さまざまなスケールで統合的なシミュレーションを実施して材料開発を行う技術、ICME（Integrated Computational Material Engineering）。2010年オバマ大統領による一般教書演説で、材料開発の革新的なプロジェクト“Materials Genome Initiative（MGI）”が立ち上げられました。このMGIの前身がICMEになります。 ICMEの目的は、過去に比べて2倍以上のスピードと圧倒的に低いコストで、新材料を発見・設計することです。公共インフラとして整備すべく、データベース、シミュレーション、機械学習などのコンピュータテクノロジーをフルに活用した研究開発が各国で進められています。 今回は、材料開発における課題を踏まえつつ、課題解決を導くICMEとMI（Materials Informatics：マテリアルズ インフォマティクス）の関係について解説します。
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現在、世界的な地球環境問題への取り組みが進められています。日本政府は2050年までに温室効果ガスの排出量を実質的にゼロにする“カーボンニュートラル”を目指すことを宣言しました。材料開発の分野においても、カーボンニュートラルの実現という社会的ニーズに対応するために、環境負荷の低減や持続可能性を考慮した革新的な技術が求められています。そこで注目されているのが、“マテリアルズ・インフォマティクス（以下、MI）”です。MIとはAIをはじめとする機械学習と情報科学（インフォマティクス）を用いて、材料開発の効率化を目指す技術・手法のことで、カーボンニュートラルの観点においても重要とされています。 この記事では、MIの概要や国内外の取り組み状況、活用にあたっての課題と解決策について解説します。
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CTCでは例年、LS-DYNAの新バージョンリリースに合わせて、LS-DYNAの新機能調査報告、技術的なトピックの発表をしています。 今年はLS-DYNA R14の新機能、ANSYS製品の紹介、RPA活用についての発表を行いました。セミナー内容、アンケート結果の一部を簡単にご紹介します。
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キッザニア福岡にCTCのパビリオン「シミュレーションテクノロジーセンター」がオープンしました。 こどもたちはサイエンスエンジニアとして、建設予定の橋が様々な災害に巻き込まれたときにどのような変化が生まれるかを、コンピューターのシミュレーション技術を使って分析します。
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今回は、非破壊検査とシミュレーションによる分析手法についてご説明します。 非破壊検査は、とても重要な工程で、製品や部品の品質管理に欠かせません。また、シミュレーションによる分析手法は、高い精度で品質を管理することができます。 本記事では、非破壊検査の定義や重要性、超音波を使用した事例、シミュレーションによる分析手法の定義や利点、そして、超音波シミュレーションの概要や具体例について、詳しくご説明していきます。
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生産現場の課題を解決するためには、課題ごとさまざまな手法があります。 生産現場で新規ラインの設計を行う際に定量的に評価する時や既存のラインの改修時、設備稼働の制御方法を考える時、あるいは作業員が動きやすいようなリソースの配置を計画する際などには「シミュレーション(離散系シミュレーション)」が使用されます。昨今活用が進んでいる「機械学習」は、天候の変化や報道、社会動向などから製品の需要予測や、不良品検知、マシンの異常検知・故障予測などに用いられます。生産計画の立案、作業員の作業計画の立案には「スケジューラ」という専用のソフトウェアが使用されます。計画だけでなく在庫の適正配分や倉庫の棚繰り、配車のルート設計などに利用される技術に「組合せ最適化」があります。 それぞれの手法についてご紹介いたします。
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シミュレーションとはラテン語の「simil」(似ている)を語源に持つ言葉で、日本語では「模擬実験」などの意味を持ちます。 シミュレーションは、対象システムそのものではなく、対象システムを抽象化したモデルを使って実験を行うことを指し、対象のシステムについて知見を得るために利用します。 対象のシステムではランダムに何かが起こったり、ある確率分布に従って何かが起こるなど「確率要素」を含むことがあります。 本記事では確率要素を含むシステムのシミュレーションの意義について解説いたします。
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製造業において重要な経営課題の一つに、生産性の向上が挙げられます。近年、市場ニーズの多様化や技術革新による製品の高度化、製品ライフサイクルの短縮化などによって、製造業を取り巻く環境が変化してきました。それに伴い、生産プロセスも複雑になりつつあります。 そうしたなか、以下のような課題が生まれやすくなってます。 「多品種少量生産での在庫管理や原価管理が難しい」 「仕様変更による組み換え作業でタイムロスが発生する」 「設備故障や不良品発生による機会損失を招いている」 このような課題を抱えている製造現場では、生産性の向上に向けて、生産プロセスの最適化に取り組もうと検討されている方もいるのではないでしょうか。 この記事では、製造現場での生産プロセスを最適化するメリットと改善方法について解説します。
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近年、生産・物流領域での効率化や施策検討のためにシミュレーションが活発に活用されています。 特に離散事象型シミュレーションは、意思決定の根拠となる生産量や生産能力などの指標を定量評価するために有効です。 本記事では離散事象型シミュレーションの特徴と活用シーンについてご紹介します。
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近年、デジタルツインについて積極的に取り組む企業が年々増えてきております。 流体に関するデジタルツインの活用例の１つとして、管路網の流体や熱の流れを1次元熱流動シミュレーションにより仮想空間上にリアルタイムに再現する技術があります。 この記事では、1次元熱流動シミュレーションを駆使した配管流動デジタルツインの活用とメリットについてご紹介致します。
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複雑な配管系統において流量配分が最適な設計となるように計算をする際、表計算ソフトで実施しようとして手を焼いた経験はありませんか？ １次元熱流動シミュレーションを使用すると、効率的な流量配分の設計や水撃や脈動による振動発生時の原因追及を行うことが可能です。 本記事では１次元熱流動シミュレーションとその適用例について解説します。
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プラントでは、水をはじめとする製造に必要なさまざまな液体がポンプによって送り出され、配管を通じて輸送されます。 規模の大きいプラントでは、弁による水流調整が頻繁に行われることから、ウォーターハンマー（水撃）と呼ばれる現象が発生することがあります。 プラントに求められる水圧・流量を確保しつつ、給水のトラブルを防ぐためには、配管設計においてウォーターハンマーの対策が必要です。 この記事では、プラントで発生しやすいウォーターハンマーの原因や対策について解説します。
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配管内を流れる流体の脈動とそれに伴う振動は、構造への損傷や機器の故障などの問題を引き起こす可能性があり、設計や運用段階で考慮すべき重要な要素です。 この記事では、脈動による配管振動の問題に焦点を当て、そのメカニズムと対策、シミュレーションによる検討方法を解説します。
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金属製品や構造物によっては、繰り返しの負荷がかかることによって疲労破壊が起きる場合があります。疲労破壊が起きると、不測の事故を引き起こします。（繰り返しの負荷がかかっても、繰り返し負荷が小さければ、疲労破壊が起きないケースがあるため。疲労限以下の場合など） 本稿では、金属の疲労破壊のメカニズムと解析方法についてご紹介します。疲労破壊に関する知識を深め、安全で耐久性のある製品と構造物を設計するためのツールとして、ぜひ役立ててください。
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近年ではマルチフィジックスソルバーとして発展を遂げ、非常に幅広い分野に活用が広がってきています。今回はそういった辺りを含めて、LS-DYNAの現在地について述べたいと思います。
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有限要素法（Finite Element Method）とは、工学や物理学などの分野で、複雑な形状や材質の物体や構造物の解析を行うために用いられる数値解析手法の一つです。物体や構造物を小さな要素に分割し、それらの要素の性質を数値化して計算を行うことで、全体の挙動を解析する手法です。 この有限要素法は、様々な分野で応用されており、例えば構造物の強度解析や振動解析、流体の流れ解析、熱伝導解析などに用いられます。また、製品開発や設計段階での予測、現場での問題解決など、実践的な応用にも役立っています。 本ブログでは、有限要素法の基礎的な考え方や解析の流れ、具体的な適用例などを分かりやすく解説していきます。有限要素法に興味がある方や、これから学ぼうとしている方はぜひ参考にしてください。
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今回は、東京大学生産技術研究所のなかでもAEの分野を研究されている岡部（洋）研究室に取材させていただきました。 当研究室では、航空機など高速輸送用の軽量構造体において、構造部材にセンサを組み込んで簡便に損傷検知を行う構造ヘルスモニタリングや、複合材料構造に適した非破壊検査技術の確立、そしてそれらを統合した体系的な高効率検査システムの確立を目指した、構造健全性診断システムに関する研究などを行っています。 そうしたAEの研究に関して、実際に取り組まれている岡部さま、于さまにお話をうかがいました。
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近年、自動車や航空機などの製品において、品質や信頼性の向上が求められるようになりました。そのためには、製品の構造や材料の評価が不可欠ですが、特に重要なのがアコースティックエミッション計測です。アコースティックエミッション計測とは、製品に発生する微小な音や振動を計測し、異常や欠陥を検出する技術のことです。 しかし、アコースティックエミッション計測は、計測対象の複雑さや計測環境の影響などにより、高精度な計測が難しいという課題があります。そこで、本ブログでは、計測・CAE（Computer-Aided Engineering）連携サービスを用いたアコースティックエミッション計測の高精度化について、詳しく解説していきます。
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超音波を利用した機器は、製造や医療など多くの分野で活用されています。超音波の基本的な知識や、超音波を活用してできることを知っておくことで、業務の質の向上や効率化につながる機器の導入を検討する際に役立ちます。本記事では、超音波の基礎知識のほか、超音波を活用した機器でできること、非破壊検査について解説します。
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在庫管理と発注方式の適正化は、企業にとって重要な課題です。適切な在庫管理と発注方式を実施することで、企業は適切な在庫レベルを維持し、生産性を最適化し、同時にコストを削減することができます。しかし、適切な在庫管理と発注方式を決定するには、正確な需要予測とシミュレーションが必要です。 本記事では、需要予測とシミュレーションにより、在庫管理と発注方式を適正化する方法を探究します。具体的には、どのような需要予測とシミュレーション手法が最適か、どのような情報が必要か、どのような在庫管理と発注方式が最適かを検討します。
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電力需要家に求められる従来の省エネ対策は量・効率の省エネ対策が主でしたが、2013年の省エネ法改正では電力需給バランスを意識した時間の概念を含むエネルギー対策が求められるようになり、電気の需給の状況に照らし電気の需要の平準化を推進する必要があると認められる時間帯(電気需要平準化時間帯)が設定されました。 電気需要平準化時間帯は、具体的には全国一律で7月～9月(夏季)および12月～3月(冬期)の8～22時(土日祝日を含む)と定義されています。地域の需給状況や労働環境などに留意しつつ、事業者は以下のような具体的な電気需要平準化措置を講じる必要があります。
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多くの企業で、事業の達成度や業務効率化などの指標として、デジタル技術を活用した目標の数値化を行っているなか、近年“数理最適化”の活用も注目されています。本記事では、数理最適化の概要を押さえつつ、改善できる課題について解説します。
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研究関連のニュースで“スーパーコンピュータ”という名称を耳にしたことはありませんか。 スーパーコンピュータはHPC（High Performance Computing：ハイ・パフォーマンス・コンピューティング）の一種で、膨大なデータを基に複雑な計算を行えるシステムです。 スーパーコンピュータをはじめとするHPCに対して、「特定の研究分野で使うもの」というイメージをお持ちの方もいるのではないでしょうか。HPCは、次世代のシステムとして、さまざまな分野で活用されています。 本記事では、HPCの用途や活用方法など、基礎的な知識について解説します。
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シミュレーションの技術は、現代社会においては必要不可欠であり、設計製造や建築・建設、気象、物流など、人々の生活を支えるあらゆる分野で活用されています。 しかし、シミュレーションの対象が複雑になるにつれて、計算量も大幅に増大しているという課題もあります。 そのようななか、AIでシミュレーションの計算を代替させる技術として、“サロゲートモデル”が注目されています。 本記事では、サロゲートモデルとはどのような技術なのか、メリット・デメリットも併せて解説しながら、サロゲートモデルの構築・運用支援サービスを紹介します。
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近年、自動車業界を中心に、医療機器業界や産業用ロボット業界など、さまざまな業界で“モデルベース開発”（MBD：Model Based Development）が活用されています。 製造業に携わる担当者のなかには、「モデルベース開発では具体的にどのようなことを行うのか」「モデルベース開発のメリットを知りたい」とお考えの方もいるのではないでしょうか。 この記事では、モデルベース開発の概要をはじめ、導入のメリットや課題を解説します。
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プロセスシミュレーションツールは製造プロセスや物流プロセスをコンピュータ上で再現し、最適化や効率化などの課題解決に役立てることができます。 本ブログでは、プロセスシミュレーターであるWITNESSを用いたCO2排出量シミュレーションについて解説します。具体的には、WITNESSを使ったプロセスモデルの構築方法やパラメータ設定方法、そしてシミュレーション結果の分析方法について詳しく説明します。 WITNESSを用いてCO2排出量を評価することで、カーボンニュートラルをはじめとした取り組みの効果をシミュレーションする方法についても触れていきます。
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IoT機器を用いて製造・電力・建設現場などの稼働状況を把握することで、設備・機械の異常検知やメンテナンス業務の効率化、コスト削減といった業務改善を進められます。 これらの現場で扱われる、IoTデータの大部分が時系列データです。 製造・電力・建設業の現場において「IoTデータを有効に利活用する方法が知りたい」「IoTデータを活用するシステムを導入したい」とお悩みのご担当者さまもいるのではないでしょうか。 本記事では、IoTデータ利活用の段階とメリット・課題を解説します。
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2011年に起こった福島第一原子力発電所の事故によって、多くの原子力発電所が停止しました。原子力発電所の再稼働には、これまで以上に安全性を考慮した新規制基準を満たすことが必要です。 原子力発電所の再稼働に関して「安全性に関する取組みを知りたい」「新規制基準の詳細を把握したい」という企業も多いのではないでしょうか。 この記事では、原子力発電所の重要性や新規制基準、再稼働に向けた取組みなどを解説します。
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GXは政府の施策の一つで、脱炭素社会への取組みは必須と考えられており、大企業だけでなく中小企業でも取組みの輪が広がっています。GXに取組むことで、環境だけではなく企業にもさまざまなメリットがあります。 しかし、GXに取組むにあたって、「メリットが知りたい」「自社のGXを支援するサービスがあれば利用したい」と考える担当者の方もいるのではないでしょうか。 この記事では、GXの概要をはじめ、注目を集める理由やメリットについて解説します。
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現代の工業に影響する材料科学は、すべての“ものづくり”の基盤です。工業製品の材料・物質を研究・開発して、利用価値のある材料をつくり出すため、製造業を支える基幹技術といえます。 本記事では、材料科学の分野や研究内容とともに、材料科学の重要性について解説します。金属材料や無機材料を扱う企業で、材料科学を業務に生かしたいとお考えの方は、ぜひ最後までご覧ください。
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