するために生産し続けなければならない マーケットシェアを 勝ち取る 画期的な設計による 競争 ブランド価値を 維持し続ける 製品開発レース 製品開発時間の短縮 定期的に新しい製品 新しい機能を拡張 価格やパフォーマンスの 最適化 コスト削減、リスクを回避 価値連鎖の管理 3 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 企業の目標（2）－ＱＣＤ QCDを実現する ために Quality 品質向上 CAEを活用 Cost 投資コストの低減 Delivery 最適化ソフトを活用 開発期間の短縮 4 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 最適設計支援ツール OPTIMUS概要説明 最適化設計支援ツール（PIDO）とは? Process Integration & Design Optimization 目的とした最適なデザインを 最適化アルゴリズムで探索し たり、設計空間の分析をする CAEでの設計プロセスの 自動化・統合化 最終設計 (8 %重量軽減) 初期設計 6 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 自動化のメリット 一度解析の流れ（シーケンス）をOPTIMUSで設定すると．．． 最適設計支援ツールを用いた設計プロセス 通常の設計プロセス 常にユーザはコンピュ ターと向かい合わせに なり、解析作業を強い られる 夜間や休日でも設定したJOBを 自動的に流すことが可能 人の介在がなく、入力ミスも存在しない 決まった数のシミュレーションを実施 多くのサンプリングにて傾向を把握する．．． CPUの有効活用ができ、設計者は今まで解析に費やしていた時間を 本来の開発・設計改良のための時間に割り当てることができる 7 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUSインタフェース 入出力ファイルがText形式・バッチ実行であれば接続可能 • FEM – – – – • 衝突解析 – – – – • • MSC/ADAMS RecurDyn Virtual.lab Motion (DADS) LS-DYNA PAM-CRASH MADYMO DEFORM 樹脂流動 – Moldflow – 3D TIMON • CFD – – – – – ANSYS ANSYS Workbench MSC/NASTRAN MSC/MARC 機構解析 – – – • • – – STAR-CD Fluent ANSYS CFX Flow 3D Icepak • メッシャー/CAD/モーフィング – – – – – – – – – 磁場解析 JMAG Flux 2D/3D 光学 – – – CODEV LightTools Tracepro SolidWorks • その他 ICEM/CFD – PSpice PATRAN – Virtual.lab Acoustics (SYSNOISE) CATIA V4 – CarSim/TrackSim I-deas – Excel Pro/E OneSpace Designer Modeling – 内製コード – etc… ANSYS ParaMesh Mopher バイナリ形式のアプリケーションにも接続環境を提供 8 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. ダイレクト・インタフェース より高速に自動化・統合化・最適化の設定ができます メリット ・バイナリファイルを直接読込む ・設計変数、目的関数、制約を自動的に リストアップ ・自動化、最適化シーケンスを自動生成 →非生産的作業を削減し、時間および環境を 有効活用 ダイレクト・インタフェース ・CATIA V5 ･MATLAB/Simulink ・ABAQUS ･Ricardo WAVE ・SAMCEF ･AMESim ・MS-EXCEL ・Virtual.Lab ・LS-Dyna ・SFE-Concept 例：CATIA V5ダイレクト・インタフェース ・CATPart、CATproduct、CATanalysisのファイルを直接指定して、最適化シーケンスの作成が可能 Step1 ファイルの選択 Step2 変数の選択 設計変数・目的関数・制約値が 自動リストアップ Step3 シーケンスが自動作 成 9 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUSの機能（概要） 豊富な手法・アルゴリズムを搭載してあらゆる「最適化」問題に対応 実験計画法 実験計画法 DOE DOE (Design (Design of of Experiments) Experiments) 最適化アルゴリズム 最適化アルゴリズム •豊富(20種類)な手法 •最適実験計画法 •データの可視化．．． •バランスのあるアルゴリズム •単一目的最適化 •多目的最適化．．． 応答曲面法 応答曲面法 RSM RSM (Response (Response Surface Surface Model) Model) ロバスト設計・信頼性解析 ロバスト設計・信頼性解析 •4手法 •入力、出力の数の制限なし •最小二乗法近似（次数制限なし） •Krigingモデル（補間）、RBF、AIC •RSMを利用した様々な評価．．． •入力のバラツキを考慮 •出力のバラツキを最小に •品質工学（タグチメソッド） •DFSS（6シグマの実現）．．． 10 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUSのメリット 豊富な手法・アルゴリズムを簡単に操作できるGUIで設定 解析 プログラム 目的関数 設計変数 出力file 入力file シミュレーションの流れをアイコンにて定義し、直感的な操作が可能 操作はわずか2～3時間程度のトレーニングで習得可能 11 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 設計空間の分析 最適化をするためだけはなく、解（応答）の傾向を確認する – 目的（質量・変位等）に影響を及ぼす設計変数は？ – 目的関数AとBの相関性は？ – 現在の製品は最適な形状なのか？（極小解に陥っていないか） 応答曲面法 実験計画法 サンプリング 問題近似 効率のよい実験方法をデザインし、 結果を適切に解析することを目的と する統計学の手法 入力と出力の関係を 数式モデルにする手法 熟練解析者の”経験・勘”に代わる情報を提供 12 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 最適化アルゴリズムの分類 Local Optimization （局所的最適化手法） • • • 4手法 最適解の存在するポイントに見当がついている場合に有効 単峰性問題に有効 Global Optimization （大域的最適化手法） • • • 局所的に最適解を探索する手法 全て連続値・離散値 文字列を入力値として 設定が可能 大域的に最適解を探索する手法 5手法 応答に多峰性の強い問題に有効 最適解の見当がつかない時に有効 Multi-Objective Optimization （多目的最適化手法） 複数の目的関数を評価して最適解を探索する手法 • 11手法 • 遺伝的アルゴリズムを代表として、豊富な多目的最適化手法を搭載 13 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 例：多目的最適化 • 多目的最適化 Multi-Objective Optimization – 2つ以上の相反する目的の関係を明示する手法 – それぞれの最適解（パレートポイント）を算出する 目的値 2 (例：コスト) 高 コスト vs 性能 重量 vs 強度 リスク vs 収益 同コストで見ると より軽い方が良い 劣解 同じ重さでは コストの低い方が良い パレート最適解 劣解 パレートフロンティア パレート最適解 低 軽 重 14 目的値 1 (例：重量) © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. DFSS（ロバスト・信頼性） X1 最適化開始点 制約条件 ロバスト性,信頼性のある最適解 決定論的最適解 制約条件 目的関数 が改善され る方向 入力のばらつき 15 X2 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. ロバスト性・信頼性を評価 ロバスト性・信頼性のアプローチに多くの 手法を搭載することで限られた時間の中 で精度良くロバスト性・信頼性を評価する ことが可能 • • • ロバスト性（シグマの算出） – モンテカルロ法 – FOSM (First Order Second Moment – リニアモデルモンテカルロ 多目的ロバストも 信頼性（制約を超える確率の算出） 簡単にできます – モンテカルロ法 – FORM (First Order Reliability Method) – SORM (Second Order Reliability Method) – Importance Sampling (FORM + ラテン超方格法） 品質工学手法（タグチメソッド） 16 12種類の分布を設定可能 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 品質工学手法（タグチメソッド） • タグチメソッドとは – ノイズに対して強いシステムの設計をするための基本機能の評価手法 – 目的の出力特性を得るためのパラメータのチューニング • システムの各要素 – – – – ノイズ：外部環境、材料や寸法などのバラツキ、劣化など 設計パラメータ：設計者決定できるパラメータ 入力M：システムに入力される信号 出力y：システムの目的としての特性値（設計の目標値） ノイズ （n1,n2,n3,・・・nk） 入力M システムの 設計パラメータ （x1,x2,x3,・・・,Xn） 17 出力y © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. パラメータ設計機能・直交表へのわりつけ • 直交表への制御因子のわりつけ •信号因子の水準決定 • 誤差因子のわりつけと調合 各実験に対してSN比と感度を計算 18 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. パラメータ設計機能 要因効果図と確認実験 • 対象の出力についてSN比と感度の 要因効果図を確認。 – SN比の要因効果図からSN比を高く する制御因子の水準を選択 – 感度の要因効果図から感度が目標 値に近づく制御因子の水準を選択 – 最適条件の決定 • 決定した水準の組み合わせで確認 実験を実行 – 利得の計算と再現性の確認 19 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. データマイニング 設計改良（変更）の意思決定をしたい場合 なぜ最適な設計であるか理論付けしたい場合 実験計画法や応答曲面法から得られる 様々なポスト処理にて、設計変数や応答 の傾向を把握することが可能 インタラクティブに全ての変数の影響を 瞬時に評価することができる 20 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 豊富なポスト処理機能(1)－問題分析 RSMセクション断面 （ex.設計変数×応答) 設計変数の寄与度 RSMにて瞬時に設計変数の変更を評価 各RSM（次数の違い）を重ねて評価 RSM 2D&3D コンター図 21 実際の応答との比較 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 豊富なポスト処理機能(2)－問題分析 多目的最適化： トレードオフチャート 最適化サマリーと最適結果表示 3D表示による パラメータの推移 最適化への推移 22 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 豊富なポスト処理機能(3)－問題分析 解析自動実行中のモニタリング 様々なポスト画面を表示させ、途中経過を確認 することができる。（随時アップデート） データ・リンク機能 設計の改良について全てのポスト画面のデータ をリンクさせることで、様々な角度から設計案を 評価することが可能。 23 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUSまとめ ジオメトリ 解析 CAEソフトウェア 応答曲面法 (RSM) 結果の可視化 ロバスト設計 実験計画法 （DOE) 最適化 OPTIMUS 24 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. CATIA V5ユーザ向け 最適設計ソリューション CATIA V5ユーザ向けソリューション • 汎用型 最適設計支援ツール OPTIMUS – CATIAドライバー • CATIA V5専用最適化モジュール – PLM Optimization CAA V5 Based • 公差マネジメントツール – CETOL 6σ CAA V5 Based 26 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. CATIA V5ソリューション • 開発元Noesis Solutions NVは、ダッソー・システムズのゴールドパートナー – 最適化ベンダーでは唯一のパートナー契約 – CATIAユーザに対して強力な連携機能を提供 • PLM Optimization • OPTIMUS 正式名称：Noesis PLM Optimization CAA V5 Based – CATIA V5ダイレクト・インタフェースを搭載 →CATIA内にインテグレートされたソルバー の利用も可能(GPS・FfC・AfC等） – – 27 CATIA V5統合型最適化ツール →CATIAユーザーのみ利用可能 CATIAにインテグレートされたソルバーを 利用（GPS・FfC・AfC等） © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUS CATIAドライバー • “OPTIMUS for CATIA”はOPTIMUSとCATIA V5のダイレクトインタフェース – CATPart, CATProduct, CATAnalysisをダイレクトにOPTIMUSに読み込み可能 OPTIMUS for CATIAの仕組み ・Fillet ・Radius ・Von_mises ・Volume etc… CATIA V5で作成した”CATPart”, “CATAnalysys”を用意し OPTIMUSに読み込ませる “OPTIMUS for CATIA”が CATIAにて設定されているツリーの パラメータ候補を自動的にピックアップ 任意のパラメータを選択すると OPTIMUSの設定を自動的に作成 既存のCATIAモデルを設定の手間無しに最適化する事が可能 28 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUS CATIAドライバー • OPTIMUS for CATIAは、用途に合わせて2つのソリューションを提供 Input Driver CATIAモデルを形状変更する場合に”Input Driver”を利用 ANSYS等の汎用ソルバーで解析 CATPart OPTIMUSにて 自動的に形状変更を実施 CATIA内のソルバ（GPS等）で解析 “Output Driver”を利用 Output Driver CATIAのソルバー（GPS、FfC等）を使用する場合には、”Output Driver”を利用 Input Driverにて 形状変更されたモデル OPTIMUSにて自動的に GPS、FfC等を実行 29 任意のパラメータ(重量・強度等） を最適化 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. PLM Optimization CATIA V5ユーザのために開発された最適化モジュール • PLM Optimization CAA V5 Based • OPTIMUSの機能がCATIA環境に 完全一体化 CATIA V5での一環した操作にて 最適化・自動化・統合化の機能を提供 各種ポスト処理機能により設計改良に 必要な情報を提供 • • 30 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. PLM Optimization事例 光学設計ソフトウェア SPEOS利用 反射面形状: • 放物線 • ピローブロック 光学形状の設計パラメータ 31 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. PLM Optimization事例 基準の設計 : フィラメント位置 = 反射面の焦点 アセンブリ許容値を考慮してレギュレーションは 満たされるか？測定される光度が範囲内か？ 32 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. PLM Optimization事例 モンテカルロ・メソッド : • 設計パラメータ -> 距離(フィラメント–焦点) • 設計パラメータ -> 分布のシグマ = 1mm • 出力値SPEOSのセンサ 結果：フィラメント取り付け位置がばらついても 許容範囲内であることが確認できた 33 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 公差マネジメントツール CETOL6σ 公差という観点からの別のソリューション CATIA V5との完全統合 CATIA V5のワークベンチと同様に使用可能 アセンブリモデルへのフル対応 データ変換は必要なし（中間ファイルによる作成ではありません） 定義情報もツリーの中に統合 34 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 3次元設計での公差解析 なぜ公差で問題になるのか？ 向上 性能 製品開発における問題点 開発におけるQCDの要求が拡大 • 組立て性向上 Quality • 部品調達コストの削減 コスト削 Cost 減 • 開発期間の短縮 Delivery ⇒以前よりも精度の高い設計が必要 構造の複雑化 • 3D-CADにより、従来よりも複雑で、 ３次元データ：理想形状 よりアイデア性に富んだ設計が可能に • それにより、公差による影響も複雑化 アセンブリの影響は確認できない ⇒従来の２次元ベースの公差検討では限界 ３次元CADモデルは理想的な形状を表現しているにすぎない – 製品組み立てには、部品のばらつき、組立て時の位置ずれ等を考慮する必要あり – ただし、現状の３次元CADの機能では、この検討を行うことは現実的に困難 設計FIX前に３次元データで公差をチェックする必要性 35 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. CETOLの有効性 CETOLで出来ることは？ ３次元ＣＡＤと組み合せることにより、３次元設計データで公差解析を実現 ⇒設計の初期段階で公差検討を実現 導き出してくれる結果は？ – 部品製造での形状のバラツキの予測値から、製品に必要な設計スペックの影響（バラツキ） を各種数値データとして算出 ⇒ 標準偏差、工程能力指数（Cp、Cpk）、製品不良率、統計解析、ワーストケース – 算出した結果に対して、その結果をもたらす真の原因、発生の頻度などの情報を提供 ⇒ 設計スペックに対する重要管理寸法（感度）と公差の影響度（寄与度）を算出 設計問題 構造 運動 熱流体 フロントローディング化 公差 CETOLで公差検討を前倒し 構想設計 詳細設計 試作 生産設計 36 量産 設計プロセス © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 公差マネジメントツール CETOL6σ • 解析条件の情報は、CADモデル上に保持 • CETOL独自のGUI（結果表示） 結果閲覧にCADライセンスは不要 • 条件設定は、CADモデル要素を選択しながら実施 • 全てのモデル要素に対しての特性情報の編集が可能 • CETOLのワークベンチを使用 • 非常に簡易化された操作方法 CETOL Modeler CETOL Analyzer 37 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 添付資料：パラレル処理機能の優位性 パラレル処理機能 パラレル処理を用いることで限られた期間内での最適化問題が実現レベルに OPTIMUS • OPTIMUSはパラレル処理機能を搭載 – 最適化に必要な計算を複数のCPUに分散させることが可能 例：1解析あたり5分かかる問題を、実験計画法にて100回実施 ・パラレル処理しない場合 → 5*100=500min (8.3h) ・パラレル処理した場合（4CPU) → 5*(100/4)=25min – 全ての実験計画法・最適化アルゴリズム・ロバスト/信頼性手法に適用可能 • – ラテン超方格法、遺伝的アルゴリズム、モンテカルロ法 etc… LSF、Grid-Engine、PBSといったリソースマネージメントツールを利用 • • 計算ソルバー 内製のリソースマネージメントツールも使用可能 夜間・休日といったCPUが使われていない時間等に効率的にJobを投入し、大規模な最適化 問題も短期間で終了させることが可能 39 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. パラレル処理実行時の動作イメージ リモートマネー ジメントツール ワークフロー メソッド 実行マシン OPTIMUS ジョブ キュー 実験 ジョブ スクリプト 計算結果 サマリー 40 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. Audi社による活用事例 AUDI recognizes high potential of OPTIMUS technology for challenging MDO projects OPTIMUS is used for highly successful optimization project at Audi Full Vehicle Multi-Disciplinary Optimization (MDO) Simultaneous static, NVH, and multiple crash cases Powerful response to great challenges in delivering Complex process integrated in days • massive size of FE models • dozens of design parameters Full parallelization of the optimization Short throughput time to completion (<15 days) Excellent results of the computation Hundreds of clustered processors Hundreds of I/O files at each process step With NO user interaction required & possible Resulted in significant weight reduction OPTIMUS is a tremendously powerful integration and optimization tool, uniquely positioned for parallel processing of massive-size MDO projects 41 1 LMS User Conference 2005 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. AUDIからの依頼 • • AUDI社ではすでに他社の最適化ソフトウェアを利用していたが、パ ラレル処理を実施して、資産を有効活用して早急に最適化をする ニーズが増えていた。そこで、AUDI社は、すでに市販されているA6 のホディを軽量化できるか？との連絡をNOESISに。 2004年末のクリスマス休暇を使って実施されたプロジェクト – 人が一切介入することができない状況（施錠） – ソフトウェア、ハードウェアともに資産を有効的に活用可能 • 取り扱うパラメータ – 入力－約100のパネルの板厚 – 出力－約40 • 重量の最小化 • 多数の制約条件を全て満たすことが条件 42 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 本プロジェクトでの解析内容 • 7種類のモデルを利用（7種の荷重条件）： 荷重条件 • ソフトウェア 計算時間 静的ねじれ NASTRAN 18分 1 CPU NVH NASTRAN 5時間 1 CPU フロント衝突 (EURONCAP) PAMCrash 22時間 8 CPU リヤ衝突 (FMVSS) PAMCrash 15時間 8 CPU リヤ衝突 (AZT) PAMCrash 11時間 8 CPU フロント衝突 (AZT) PAMCrash 5時間 8 CPU サイド衝突 PAMCrash 11時間 8 CPU モデルの平均規模（荷重条件による） – NASTRAN Æ およそ 250,000 要素 – PAMCrash Æ およそ 950,000 要素 43 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUSワークフロー NASTRAN テンプレート ファイル PAMCrash PAMView 内製ソフト 44 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 本プロジェクトでのIT基盤 • 2つの計算クラスタ – 788 CPU: クラッシュシミュレーション計算 (LINUXクラスタ) • 実行中の平均稼動CPU数: 760 – 32 CPU: NASTRAN計算 (HPクラスタ) • 実行中の平均稼動CPU数: 28 – PAMCrash シミュレーションは 8 CPUを利用 (4ノード4ディスク) – NASTRAN シミュレーションは 1 CPUを利用 – LSF™ によるコンピュータリソース管理 45 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. 並列処理の有効性 実現不可能…. パラレル処理無し: • – 最長ジョブ: 8CPUで22時間 – 5回の反復最適化*100個体/世代 = 500回のシミュレーション実行 Î 500*22時間 = 488 日 !!!! – 1回の実行 : 5[衝突荷重条件]*8 CPU[荷重条件ごとに] + 2[NVH荷重条件]*1 CPU[荷重条件ごと] = 42 CPUしか利用せず(788+32のうち) • CPUを追加しても何の効果もない • パラレル処理: 実現可能 – 100回のシミュレーション (= 1回の反復最適化) * 5 (衝突荷重条件) + 100 * 2 シミュ レーション(NVH) Î 700 ジョブが毎回投げられる Î 96 (=INT(760/800)) + 32 ジョブ が実行される – 1回の反復最適化: 3日と8時間 Î 最適化終了までたったの16.6 日 – 実際との差 : 最大4時間 – 1回の実行: 100 シミュレーション* 5 (衝突荷重条件) * 8 CPU + 100*2*1 = 4200 CPUが必要 Î 788 + 32 CPUを利用(788+32のうち) • CPUを追加すれば大きな効果 46 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUSのメリット • • 結果：短期間に可能なリソースを使って20kgの重量軽減を達成 設定の容易さ – 誰でも利用できる使い勝手のよいGUI • • • • あらゆる最適化問題へ対応 パラレル処理機能が得意 最適化スケジューリングの確かさと、対応し得る最適化アルゴリズム MDO（複合領域最適化）を実施できるメリット AUDI • 現在では設計変数を400に出力（目的関数）を100に拡大 47 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. AUDI：その後の事例（1） • 新しい歩行者安全規制 – ひざの曲がり角度 – 下脚部の加速度 • 最適値を算出 – 発泡体の材料 – 発泡体の厚み – 下部補強材の厚み Foam material Foam thickness • 実現可能な設計を得ることに成功 Lower stiffener 48 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. AUDI：その後の事例（1） 49 • 複数の最適化ジョブの定義： – ポジション 4つ – マテリアル 4つ • 最大10時間の解析時間が必要 （１回の解析/ 4 CPUを利用） • 全体で16の最適化ジョブを2つの設計 変数と2つの出力（応答）値にて – 4つのマテリアルをパラレル処理 – 4つのポジションについては単独 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. AUDI：その後の事例（1） • 利用可能なCPUの数 : 平均して160CPUがOPTIMUSに利用可能だった • 利用した最適化アルゴリズムは、遺伝的アルゴリズム – Self Adaptive Evolutionary algorithm – 個体数を10固体に設定 – 最大6世代までの進化を定義 • パラレル処理がないと Î 9,600 時間、もしくは400日 Æ 実現不可能 • パラレル処理 (上記160CPUを活用) Î 10 日で最適化 Æ 実用可能 50 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. AUDI：その後の事例（2） • 下記要素の解除の最適設定を算出 – ベルト (荷重リミッター) – エアバッグ穴 – ステアリング・コラム • 実現可能解の満たすべき条件 – 頭部の保険基準 – 胸部のたわみ – 大腿部にかかる最大力 • 複数の組み合わせを考 – 乗員: 男性/女性 – ベルト状態: 着用/非着用 • 全ての制約を満たす素晴らしい結果を達成 51 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. AUDI：その後の事例（2） • • • • 4つの加重条件 PamCrashでの解析は4CPU必要 衝突解析（100 ms） それぞれの解析時間は最大15時間 Perl scripts 52 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. AUDI：その後の事例（2） • • 衝突解析にLINUXクラスターを利用 OPTIMUSによるジョブキューの設定 – 平均利用CPU数： 160 – 最大利用CPU数（制限）： 400 • 遺伝的アルゴリズムでのアプローチを採用 – Self Adaptive Evolutionary algorithm – 個体数を20固体にて設定 • • パラレル処理がないと：9,600時間もしくは、400日必要 Î 実現不可能 パラレル処理を実施： 6日以内にて実施可能（最大CPU利用）Î 実現 53 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved. OPTIMUS、PLM Optimization, CETOL6σについての お問い合わせ先： サイバネットシステム株式会社 新事業統括部 PIDO室 TEL:03-5978-5445 [email protected] http://www.cybernet.co.jp/optimus 54 © 2006 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved.
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