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ANSYS Discovery Live リアルタイム解析ソリューションが生み出す設計ワークフロー変革

設計者自身の手による解析がもたらす構想設計イノベーション
ミッドレンジワークステーションとGPUによるリアルタイム解析が実用段階へ

コンピューター上のシミュレーションによる流体/熱伝導/構造などの解析業務を、CAEの知見を持たない設計者がミッドレンジのワークステーションとGPUで手軽に行えるソリューションが登場しました。イノベーティブな構想設計の可能性を大きく広げるANSYS Discovery Liveのポテンシャルをご紹介します。

設計変更がもたらす影響を秒単位で可視化する圧倒的な高速解析

―ANSYS Discovery Liveについてご紹介ください。

五十嵐直人「ANSYS Discovery Liveは、製品設計に伴い必要になる解析業務を圧倒的に簡易化・高速化する製品です。例えば自動車やスマートフォンなど形のある製品の形状を決める『設計』業務に対して、その形状が実際にどの程度の性能を発揮するかを材料力学、熱力学、流体力学などの観点でシミュレーションして確かめるのが『解析』業務でありCAEとも呼ばれています。解析業務は細かくいうとメッシング/シミュレーション/ビジュアライゼーションという三つのプロセスに分かれ、設計とは異なる知識に加えて膨大な計算量が必要で、ハイエンドなワークステーションを使用しても数時間、場合により何日もかかるようなこともありました。それを秒単位という驚異的な速さで、しかもCAEの高度な知識なしに使えるようにしたのがDiscovery Liveで、これまで数時間かかっていたような解析をリアルタイムで行えます。これはNVIDIA社のGPUを用いたCUDA技術の全面採用により実現したものです」。

株式会社大塚商会
CADプロモーション部
解析プロモーション課
課長 五十嵐直人

―ANSYS Discovery Live ソリューションはどのようなユーザーにどのようなメリットをもたらすのでしょうか?

五十嵐直人「主なユーザーは設計者です。近年では解析を設計者自身が行うケースも増えてきましたが、Discovery Liveを使えば解析業務の経験がない設計者でも自身の手で解析して即座に結果を確認できるため、ちょっとした設計アイデアが実際に狙った性能を発揮できるか、悪影響が起きないかを検証しながら設計を進められるようになります。そうすると今までであれば基本設計や詳細設計の後で解析を行ってやっと気づいていたような問題を構想設計の段階で発見できるため、より短時間で手戻りもなく優れた設計に到達できます」。

ツール内でモデル形状を変更すると即座に解析結果に反映される

―ANSYS Discovery Liveは実際に設計者にとってストレスなく使えるものなのでしょうか?

安藤優「当社で実際に設計者視点での検証を行いましたが、圧倒的な高速性と手軽さという二つの点で非常に快適です。まず高速性についてですが、これまでは解析というと設計に使うよりもはるかに高性能なワークステーションを用いてさえ何日もかかるケースが珍しくなかったのに対して、当製品では設計業務用と同程度のミッドレンジワークステーションにGPUを搭載することで、形状を変更してすぐに秒単位で解析できるため『待つ』ストレスがありません。ただしメモリーが少ないとメッシュ分割が不十分になり、解析の精度が低下する傾向があるためVRAM 8GB以上を推奨します。

次に手軽さについては、設計者自身で解析できるようになったというのが重要な意味を持ちます。従来は設計と解析は別な担当者が行う組織構成の場合、設計者にとっては『多くのアイデアを試しにくい』『解析結果が出るまで設計を確定できない』という問題がありました。当製品では非常に簡単な操作で設計者自身の手により解析可能なため、この点でも『待つ』ストレスから解放されます」。

株式会社大塚商会
CADプロモーション部
解析プロモーション課
アプリケーションエンジニア 安藤優

―ANSYS Discovery Liveは従来の手法を代替する解析ソリューションなのでしょうか?

安藤優「従来手法の代替ではなく、構想設計段階でのイノベーションを加速するための解析という新しい用途を切り開いたものといえます。時間がかかる従来の手法では、設計者は革新的なアイデアを何種類も試してみるというわけにはいきませんでした。大きな設計変更をしてから解析で悪い結果が出てしまうと数日のロスになるため、大筋正しいことが分かっている過去の設計方針の延長上で小改良を施す程度に発想が制約される傾向があったのです。それに対してDiscovery Liveでは秒単位で解析結果を確認できるため、冒険的な設計をためらうことなく何種類も試せます。絶対的な解析精度を追求したい場合は従来手法の方が精度良く解析結果を得ることができると考えますが、Discovery Liveの意義はイノベーティブな構想設計の推進にあります」。

提供:サイバネットシステム株式会社

―ANSYS Discovery Liveを使って解析を行う場合のワークフローの概要を教えてください。

安藤優「3Dモデルの製作自体は設計者が使い慣れた既存の3D CADツールを使用します。後はDiscovery Liveでそのデータを読み込み、流体/熱伝導/構造などの解析メニューを選び、解析条件を設定するだけで解析できます。従来の解析手法でプリプロセッサー/ソルバー/ポストプロセッサーを扱うために必要だった複雑なコマンドや、メッシュ作成に膨大な時間を費やす必要はありません。Discovery Live自体はCADツールではありませんが、ちょっとした形状変更は解析をしながら同一の画面上で行えますし、秒単位でその結果をご確認いただけます。そのため例えば一部の寸法を連続的に変化させて最適な寸法を探るような操作もDiscovery Live内で設計者自身の手により直観的に行えます」。

一般的な3D CAD設計用ワークステーションと同クラスのマシンで運用可能

―ANSYS Discovery Liveを稼働させるために適したワークステーションの仕様を教えてください。

大橋秀樹氏「設計者が使用する最もスタンダードなモデルと想定しているのが当社のHP Z4 G4 Workstation (以降、HP Z4G4 )です。今回大塚商会様で検証に使用していただいたのもこのモデルで、スペックはインテル Xeon W-2123 プロセッサー(3.6GHz、4コア)、メモリー32GB DDR4 2666ECC、GPUがNVIDIA Quadro P4000、そして512GB SSDを搭載しています。Discovery Liveの最低稼働条件はRAM 4GB、VRAM 4GB、GPUはNVIDIA社のQuadro P1000以上ですが、推奨環境はRAM 32GB、VRAM 8GB以上、 GPUはP4000/P5000/P6000およびGP100と最新のGV100になります。
モバイルワークステーションとしてはNVIDIA Quadro P4200もしくはP5200を搭載したHP ZBook 17 G5 Mobile Workstationを推奨しています」。

株式会社日本HP
パーソナルシステムズ事業本部
ワークステーションビジネス本部
本部長 大橋秀樹氏

GPU別ANSYS Discovery Live性能比較(NVIDIA提供)

―HP Z4 G4をスタンダードとして想定される理由は何でしょうか?

大橋秀樹氏「一般に設計者が3D CADで設計業務を行う場合に使用するマシンと同じクラスのスペックであるということです。構想設計段階で設計者自身の手により解析できるというのがDiscovery Liveの大きなメリットですが、そのためには設計者が通常使用するマシンでストレスなく稼働しなければなりません。この条件に当てはまるのが今回の検証機で、GPUがP4000であることを除けば3D CAD用マシンとして一般的な仕様です。また、Z4 G4は旧モデルに比べてクーリングシステムの設計を一新しており、高い冷却性能と静音性を両立しています。解析中はGPUの負荷が高くなるため、冷却性能が悪いとファンからの騒音レベルが上がったり解析のパフォーマンスが落ちたりします。そのような問題を起こさないのも当製品の強みです」。

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