CAE

<シミュレーションはうそ計算>

#よう# 1999-6-30#
ＣＡＥの業務遂行能力って個人依存性が極めて高いんで、
工学的センスがあり、素養のしっかりした人が手がければ効果は高くな
るけど、そうでない人（コンピュータお宅）にやらせると、システム構築
やらシステム管理に業務のウェイトがいってしまい、効果ゼロになったり
します。

”コンピュータお宅”にだけはやらせてはいけない業務ですね。むしろコンピ
ュータ操作は今一つだけど、工学センスはばっちりという人にやらせたほうが
良いと思いますよ。6年間の実務経験からそれは感じます。

ＣＡＥの要諦

「シミュレーションはうそ計算していると思え」
部下にはこの言葉口酸っぱくして言ってました。

#ギブソン# 1999-8-20#
随分遅れての話しで済みません。
Ｎｏ41の「よう」様の話し、久々の名言で、感銘しました。
最近、特にＣＡＥの安易な使い方が見受けられます。
そんな中で、この言葉は、多くの示唆を与えてくれます。
「うそ（かもしれない）」と思えば、まともな人ならば、絶対、確認をするはずです。
確認をしないならば、（自信も含めて）、それは、「うそ」の可能性大ということです。
多いに、利用させていただきます。ありがとうございます。

#ABC# 1999-8-23#
ギブソンさん、早速のRe　ありがとうございます。

＞私のつたない考えですが、口びるを切る意味で、書いてみます。

"うその解析"は余計でした。そこまで、気になさらないでください。
挿入するつもりはなかったのですが
久々にじっくり見て、流れで使ってしまいました。
申し訳ないです。

＞その光とは、工学であり、アルゴリズムでもあります。
＞しかし、三次元ＣＡＤとのリンク、Ｉ／Ｆなどの議論が多く、工学から見たときには
＞益々ブラックボックス化しているような気がしてなりません。

確かにそうですね。
一般論で申し訳ないです。
私のところは、しがない製造業で、開発も含む合理化という点では、
やはりＣＡＤ／ＣＡＭが主軸です。
ＣＡＥをブラックボックス化するのは、企業という集団であり。
解析の技術（ＦＥＭ、ＢＥＭ）をブラックボックス化に荷担するのは
設計者やＣＡＥエンジニアと、私は考えてます。

もちろん、解析（ＣＡＥ）に関していえば計算機に頼らざるおえない訳で、
一般的なアプリケーションユーザーとしてのＣＡＥエンジニアが
もっとも編集工夫できる部分であり、議論が集中するのは否めないと考えてます。
3Ｄ化は、解析（ＦＥＭ）までをも加速している側面はまちがいなくありますし
もちろん避けて通れないところとは考えてますが

発言の諸原を詳しく話しますと、設計者の設計（当社は3Ｄからはじめてます。）
をできる限り、間違えないように敢えて、私は、ＣＡＥの3Ｄエディタである
ＭＥＳＨＥＲ（プリポスト）に渡して行ってます。
その上で、一本のカーブでも省きたい私としては、ＣＡＥ側から設計者の拘束する
ことが多々ある（本来はそんなことしたくはないのですが）ので、
設計者のエディタであるＣＡＤ／ＣＡＭアプリの無意味に思える、
有り余るコマンドが恨めしいだけなのです。

例）フィレットを作ってから部品を付け足すなど

当社のようなところで、解析を推進啓蒙していく上で、今現在ＣＡＤ／ＣＡＭ
は現状目の上のたんこぶなのです。
本当のところは、ソルバーのユーザーサブルーチンなどでエディタとし
工学書の体感（ＣＡＥの実験）をしたいのが本来なのですが限りある時間の中で、
3Ｄ化に時間がとられすぎ、なかなか取り付けないのが私の悩みの種です。

あまりにも現状、不完全なアプリをなんでもできるような表現をする、
ベンダや販売店とそれに皆様が、工学レベル（それでなくてもいいのですが）
からどのように対応やアプローチされてるのか？
社内での3Ｄ電子化の工夫（ルールつくりなど、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥが先なのかなど）
を伺いたかったのです。
宜しくお願いします。

#ギブソン# 1999-8-23#
Ｎｏ．118、「ＣＡＥエンジニアリング」のＡＢＣさん
Ｎｏ．112、「修正」のよし杉さん
うその解析について、議論が始まったようです。
もともと、Ｎｏ．41に書かれた「よう」さんの書かれたものを見て、感心して書き込んだものです。
その主旨は、ＣＡＥをよりよく使用していただきたいとの意図です。
「ＡＢＣ」さんの質問に答えることは、ＣＡＥ活用の本質に迫るもので、非常に難しいと思います。
私のつたない考えですが、口びるを切る意味で、書いてみます。
それは、「ＣＡＥというブラックボックスに光りを当てる」ことだと思います。
光が当たらないのなら、その分信頼性に欠けるわけで、それを知った上で、その結果を使うべきでしょう。
ここで、「うその解析をしている」と思うと、何らかの光を当てざるを得ません。
その光とは、工学であり、アルゴリズムでもあります。
しかし、三次元ＣＡＤとのリンク、Ｉ／Ｆなどの議論が多く、工学から見たときには
益々ブラックボックス化しているような気がしてなりません。

#ABC# 1999-8-23#
ギブソンさん、早速のRe　ありがとうございます。

＞私のつたない考えですが、口びるを切る意味で、書いてみます。

"うその解析"は余計でした。そこまで、気になさらないでください。
挿入するつもりはなかったのですが
久々にじっくり見て、流れで使ってしまいました。
申し訳ないです。

＞その光とは、工学であり、アルゴリズムでもあります。
＞しかし、三次元ＣＡＤとのリンク、Ｉ／Ｆなどの議論が多く、工学から見たときには
＞益々ブラックボックス化しているような気がしてなりません。

確かにそうですね。
一般論で申し訳ないです。
私のところは、しがない製造業で、開発も含む合理化という点では、
やはりＣＡＤ／ＣＡＭが主軸です。
ＣＡＥをブラックボックス化するのは、企業という集団であり。
解析の技術（ＦＥＭ、ＢＥＭ）をブラックボックス化に荷担するのは
設計者やＣＡＥエンジニアと、私は考えてます。

もちろん、解析（ＣＡＥ）に関していえば計算機に頼らざるおえない訳で、
一般的なアプリケーションユーザーとしてのＣＡＥエンジニアが
もっとも編集工夫できる部分であり、議論が集中するのは否めないと考えてます。
3Ｄ化は、解析（ＦＥＭ）までをも加速している側面はまちがいなくありますし
もちろん避けて通れないところとは考えてますが

発言の諸原を詳しく話しますと、設計者の設計（当社は3Ｄからはじめてます。）
をできる限り、間違えないように敢えて、私は、ＣＡＥの3Ｄエディタである
ＭＥＳＨＥＲ（プリポスト）に渡して行ってます。
その上で、一本のカーブでも省きたい私としては、ＣＡＥ側から設計者の拘束する
ことが多々ある（本来はそんなことしたくはないのですが）ので、
設計者のエディタであるＣＡＤ／ＣＡＭアプリの無意味に思える、
有り余るコマンドが恨めしいだけなのです。

例）フィレットを作ってから部品を付け足すなど

当社のようなところで、解析を推進啓蒙していく上で、今現在ＣＡＤ／ＣＡＭ
は現状目の上のたんこぶなのです。
本当のところは、ソルバーのユーザーサブルーチンなどでエディタとし
工学書の体感（ＣＡＥの実験）をしたいのが本来なのですが限りある時間の中で、
3Ｄ化に時間がとられすぎ、なかなか取り付けないのが私の悩みの種です。

あまりにも現状、不完全なアプリをなんでもできるような表現をする、
ベンダや販売店とそれに皆様が、工学レベル（それでなくてもいいのですが）
からどのように対応やアプローチされてるのか？
社内での3Ｄ電子化の工夫（ルールつくりなど、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥが先なのかなど）
を伺いたかったのです。
宜しくお願いします。

#Y# 1999-8-23#
次元の高い発言が多いなかで、私のような者が発言をするのは恐縮ですが、
ＣＡＥのうそについて、ふと思ったので投稿します。

年を取った先輩ほど、ＣＡＥを信用していない方が多いように感じます。
それは、昔のＣＡＥの技術は低く現実に合わないことが多かったからのようです。
また、ソフトを売り込む方も、試験がなくなるとか誇大な宣伝をしたからかも知れません
そんな訳で、未だに信用していない人が多いのだと思います。

しかし、ＣＡＥと言っても、その根底は、古典的材料力学とかをベースに、
電算機の力で精度を上げているだけです。
現状では、まだ魔王玉手箱のような能力は持っていないと私は思っています。

ＣＡＤも2Ｄから3Ｄに移り変わり、ＣＡＭもＣＡＤデータでできるようになりましたか゛、
ＣＡＥの方はまだ、それほど普及していない、なぜだろう？

操作が難しいから？　制度が低いから？　高価だから？
しかし、一番良く分からないのは、結果がよく見えないからなのではないのでしょうか？
今のソフトは良くできているので、ＣＡＤが使える人は、まず操作できて、
精度はともかく、結果らしきものは出ますが、
「試験結果と合わない-＞ＣＡＥはあてにならない」という結論に陥りやすいのだと思います。

見方を変え、どうしたら現物と結果がでるのか、色々研究してみると、
境界条件とか、自分の材料力学の知識のなさなど色々な発見があると思います。
私も、導入初期にそんな問題にぶち当たり、現物に歪ゲージをペタペタ張って、
謎を解いていきました。

ＣＡＥの技術の向上とは、「うそ」少しづつでも減らし、
真実に近づいていくことだと思います。
そして、私は、「地球を救うのはＣＡＥだ！！」と言う信念で普及に力を入れています。

#よし☆三# 1999-08-24#
うそと言うのは変な意味で使ったのではありません。
うその解析という意味は、実は非常に重要な意味を持ちます。
うそを知っているもの、知らないもの、これが経験？の違いです。

うその事を、ここでは誤差と言い換えます。誤差には、数値誤差
と離散化誤差があります。
数値誤差は、剛性の違うものを組み合わせたり、とんでもない座標位置に
モデルを作ったときとか、まあ、桁落ちの場合。
いっぽう初心者が良く陥るのが離散化誤差で、数値誤差よりも非常に大きな
誤差がでます。誤差の比較のしかたはいろいろありますが、簡単には
離散化と厳密な微分値を比較すると、求まります。
たとえば、誤差を減らす為に離散化率を上げて行くと（メッシュを細かくする）
実はある解に落ち着きます。それでは、その解は何を意味しているのでしょう、、、
その解は、本当に理論値が出ているのでしょうか？
ということでみなさんどう思いますか？

#よう# 1999-08-24#
＃ギブソン様

「うそ」解析してると思えというせりふ、以前某揚水発電所地点の数値水理解析
をしてた時、技術指導を受けていた霞ヶ浦近傍の某中央研究所の水＊部長から受
けた忠告です。それ以来、この言葉を肝に銘じて数値水理解析をしてました。

私も水理実験結果が出てくるまで、うそにならないように試行錯誤してきましたが、
実験結果と比べたらうそっぽかったです。（めちゃガッカリ！！）流れを4分割する
場合の流量配分の計算で、実験と13,4%も違ってたのです。国産の非構造格子流体解
析ソフトを使ってたのですが、メッシュのトポロジーのノウハウが足りなかったこ
とを反省して、適切なトポロジーでメッシュを切り再計算してみて、5,6%の誤差まで
落ち着かせましたが。

境界条件、流入・流出条件、メッシュの直交性など完璧にしてもこれくらいの誤差
はすぐなんですよねー。流速分布に関してはいまだに「うそ」ついてるみたいです。
使用する乱流モデルの限界で仕方のないことなんですが。はく離がうまく解けないんで。

自分のつなたい経験から見てもＣＡＥ（流体計算）の結果はとてもとてもうのみに
はできません。取水口前面のカーテンウォール解析をした後、現地計測結果と比較
した後の私の額には冷や汗がだーらだら。(^^;;;)全然流速分布が似てもいない。
それで社内の論文集にどーんと載ってた。ＣＡＥの限界をうまく説明する自信は
あったので、余裕で切り抜けることはできたけど、現場ではその解析結果で走って
いくので、境界条件やら流れ場の条件などしっかり考慮しないとやばいという経験
をしました。

論文でも書いたんだけど、うそから”まこと”に持っていくには”定量的”＆
”定性的”にあってますよという証拠を1つ1つ積み重ねていくしかないんです。
地道に。こーユー場合は5%以内の精度ですよ。この流れは未だ実証されてないんで
計算結果の信頼性(フローパターン、流速分布等）は保証しませんよとか、ね。

#ハッピー# 1999-08-25#
「うそ」。「うそつき」
うーん。やっぱり解析をしている身からすれば、口にはしたくない響き。

よし☆彡さんは「誤差」として、離散化誤差と数値誤差を挙げておられますが、
やっぱり一番大きな誤差はモデル化誤差じゃないですか？実現象をどういう物理
モデルに置き換えるか。線形・非線型、定常・非定常といった基礎式の選択、
荷重、拘束の仮定、材料挙動のモデル化等々。よし☆彡さんもこんなことは自明
のこととして書かれたのだとは思います。特に、ようさんのご専門の流体解析
なんてのは乱流モデルをどうするの？で答えなんか定量的はおろか定性的にも
コロっと変わってしまいますもんね。先日、流体解析で壁面の熱伝達率を求め
てもらったら、乱流モデルを変えると一桁以上答えが変わってしまいました。
ひどい。「こっちを使って下さい」と言われても．．．．

一方で、開き直って「真実と事実は異なる」という見方はいかがでしょうか？
実験事実を忠実に再現することに本来の目的があるのか？ということです。実験
も所詮「モデル」に過ぎないのであって、実際の広範な使用状態を再現できる
わけではないし、測定精度という問題も常に付きまとうと思います。きっちりと
実験するのは場合によっては解析より難しいかも。例えば道路橋の設計をすると
き、一日数百台の車がランダムな頻度＆速度で通過する条件で．．．そんな実験
ができますか？治具で拘束することだけを考えても実験は難しいもんです。
設計の目的に合った条件設定に基づく解析ができれば、それは真実に近い。
「うそもまた真なり」とはちょっと言い過ぎかな？

まぁ言い古された表現ですが「ＣＡＥと実験は工学の両輪」というところに結局
は落ち着くんじゃないでしょうか。

＃なおきさんやmatsuさんが取り組もうとされている鋳造解析は、ＣＡＥ、実験
ともまだまだ魑魅魍魎のうごめく世界のような気がします。何せ、ＸＸが測定で
きない、ＸＸの物性が入手できないの「無い無い尽くし」でしょうから。
十分な決意を持って、心して掛かられた方がよろしいかと思います。

#Bomb# 1999-08-25#
確かにハッピーさんの言う通りでモデル化誤差って言うのは大きい（殆ど全て）
解析を依頼してくる人って「それは計算値で出てくるんでは？」というが実機テスト
をせずに（バックデーターがない）数値がいきなり出るもんかい？
どうでもいい比較データーなら出るけど．．．．．出てきた値なんかよっぽど
人間の直感の方が正しいと思え後はひたすら、すり合わせ〔考察）領域になってしまう。

しっかりテストして解析とすり合わせ設計標準に持っていかなければ解析なんて．．．
ただのプレゼ用の資料に過ぎなくなってしまうと思う今日この頃です。

#ピンクのムカデ# 1999-08-25#
松下電器の森脇と申します。以降「ピンクのムカデ」で投稿させていただきます。
一昨年くらいから、発表会などで下記のような暴言を吐いています。
「神が創り賜うたる森羅万象、人間の浅知恵で再現できるはずが無い」と
私の所属するのは家事・調理・住まいに関する所謂家電分野の量産設計部門を
サポートする部門に居り、10年近い量産設計経験の後、解析の世界に入り、
10年近くになります。
解析を使う分野・業種によって「うそ」のつき方は大きく変わって来ます。
家電製品という限られた日程の中での量産設計に役立てるには、構想設計段階での
設計の羅針盤的役割を果たせばそれで良いと思っています。当然、私共にも
研究部門があり、そこでは、実験検証と照合により精度を追求し真理追求にも似た
解析を行っていますが、、日経メカニカルの第500号にもそのような記事を
載せさせていただきました。
量産設計での上手いうそ（目的達成の為の自責の発言）をつく為に、つまり、
あまり代り映えしない、家電製品の中で設計者が自分の思いを達成するために
経験則だけで新しい形状仕様に対して批判を放つ上司への説得資料として
活用することも重要だと思っています。

#ギブソン# 1999-08-25#
うその話しがこんなに大きくなるとは、思いませんでした。
ＣＡＥにまつわる「名言」（私がかってに感激した）を、「よう」さんの記事から
ピックアップしたのがきっかけで、うれしいやら、びっくりしています。先ほど、
「森脇先生」まで登場され、議論がますます活発になってきました。
ところで、
No124の「よう」様の内容より
＞論文でも書いたんだけど、うそから”まこと”に持っていくには”定量的”＆
＞ ”定性的”にあってますよという証拠を1つ1つ積み重ねていくしかないんです。
＞地道に。こーユー場合は5%以内の精度ですよ。この流れは未だ実証されてないんで
＞計算結果の信頼性(フローパターン、流速分布等）は保証しませんよとか、ね。
流体解析の具体的な精度を提示されての説明に感謝しています。
難しい分野と想像していますが、そんな中で、地道に一歩一歩真剣にアプローチされて
おられるようで、きっと有効に使われていることと思います。
今後ともよろしく。

No.118,120のＡＢＣさんに対するご返事
＞Ｑ2．皆様は、いかようにＣＡＥ全体のスキルや実践解決なさっているのでしょうか？
＞Ｑ3．どのように、今後やっていく人たちにどのスタイルから
＞ベンダや販売店とそれに皆様が、工学レベル（それでなくてもいいのですが）
＞からどのように対応やアプローチされてるのか？
参考になるかどうか、分かりませんが、私の考えを書いてみます。
端的にいうと、「単純な解析」がベストです。
単純な問題は、理論解があり、また実験での確認が容易です。
設計も同様で、単純なものがコストが安いし、信頼性もあります。
しかし、技術の進歩があり、そうとばかりは言っておれません。
従って、高度な解析が必要になるのですが、それでも、単純なモデルから
できるだけ、確認をしながら解析を進めていきます。
具体例でいいますと、
振動解析において過渡応答解析をして振幅を検討する前に、
固有値解析で、共振を避けることで対応できる設計であれば
解析は非常に楽で、しかも信頼性があります。
しかし、やはり振幅が必要な場合でも、固有値解析の結果は
重要で、無駄ではありません。
何か、このようなアプローチができればよいのだがと思っています。
現実には、3D-CADからのデータ転送などで、始めから実際の解析を
する人が後を絶ちません。

#ABC# 1999-08-25#
ギブソンさんからきっかけの
解析真偽に関する意見をありがたく拝見させてもらいました。

ギブソンさん、途中から不明な文書に対する質問でも
Reをいただきありがとうございます。

＞それでも、単純なモデルから、できるだけ、
＞確認をしながら解析を進めていきます。

できるようでなかなかできないことです。反省しきり
これが若い人にできないし、時間に終われてこういう系統だった
テーマを与えられなくなっていく。なんとかしないと

＞現実には、3D-CADからのデータ転送などで、始めから実際の解析を
＞する人が後を絶ちません。
工学的解析側からいうと、寸法全てに意味があるなどいう設計者の台詞や
寸法公差なんかなくなって欲しいですョね。

ついつい、ＭＥＳＨを手修正しているとき、何のために解析はするのだろうと
ついつい考えてしまうことがあります。
また、どこでどう間違うと単純操作でCoreエラーが発生するアプリが存在する
のか不思議でならないし、メーカーは、どういうユーザーの意見を
反映するとこういうものが作れるのか？

ＰＳ、森脇様、一部だけ引用してすいません。
＞量産設計での上手いうそ（目的達成の為の自責の発言）をつく為に、つまり、
＞あまり代り映えしない、家電製品の中で設計者が自分の思いを達成するために
＞経験則だけで新しい形状仕様に対して批判を放つ上司への説得資料として
＞活用することも重要だと思っています。

まちがった解釈はしないつもりですが、こういうプラス思考は、
たまに聞くと気が晴れます。ＣＡＥもちょっとは楽しくないと

実験計画ＣＡＥ信者のＡＢＣでした。

またふしだらな文書になってしまった。これで、最後にします。
(編集担当：Matsui 2001/12/12)