ソリューション

物理条件をインタラクティブに扱って設計案をリアルタイムで探索することが初めて可能になりました．革新的なシミュレーションソリューション「ANSYS Discovery Live」を導入すれば，流体・熱・構造・モーダル解析を実行して設計探索と仮想実験を

早期に行うことが できます．また，設定，解析，ポスト処理にかかる時間をほぼゼロに短縮し，シミュレーションをこれまで以上に迅速かつ容易に行えるようになり

ます．ANSYS Discovery Live は解析の専門家ではない

エンジニアを対象としています．こうしたエンジニアが ANSYS Discovery Live を使用すれば，シミュレーションが自動的に設定されるので，製品の設計

と物理現象に集中して取り組むことができます．多くの設計案の可能性を探索したいと考えている専門家以外のシ

ミュレーションユーザーにとって Discovery Live を非常に価値あるものにしている重要な特徴として，使いやすさ，速度，インタラクティブ性が

挙げられます．シミュレーションと設計探索はリアルタイムで行われ，エンジニアが条件を変更すると，シミュレーションプロセスが中断されたり再開されたりすることなく，すぐにシミュレーション結果が更新されます．これにより，設計の実験をリアルタイムで実施した場合と同じ効果が得られます．エンジニアは，解析タイプの切り替えの判断，

流量，材料の種類，入口圧力などの境界条件を変えても，エンジニアリングの知見と傾向を瞬時につかむことができる．

Justin Hendrickson（ANSYS，製品管理担当ディレクター）

Real-Time Simulation Revolution

ANSYS DISCOVERY LIVE:

革新的製品である ANSYS Discovery Live を利用すれば，数時間

または数日かかっていたシミュレーションを瞬時に行うことが

できます．エンジニアは，形状をインポートした後，ハイパフォーマンス

コンピューティングシステムを使用せずに，数秒でシミュレーション

結果を確認できるようになります．これは，並列動作する数千個の

プロセッサを搭載したグラフィックスカード（GPU）によって

すべての計算が処理されるからです．エンジニアは，シミュレーションを中断する

ことなく，設計と物理条件を変更して結果を即座に確認できます．また，このインタ

ラクティブ性と瞬時のフィードバックを活かして，設計プロセスのデジタル探索段階の

早期に多くの変数を試してみることもできます．これは，競争の激しい市場で製品開発を

成功させる上で極めて重要な意味を持ちます．

ANSYS Discovery Live：革新的なリアルタイムシミュレーション

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Departments

形状の迅速な修正，結果表示方法の変更をすべてリアルタイムで行うことができます．

リアルタイムシミュレーションを実現する GPUDiscovery Live を実現した一因として，GPU（Graphical

Processing Unit）の計算能力が劇的に向上し，CPU のパワーを上回ったことが挙げられます．最新の GPU は，スーパーコンピュータの演算能力と速度に迫り，シミュレーションを数時間ではなく数秒で終わらせることができます．GPU は，

CPU とは桁違いの計算能力を備えています．現在 500 ドルで販売されている GPU カードには，並列動作するプロセッサが数千個搭載されているのに対して，価格が同程度の CPU カードのプロセッサ数は 8 個です．個々の CPU コアは GPU よりも多少高速ですが，ANSYS では，シミュレーション結果を数分，数時間，数日ではなく数秒で得られるようにするため，GPU の計算能力の大幅な向上を活かして，1,000 倍の高速化を図ることにしました．

「Discovery の速度と使いやすさに驚きました． 解析が数時間ではなく数分で終わるのです．

初めての解析でも 15 分以内に終わらせることができます．」— Travis Jacobs氏（Jacobs Analytics， 創立者兼社長）

結果の表示方法を選ぶことができる．図は，パイプの中を流れる気体流の流線を示したもの．

© 2017 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 51

ANSYS Discovery Live (続き)

超並列ソルバーに対応するソフトウェアを開発CPU を想定して開発されたソフトウェアは，GPU 上では自動的に実行されません．

ANSYS のエンジニアは，GPU アーキテクチャ上でネイティブに動作する新しいソルバーを一から開発しました．最初に，ANSYS

の製品ラインのバックボーンとして実績と信頼性のある数値解析法を GPU の超並列アーキテ

クチャに適応させました．そのためには，

GPU の莫大な計算能力を活かす新しい独自のアル

ゴリズムと手法を考案しました．現在では，CPU の進化が鈍っているのに対し，GPU が

ムーアの法則の予測よりも速いペースで進化しているため，Discovery Live のベースを GPU に置くことにより，この先何年も速度と計算能力の向上が保証されます．もう1つの鍵は，ANSYS SpaceClaimをDiscovery Liveのプラットフォームとして組み込むことでした．Discovery Live では，SpaceClaim のすべての形状作成・修正ツールを利用できるため，エンジニアは様々な 3 次元モデルを作成してシミュレーションを実行できるだけでなく，シミュレーションを実行しながら，モデルを修正することも可能です．しかも，モデルの修正が終わると，リメッシュすることなく，瞬時に結果が更新されます．シミュレーションによって 3 次元設計を推進するには，設計者がシミュレーション内で編集作業を行って設計を改善できるようにすることが重要です．

モデルの複雑さはもはや重要ではないDiscovery Live を使用すれば，冷却流路と数万ものフェースから成るエンジンブロッ

ク全体の構造シミュレーションを数秒で行うことができます．ユーザーは材料を選択し，燃焼が起こって大きな力が発生するピストンシリンダーフェースなどに荷重を加

えれば，数秒でエンジンの 3 次元ボリューム全体の応力を確認することができます．シミュレーションの変形結果をワンクリックでアニメーション表示することもできます．

数万ものフェースから成る複雑なエンジンブロックを迅速に解析できるのはなぜでしょうか？その答えは，形状の複雑さが解析時間にとって重要な要素ではないということです．Discovery Live によるシミュレーションを決定する要素は主に，解析する形状の体積であって，形状の複雑さではありません．

Discovery Liveの速度（英語）ansys.com/speed

1,300個のパーツから成るモーダルシミュレーションを30秒で解析することができる．

「これは，私がこれまで見てきた中で最も高速で使いやすく，直感的な CFD ソフトウェアです．パラメトリックモデルを作成してから，メッシュ生成をスキップして， 妥当な結果をリアルタイムで確認できるなんて，通常では考えられません．

また，コンポーネントをリアルタイムで修正できるため，設計反復の間隔が短縮され，これまでにないスピードで設計を検討できます．」

— Waylan Elmenhurst氏（4D RD&D社， 創立者兼社長）

3次元の熱シミュレーションを瞬時に行って，流体の混合を確認できた．

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Discovery Live の 4 つの重要な強み1）速度．　シミュレーションが非常に高速で，リアルタイムで行われているように見えます．このような速度を実現し

ているのが，GPUの計算能力とANSYSの効率的なアーキテクチャの融合です．2）使いやすさ．　メッシュ生成がなくなり，このソフトウェアがシミュレーションのすべての設定判断を行うため，ユ

ーザーはソルバーにとらわれることなく物理現象に集中して取り組むことができます．3）新しい手法．　低品質のCAD形状やファセットデータ（STLファイルなど）のシミュレーションにも対応する新し

いシミュレーション手法を採用しています．この新しい手法を使用すれば，モデルの複雑さに起因する解析速度の低下を回避できます．

4）インタラクティブ性．　エンジニアはインタラクティブな機能を利用することで，物理条件，形状，結果表示を瞬時に変更し，アイデアが浮かぶのと同じ速さでアイデアを探索することができます．

精度をほとんど損なうことなく，柔軟性を獲得Discovery Live では，所定のシミュレーションで，速度と精度のいずれを優先するかを選択

できます．これによって，解像するフィーチャーの最小サイズが設定されるため，ユーザーはシミュレーションの速度と精度の間でトレードオフを図ることができます．

エンジニアが Discovery Live のインタラクティブ性と速度を活かせば，開発プロセスの初期段階で設計案の探索をこれまでになく柔軟に行うことができます．この柔軟性によって，より多くの可能性を短時間で調査できるようになるため，新しいアイデアや画期的手法を発見して洗練させ，さらに発展させることができる可能性があります．Discovery Liveは，方向性を示すソリューションであり，特定のパラメータや形状フィーチャーを変更することによって設計が望ましい方向へ進むかどうかを提示します．エンジニアは，Discovery Live で有望な設計を特定した後には，ANSYS Mechanical，ANSYS CFD，または Discovery AIM にこの設計をシームレスにエクスポートしてシミュレーションを実行し，精度と忠実度の高い結果を得ることができます．

百聞は一見にしかずANSYS では，専門知識のレベルに関係なく，すべての

エンジニアがメリットを享受できるよう，Discovery Liveを提供してシミュレーションを全く新しい方向へと導いています．シミュレーションの結果をほぼ瞬時に確認できるため，今後のエンジニアリングシミュレーションの活用方法が飛躍的に進歩します．従来は入手できなかったリアルタイムの結果を製品開発プロセスの早期に活用して，開発プロセス後期の設計変更に伴う高額な費用負担を回避することもできます．さらによいことには，Discovery Live のインタラクティブ性を利用して，多くの設計案を試してみることができます．広範な試みを早期に行うことで，従来のプロセスでは見逃されていたかもしれない斬新な設計を発見し，画期的な製品を開発する可能性が開けるのです．ANSYS Discovery Live という名前の由来はここにあります．この名前は，すべてのエンジニアがリアルタイム実験の技術を用いて，次のビッグアイデアを発見し，活用できるようになることを意味しています．

「エンジニアリングの上級学位を取得していなければ，CFD モデリングを 行えないと思っていました．私は Discovery Live を数時間操作しただけで，

構造シミュレーションを完璧に行うことができました．直感的な UI を通じて， 簡単に使用できたため，解析プロセスがスムーズに進みました．」

— Olivia Lim氏（Airloom Energy社， 材料/構造エンジニア）

Discovery Liveでは，車体周りの外部気流から，同じ車体に作用する機械的応力へと解析タイプの切り替えを数秒で簡単に行うことができる．

© 2017 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 53