ものづくりの未来

ジェネレーティブ デザインで
予算の制約と設計上の課題を解決する

コストに焦点を当てたジェネレーティブ デザインが、予算内で革新的なデザインを生み出そうとするエンジニアを、どのようにサポートするのでしょうか

ジェネレーティブ デザインは、生体模倣やその他のアルゴリズムを用いて、従来のジオメトリとは大きく異なる革新的なデザインを生み出します。生体模倣のアプローチでは、自然界に見られるモデル、システム、要素を模倣して様々な選択肢を生み出して評価し、それらのデザインを繰り返して、最適なソリューションを特定していきます。 その結果、有機的で自然な形状が多く、人間の想像力では思いつけない奇抜な結果が返ってくる場合があります。 しかしこれらの設計は、指定した材料、操作、製造の要件の範囲内で生成されたものであり、複数の幾何学的オプションを探索することで革新的な設計にたどり着けることができるのです。 しかしこれまでのジェネレーティブ デザインは、コストという重要な制約が考慮されていませんでした。

この記事では、大半のエンジニアに課せられるコストとイノベーションのバランス、およびコストを意識した次世代のジェネレーティブ デザインがどのようにエンジニアの立ち回りをサポートできるのか、またコスト中心のアプローチが設計プロセスにどのようなメリットをもたらすのかを明らかにします。

Pie-in-the-Sky Designs
(パイ イン ザ スカイ設計)

エンジニアは完璧主義者が多く、24 時間体制で設計を徹底的に改善することがあります。これは悪いことではありません。多くのエンジニアにとって問題解決は自然なことです。 彼らは与えられた要件の範囲内で、取り組む問題に対する最善の解決策を見つけたいと考えています。 もちろん課題は、製造コストと重量の両方を最小限に抑えることなど、競合する制約に対処することです。 バランスを取る方法は、大量のリソースを基にせねばならず、時間がかかり、プロジェクトのコストを急騰させることがよくあります。

ジェネレーティブ デザインは革新的な設計コンセプトを生み出します。 画像提供:General Motors

ジェネレーティブ デザインは、実現性に関係なく、革新的な設計コンセプトを生み出し、幸いなことに積層造形が少量製造向けの観点から、この新しいデザインを製造実用化することができます。しかし積層技法が大量生産に常に利用できるとは限らず、エンジニアは斬新なデザインのジオメトリを大量生産するために従来の製造方法とは別の方法を見つけなければなりません。 積層造形にのみ適した設計を生み出すのがジェネレーティブ デザイン機能の弱点なのです。 しかし、ジェネレーティブ デザイン機能は、大量生産を可能にする切削加工の制約内では機能しません。

コストを意識したジェネレーティブ デザイン

コストを意識したジェネレーティブ デザインは、最初からジェネレーティブ デザイン プロセスに原価演算を組み込んでいます。エンジニアは、製造プロセス、材料、ジオメトリとコストのバランスを取り、適切なトレードオフを適用して実際の製造環境で設計を実用化することができます。 ジェネレーティブ デザインの原価演算機能は、積層および切削方法を含む一般的な製造プロセスを評価できます。 またこれらの情報を、地域の労働率、諸経費、材料価格など、地域の経済データと組み合わせて、協力なコスト分析結果を提供できます。 特定の製造方法を評価する場合、エンジニアは生産量、材料の詳細、ジオメトリを入力して、推定コストを確認することができます。

次世代のジェネレーティブ デザインは、堅牢なコスト分析を提供します。 画像提供:Claudius Peters

次世代のジェネレーティブ デザインは、この原価演算機能を制御可能な結果として活用しています。ソフトウェアは設計をしながらコストの評価ができるのです。なお、多数の設計オプションが生成されると、そのコストも追跡および測定されます。 企業は製造コストの中央値と範囲の観点から結果として得られた成果を調査し、異なる目的範囲でフィルタリングし、推定コストの中央値での並べ替えをすることができます。

ジェネレーティブ デザインでイノベーションとコストのバランスを取ることが可能に

自動化によって新しいクラスのデジタルアシスタントが誕生し、世界のナレッジ ワーカーの能力を強化しています。イノベーションを促進しながら、コストを抑える今日のジェネレーティブ デザイン ソリューションは、エンジニアリング コミュニティの理想的な相棒となっています。 ただ、エンジニアは最終品の製造の経済的および実際的な結果に関係なく、ジェネレーティブ デザインを使った革新的で斬新な設計の作成に夢中になってしまいます。

ジェネレーティブ デザインでコストと製造方法を比較することができます。 画像提供:MJK Performance

そのため、ジェネレーティブ デザインに制約を課さなければなりませんでした。これが革新的な次世代の生成ソリューションにコストの制約が含まれるようになった理由です。エンジには素晴らしい実現不可能な設計を避け、スマートで目標を達成できる製品や部品を設計することができるのです。このほか、見事であるが実行不可能な設計を作成する代わりに、スマートで的を絞った製品や部品を設計することができるようになりました。その結果、ジェネレーティブ デザインは、革新的なソースを自動的に提供すること、企業が革新的なアイデアのコストを考慮して正しい設計を選択できるようにすることの、2 つの重要点を網羅したことになります。 次世代のジェネレーティブ デザインは現在において価値のあるシミュレーション ツールであり、イノベーションとコストがデジタル ドメイン内でバランスよく調和することで、企業は現実世界に最適な製品を生み出すことができるのです。

概要

これまでのジェネレーティブ デザインは、革新的なデザインを生み出すものでしたが、コストが考慮されていませんでした。大半の設計は小規模な積層技法にしか対応しておらず、実際に必要とする大量生産の切削技法には適していないため問題となっていたのです。

ジェネレーティブ デザインは、エンジニアの根幹にある興味を引き出し、複雑で時には実行不可能なジオメトリを作成します。エンジニアがコストを考慮した生成アルゴリズムをベースに作業をすると、イノベーションが妨げられたり、設計プロセスに時間がかかることがよくあります。

次世代のジェネレーティブ デザインでは、エンジニアがコストを評価し、それを変数として設計プロセス全体で考慮していくことができます。エンジニアはこのコスト分析戦略により、一般的な製造技法や地域の経済情報を基にコストを評価することができます。 エンジニアは、製造量、材料の詳細、ジオメトリを入力して、推定コストを取得し、その結果を調査できます。

ジェネレーティブ デザインは長い間、理想的なバーチャルアシスタントと評価されてきましたが、制約が課された現在、エンジニアがスマートで目標に沿った設計をサポートすることができるようになりました。その結果、ジェネレーティブ デザインは、エンジニアリング コミュニティにとって、効率的な実用性を兼ね備えたイノベーションの源となっています。

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