【基礎編】CAE とは？意味や必要性・メリットなどを解説

「CAE とは何か？」を基本からわかりやすく解説します。導入メリットや必要性、業界での活用シーンを知ることで、CAE の活用イメージをつかみましょう。コスト削減や開発期間短縮を実現する CAE の基本と選び方も紹介します。

記事の最後でCAM 機能が含まれている 3D CAD Creo のお客様導入事例もご紹介しておりますので、ご興味ある方はぜひ最後までご覧ください。
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CAE とは力や流体などの物理現象について、コンピューター上で技術計算やシミュレーション、解析を行うこと、もしくはそれを行うソフトウェアそのものを指します。正式名称は「Computer Aided Engineering」で、日本語では「計算機援用工学」と訳されます。
取り扱う物理現象によって適した計算プログラムや手法があるため、CAE のソフトウェアもそれぞれの物理現象ごとに存在します。

今日の CAE の基となるプログラムは商用のプログラム内蔵コンピューターや、数値解析手法の有限要素法 (Finite Element Analysis : FEA) が登場した 1950 年代に、航空宇宙分野から事例が出てきています。ボーイング社による航空機の翼の強度計算プログラムや、アメリカ航空宇宙局 (NASA) の「アポロ計画」における構造解析ソフトウェアのプログラム「Nastran」がよく知られています。

1970 年代から 1980 年代にかけて、商用のコンピューター解析ソフトウェアが増え、NASA のような研究組織に限らず民間企業へ広がっていきます。Nastran は、1970 年代にソフトウェアベンダー MacNeal-Schwendler Corporation（今の Hexagon）によって商用化されています。その後、SASI（Swanson Analysis Systems：今の ANSYS）が設立され、1983 年に同社は電磁場解析のソフトウェアを商用化しています。

「コンピューターを使用してエンジニアリングを行う」CAE という言葉自体は、3D CAD を開発していた SDRC（現在のシーメンスに吸収）の創設者であるジャック・レモン (Jack Lemmon) 氏が 1980 年に提唱したのが最初と言われています。Parametric Technology Corporation（現在の PTC）が立ち上がったのは 1985 年でしたが、その頃は3D CAD を用いたコンピューター技術による設計が大手の航空機メーカーや自動車メーカーを中心に行われ、その中で CAE も広まってきていました。

CAE は「物理現象に関する技術計算を人ではなくコンピューターに代替することで、設計開発における効率と品質の両方を高めること」が基本的な考え方です。しかし近年では世の中のコンピューターやソフトウェアの進化に伴って、その範囲や次元が進化してきています。

CAE の活用は各企業の機械設計において3D CAD を使用し3D データが社内に流通していることが前提です。またCAE は計算工学や物理現象をモデル化するための知識が必要です。そのため設計の担当者ではなくシミュレーションや解析、計算工学などに詳しい研究寄りのエンジニア（解析専任者）が担当するのが主流でした。

しかし1990 年代終盤以降、OS の「Windows」やそれを搭載したパーソナルコンピューター (PC) の普及が加速しCAE ソフトウェアの簡易化のトレンドに伴って、設計担当者自身も CAE を使用して解析に関わるようになっています。現在流通する 3D CADソフトウェア にも初級～中級レベルの CAE が組み込まれていることが多く、CAE ソフトウェア側も 3D CAD 連携を前提とした機能を多く実装しています。

CAE はコンピューターの発展・PC の普及に伴い、さまざまな業種の民間企業や大学・研究機関で活用されるようになりました。

自動車業界は最終製品メーカーやティア1サプライヤー（1 次請け）を中心に 3D CAD が長年使用されています。CAE の取り組みも活発で製造業の各分野の中では先行していると言われています。設計が複雑で実機コストが高い上に、最終製品の品質が人命に関わるためと考えられます。
1990 年代から 2000 年代にかけては、従来のクレイモデル製作や実機試作をコンピューター上におけるシミュレーションに代替させる動きがよく見られました。特に自動車の実機試作は 1 台当たりのコストが大きいため、コスト削減の効果としては分かりやすいためです。現在は設計初期段階で CAE を活用することで、後工程の手戻りを削減し開発期間全体を短縮する取り組みがされています。

近年の自動車業界では電動化や自動運転技術に対するニーズが拡大しています。これに伴い完成車メーカーでは、機械や電気ソフトウェアと、従来は個別で行ってきた設計やシミュレーションを密接に連成させています。（連成解析）実際の制御機能を実装した自動車を 3D データで再現して検証するバーチャル検証が推進されています。

完成車メーカーやティア 1 サプライヤーなどに部品を納める立場である部品加工業においてCAE の活用状況は、二極化している状況です。例えば古い汎用機による手作業での設計や解析、製造が中心の工場では、CAE 以前にコンピューターを活用した業務プロセス自体が「必要がない」と判断されてしまうことも多いようです。一方、「自動機や CAE を積極的に導入する」あるいは「データの収集と活用するスマートファクトリー化を進めている」工場もあります。

エレクトロニクス業界では今や幅広い業界で電動化やソフトウェア化が進んでいます。特に産業機械、事務機器、家電、半導体など多様な製品分野、企業規模、製品の複雑さ、生産数、経営や設計文化などによって CAE 活用への熱量は各社まちまちとなっています。
例えば1990 年代後半から事務機器や家電分野では、3DCADソフトウェアだけでなくCAE も併せて活用されています。一方、産業機械分野では装置の形状や仕様によって 3D CADソフトウェア の普及状況が異なります。そのため現在も 2D CAD 主体の設計を続ける企業も少なくなく、これに伴いCAE の活用も3DCADソフトウェアの各社における普及状況次第です。

CAE の活用方法は大きく2つあります。詳細設計がある程度完成した段階で解析専任部門が製品の強度や性能について詳細に解析する方法と、3D CAD で設計すると同時に強度計算を行う方法があります。

設計初期段階における CAE 活用は自動車業界の章で説明した連成解析やバーチャル検証のような高度な活用が大手メーカーを中心に進められています。一方、設計者自身が CAD のアドイン機能で行う部品単体での強度解析など初歩レベルにとどまっている企業もまだ多くあります。

医療機器や器具、人体で使用するインプラントなどの開発においても、CAE が活用されています。医療分野の規格は厳しく市場に出すための認証にも時間がかかるため、できる限り開発期間を短縮することが求められています。その上自動車と同様に人の命を預かるだけでなく人体に接触させる、あるいは体内で使用する製品も多いため、製品品質の基準も独特かつ厳しくなります。こうした事情から医療機器分野では CAE を積極的に活用しながら設計効率を高め、機器の形状や挙動が人体へどのような影響を与えるのかも含め設計の初期段階から慎重に検証していきます。
さらに医療機器や器具の開発だけではなく、医療現場でも CAE が使用されています。例えば人体の臓器や血流の挙動を解析し病理研究に利用したり実際に手術をする前にどのような手順で手術を進めるかシミュレーションしたりしてCAEが活用されています。

CAE の必要性は設計開発の効率・生産性の向上、開発コストや期間の削減にあります。
CAE 要求度合いは、製品の不具合が許容できない（高い品質が求められる）、製品設計が複雑で高度、さらに実機コストが多額であればあるほど、 高くなるといえます。

電動化やソフトウェアの実装へのニーズ拡大に伴い、現在市場に流通する製品の多くがインターネットに接続してサービス提供しています。こうした動きが加速するなか、「機械は機械設計部門が」「電気は電気設計部門が」のような縦割りの設計分担では設計業務を十分にこなせなくなってきています。

近年の製品は総じて複雑化しており、かつ市場の変化が非常に激しいため、上記のような 「必要に迫られる」 こと以外でこれまでになかった付加価値を提供し市場競争力を高めるためにも CAE が必要です。

CAE は物体へ加わる力のかかり方、空気の流れ、熱の伝わり方、電磁場の発生など目に見えづらい・見えない物理現象についてコンピューターがそれぞれの物理現象に適した計算プログラム（ソルバー）を用いて計算します。またPC 画面上にCG で物理現象を可視化することも可能です。
現在の CAE 技術はさまざまな物理現象を 1 つの 3D モデルで再現し、PC 画面上に実機をデジタルデータで再現できます。

CAE のメリットの 1 つとして「コンピューター上の仮想空間しかできないシミュレーションが可能であること」が挙げられます。分かりやすい例の 1 つが宇宙分野におけるスペースシャトルや人工衛星などの開発です。これらは宇宙空間で使用されるものですが、人が毎回宇宙空間へ行き実験や試用を行うことは不可能です。そもそも、宇宙空間は人が生身で立ち入ることができません。そこでCAE で宇宙空間の条件を再現しそこでシミュレーションを行い、仮想的に実験ができるようになります。コンピューターによるシミュレーションが宇宙開発から始まったのは、このような理由もありました。
宇宙空間と同じように原子炉の中や何千メートルもの高所など人命の危険がある環境を考慮したい場所、また微小な製品や材料分子の中など現実世界では人がどう逆立ちしても立ち入れない場所を考慮したい場合でも、CAE の利点が活きます。

さらに実機を作るコストが不要で、コンピューター上で何回でもトライ＆エラーができることも利点です。「失敗は成功の母」とよく言われますが、CAE 上では何度でも失敗できます。また試作と比較すると、何百倍、何千倍レベルで繰り返しの実験が行えます。CAE なら、生身の人では一生かかってもできないような実験量をこなすことができるのです。

CAE を活用するメリットの 1 つに「開発コストの削減」があります。設計開発では新規機構の動きや強度、製品全体における挙動確認のため、部品の一部分や製品全体を模したものを試作します。実物を作るためには、製作費用が発生します。設計中は繰り返し試作を行い問題点を抽出し設計へ反映させます。実物の試作で今まで行ってきた検証の一部を CAE に置き換えることでその分の試作品製作費用だけでなく試作にかかる工数自体に発生するコストも削減することができます。
また「設計開発における品質やコストは、設計段階で8割が決まる」と言われています。これは設計段階で発見できなかったミスやエラーが設計開発後期の試作中や市場投入後に表面化すると、設計や試作のやり直しで大きな損失が発生するためです。そのためCAE を活用し設計の初期段階でミスやエラーを発見し後工程での手戻りを減らすことが開発全体のコスト削減につながっていきます。これが「フロントローディング」と呼ばれる概念で国内外のメーカーで浸透してきています。

CAE 活用のもう 1 つのメリットは「開発期間の短縮化」です。開発期間短縮の観点でも実物試作をCAE へ置き換えることは効果的です。外注製作や実験がなくなれば、開発期間も短縮できます。
さらに設計者が自分自身で CAE シミュレーションを使用する場合担当範囲で精度の高い技術的な問題の洗い出しができ、1 つの案件にかかる設計時間を低減ことも可能です。熟練技術者に毎回確認しなくても、設計者自身が自発的に検証できる項目を増やすこともできます。レビューや打ち合わせでも CAE の結果を用いて分かりやすく周囲に説明ができ、多忙な関係者たちの時間を無駄にすることもなくなります。こうした設計者自身が行う CAE シミュレーションは「設計者 CAE」といわれます。

開発期間短縮の効果として大きく寄与するのが「コストの削減」の項で述べた「フロントローディング」です。開発後期における設計のやり直しや実機製作のやり直しはコストアップだけでなく開発スケジュールの長期化や製品リリース時期遅延の原因にもなり得ます。CAE によるフロントローディングを実践することで開発スケジュール遅延の防止とともに従来の進め方に比べ大幅に開発期間が短縮できます。各メーカーが発表している CAE の取り組み事例でもこうした効果についてよく語られています。

こうした取り組みにより開発期間を短縮することで創出した時間で設計をより高度化させたり、設計品質を向上させたりできるといったメリットにもつながります。

CAE によるシミュレーションには環境配慮面での効果もあります。CAE に置き換えた分、実験機器の稼働時あるいは実機製作中の CO2 排出がなくなるほか、試作品を廃棄する必要もなくなります。さらに CAE を設計に取り入れることで「発熱電球から LED に置き換える」、「省エネルギーになる装置にする」など環境に配慮した設計を効率よく行えます。
現在求められている環境配慮への対応は、「GX（グリーントランスフォーメーション）」と呼ばれ一昔前の環境配慮設計よりも規模が大きくなっています。国際的に環境問題の解決を促進し社会課題となっている温室効果ガス問題を受けた CO2 削減に積極的に寄与することを目的としています。各メーカーではカーボンニュートラルなど CO2 低減・削減への積極的な取り組みについて、経営者が中長期経営方針の一つとして掲げることも増えています。そのため設計だけではなくビジネスや製品ライフサイクル全体（設計から製造、市場投入、保守、廃棄まで）を見渡して検討しなければなりません。CAE を含むデジタル設計開発を実践しなければこれを全うするのは非常に厳しいでしょう。

CAE も設計開発を効率化するためのデジタルツールの 1 つで経営課題の解決やデジタルトランスフォーメーション (DX) の推進において重要な役割を担います。また設計開発部門を飛び越えて企業全体で活躍するツールにもなります。（ホワイトペーパー「デジタルトランスフォーメーション (DX) におけるCADの役割」はこちら）
CAE によるシミュレーションを使用すれば技術に明るくない設計開発以外の部門や顧客に対して、実機ができる前からデジタルデータで作成された仮想製品で、挙動や性能について分かりやすく説明できるようになります。これが顧客や経営層、関係者、投資家などの速やかな決断や決裁を促すことにつながります。

先ほど説明した環境配慮対応については経営課題と大いにかかわりがあることから、CAE を活用した検証により「開発中に自社製品について顧客やユーザーに環境配慮について理解してもらう」、「対外的なブランドアピールへとつなげる」といったことも期待できます。

以降ではCAE による解析シミュレーションの主な種類（対象とする物理現象）について、具体例とともに解説します。CAE は取り扱う物理現象によって計算のためのプログラムの作りが異なり、ソフトウェアもそれぞれ独立したものがあります。

CAEによる解析シミュレーションの一つとして「構造解析」があります。構造解析を行うためには応用力学の一種である材料力学の知識が必要です。材料力学では材料の持つ強度などの物性を踏まえ、その材料で構成する形状の一部分に荷重がかかった際の応力^※1や変形の値を計算します。代表的な計算手法には計算したい構造物を微細な要素に分割して計算する「有限要素法」があります。

※1：物体に外力（荷重）が加わった際、それに応じて物体内部に生じる抵抗力のこと

構造解析では装置や部品にかかる荷重により生じる応力や変形の値をソフトウェアのプログラムが計算しCG の 3D 形状や色で可視化します。これをみながら部品の構造的に弱い部位や補強すべき部位などを検討します。

構造解析には大きく2種類あります。一つは荷重が増えるごとに応力や変形もそれに対して大きくなる値を計算する「線形解析」です。もう一つとして、だんだん荷重をかけていくと、やがて急にへたって破損するといった時間経過を考慮した変化を考慮した計算をする「非線形解析」があります。

具体例：

• 筐体や部品を勘合するためのラッチが勘合の際に破損しないかを検証する
• 軽量化のために部品形状を元形状からなるべく強度を損なわないよう肉抜きをする際、強度に大きな影響がない部分を調べる
  
  

CAEによる解析シミュレーションの一つである「流体解析」では液体や気体、熱などの流体の挙動や空気抵抗などの性質をシミュレーションします。流体は時間経過により流れながら変化するため、時間の流れを考慮した解析、つまり「非線形解析」の一種です。「数値流体力学」とも呼ばれ、英語では、Computational Fluid Dynamics であり、略して「CFD」とも言われることもあります。流体解析ソフトウェアではさまざまな流体の動きをコンピューター画面における色付きの流線などで分かりやすく表現します。

流体解析をするにあたっては流体力学（流体工学）の知識が必要です。一口に流体と言ってもいろいろありその挙動も非常に複雑で多岐にわたるためか、流体解析で使用されているプログラムの種類は構造解析よりもたくさんあります。

流体の計算では特に乱流という文字通り「乱れた流れ」の計算の難易度がより高くなります。さらに科学的に解明中の現象もあり、コンピューターが計算しやすくするために物理現象を方程式にした「モデル」というデータで再現しきれないものがまだまだあるといわれています。流体解析のソフトウェアのアップデートがある度に、「〇〇モデルの実装」といった情報がよくあるのはそのためです。

具体例：

• 走行した自動車のボディ周辺に空気抵抗がどの程度生じるかを検証する
• 製品が稼働している際に電子基板上で熱源となっている部品や、効率よく熱を外へ逃がす方法などを検証する
• マスクをした人が咳をした際に唾液などが飛散する様子を可視化する
  
  

出典：経済産業省 電磁界とは

電磁界（電磁場）解析とは電磁界の現象についてシミュレーションする技術です。英語ではElectromagnetic Field Analysis であり、略して「EFA」と言われることもあります。その基本的な考え方となっているのが「マクスウェルの方程式」で、1864 年からある古い方程式です。自然界で起こる電磁界の現象は「4 種類の方程式でほとんど表現できる」といわれています。コンピューターや CAE ソフトウェアがまだなかった頃は、マクスウェルの方程式を用いた電磁界の計算のことを電磁界解析と呼んでいました。

電磁界解析には時間によって変化しない電界を扱う「静電界解析」、時間によって変化しない磁場を扱う「静磁界解析」、磁場が変化することにより導体に電流が流れる現象を扱う「電磁誘導解析」などがあります。

電磁界解析でも構造解析でよく用いる「有限要素法」が使われます。構造解析では解析対象となる部品など構造物（物体）を要素で細かく分割しますが、電磁界の場合は物体のほか空間も要素分割します。

具体例：

• モーターを小型化する際に損失となる原因を突き止め、効率の高いモーターを実現する
• 通信機器の障害が起こらないように、各部品から発生する電磁ノイズを遮断する方法を検討する
  
  

光学設計は、カメラや眼鏡、顕微鏡などの製品開発で使用されます。光学設計では設計者が狙う光の性能（光学特性）を出すため、レンズやミラーなど光学部品の形状設計や、照明、遮光板、ミラー、レンズなどで光学部品の最適なレイアウトや機構の検討を行います。LED を用いた照明機器の光学特性を評価するのも光学設計の一部です。

「幾何光学」は光の軌跡などを対象に計算しますが「物理光学（波動光学）」は光を波動として扱い、電磁界と同様にマクスウェルの方程式を用いて性質を計算します。

光学解析ソフトウェアは光学設計に用いられるため、「光学設計ソフトウェア」と呼ばれることも多くあります。光学部品が作り出す光線の流れや、光の波長、光度、照度、輝度、光の散乱などを計算して可視化します。照明光学解析では光学系が作り出す照明が、部屋や製品がどのように人の目に映るかを 3D CG で表現します。

さらに照明の評価における 3D CG は VR（仮想現実）システムと組み合わせ3D データに没入し照明が作りだす空間をバーチャルで体験しながら評価する仕組みも登場しています。

 
具体例：

• 光通信機器の光プローブや光ファイバーの性能を評価する
• カメラレンズ機構の設計を評価する
• 自動車内における照明点灯した時のコクピット環境を再現する
• レーザー加工に用いるレーザービームを検証する

CAE を活用する方法として「解析専任者が担当する方法」と「設計者自身が使う方法」の二通りがあります。前者は古くから行われている従来型のプロセスで「専任者 CAE」と言います。一方、後者は比較的新しいプロセスで「設計者 CAE」もしくは「設計 CAE」と言います。

以下では、各プロセスのおおよその流れを説明します。

• 従来型「 専任者CAE」 の例
  従来型の CAE では構想設計後、部品設計がある程度固まり3D 形状や設計情報が整備できてきた段階で、解析専任部門が設計部門から依頼され解析・検証を行います。
  
  ①企画 → ②仕様・設計要件の決定 → ③設計 → ④CAE 専任部門の解析 → ⑤設計へフィードバック、修正 →（④と⑤の繰り返し）→ ⑥試作 → ⑦量産
  
  解析専任者はあくまで数値解析や計算力学のプロであって、設計には直接かかわらないことが多いものです（中には、両方に詳しい人もいます）。また設計部門と解析専任部門が別部署である場合、解析部門は社内のさまざまな部署の解析を受託していることが多いです。また小規模なチームで対応していることもあり、個別の設計部署に張り付いて解析を手伝うことは困難な場合があります。
  
  設計者が計算力学を改めて覚えなくてすみ、設計に専念できる体制ともいえます。しかし設計が進んだ段階で解析の結果を得ることになるため設計修正の負荷が大きくなり、かえって開発工数が多くなるというデメリットもあります。


• 「設計者 CAE」 の例
  設計段階での CAE は設計者自身で初級・中級レベルの CAE を計算機のように使いながら設計を進めます。解析専任者は設計者の知識では手に負えない難解な解析を担当したり、設計者の知識でも活用できる自動計算ツールやテンプレートを整備したりします。
  
  ①企画 → ②仕様・設計要件の決定 → ③設計⇔設計検証範囲の CAE（設計の過程で反復する）→ ④解析専任者によるハイレベルな解析の実施 → ⑤試作（もしくはなし）→ ⑥量産
  
  従来のメーカーでは設計と解析が別部門の組織であることが多かったため、この手法を採用するには解析部門を設計部門に組み込む、あるいは設計部門の直下に解析専任者を配属するなど設計組織の改編や、設計プロセスの大きな見直し、工夫が必要になります。
  
  さらに上述した設計者 CAE よりも、もう少し早いタイミング（さらに上流）で CAE を活用する場合があります。それが「1DCAE」^※2 と呼ばれる手法で、仕様や要件の決定の段階から CAE を行います。設計者 CAE の進化版ともいえます。
  
  ①企画 → ②1DCAE（仕様・設計要件の決定）→ ③設計⇔設計検証範囲の CAE（設計の過程で反復する）→ ④解析専任者によるハイレベルな解析を行う → ⑤試作（もしくはなし）→ ⑥量産
  
  1DCAE の実践段階では 3D 形状は当然存在しないため、製品のシステム構成や仕様を「モデル」として表現し最適な設計仕様や設計要件を決定します。いわゆる「モデルベース開発 (MBD)」と呼ばれる概念です。この段階でエラーにつながりかねないような設計の問題がある程度洗い出されるため、設計フェーズもしくはそれ以降で行うCAEや試作も最小限で済むなどの効果があります。

  ※2：1DCAE は、1 次元という意味でなく物事の本質を的確に捉え、見通しの良い形式でシンプルに表現することを意味します。（日本機械学会 設計工学システム部門 HP より引用。https://1dcae.jp/about/）

国内製造業におけるCAE の活用は、欧米製造業と比較すると遅れていると言われています。その背景にはCAE 以前に「設計の3次元化がそもそも遅れている」という課題があります。実験や実機試作を主体とした設計開発が未だ行われるケースも見られます。

製造業で CAE ソフトウェアを導入したり、技術計算のハードウェア環境などを整えたりする際、推進担当者はIT や工学計算、社内の開発事情など一通りかつある程度理解している必要があります。IT ベンダーやコンサルに導入や構築を依頼するとしても、彼らとの会話が成り立たなければなりません。このような人材は国内製造業に豊富にいるわけではありません。

企業内で CAE が導入・運用されていても、「解析専任部門による受託解析が主流」あるいは「社内に受託解析部門がなく3D CAD に付属した構想解析ツールで梁計算など基礎レベルでしか使用していない」場合も多くあります。

設計者自身で CAE を実践する体制にするためには、「従来の設計ではあまり必要にならなかった有限要素法の知識を設計者に習得してもらう」「解析専任者に設計開発の業務を経験してもらう」など技術者教育のの検討が重要です。

CAE 活用体制を整えるには企業が乗り越えるべき課題は多いものの、一度体制が整えば複雑な設計仕様に対応でき開発スピードがアップすることで市場変化に強い設計開発体制につながります。ひいては企業の競争力となっていきます。

CAE ソフトウェアの種類は今や多岐にわたり、システム規模もさまざまです。自分たちが CAE を用いて何がしたいか目的を明確にした上で、必要な機能を備えたソフトウェアを選定しなければなりません。

選定の際に考慮するポイントは、下記です。

• 必要な解析分野は何か
• 設計者が使うのか、解析専任者が使うのか（ソフトウェアの難易度）
• サーバーやソフトウェアをオンプレミスにするか、クラウドにするか
• 導入コストやランニングコストは現実的か
• 汎用ソフトウェアか、専門ソフトウェアか

おびただしい数のソフトウェアの全てについて熟知するのは不可能なため、IT ベンダーや SIer などに相談して決めることが多いでしょう。しかしソフトウェア提供側は逆に「自社のことを全てお見通し」というわけではないため、目的を明確にしソフトウェアに必要な要件を具体的に伝えられなければなりません。そこでしっかりと歩み寄り議論をするためにIT や CAE に関する用語理解もある程度必要です。

特定のソフトウェアを検討する際にIT ベンダーや SIer に計算速度や結果精度などを評価するベンチマークデータを請求することも可能です。導入後に性能問題に気が付くと「追加でコストがかかる」「再度、違うソフトウェアを検討し直さなければならない」など損をすることになりかねないので、しっかりと検証しておきたいところです。

「Creo Simulate」

設計者のための有限要素法の CAE で、3D CADソフトウェア「Creo」 と連携します。Standard では線形構造解析や、固有値解析、線形座屈解析、定常熱伝導解析に対応。さらに上位版では非線形解析や動解析、非定常熱電装解析に対応します。メッシュ生成の初心者でも正確にメッシュが切れるようアシストする「アダプティブ P 法」を採用しているほか、「AutoGEM」による自動生成も可能です。

「Creo Flow Analysis」
流体の流れを簡単にシミュレーションすることができる流体解析（数値流体力学）ツールで、3DCADソフトウェア「Creo」と連携します。ビギナーズチュートリアルで、設計者にとって難しく感じる流体解析の使い方をサポートしています。

＜その他 Creo のシミュレーション拡張機能＞
Creo Parametric は拡張機能を使って広範な解析に対応することが可能です。

「Behavioral Modeling Extension (BMX)」
設計要件をパラメータとし最適な 3D モデルを作成する最適化設計ツールです。Creo Simulate の計算結果をパラメータとして扱うこともできます。

「Human Analysis Extension」(HAX)
人が絡む設計問題を解析するヒューマンファクター解析ツールです。

「Clearance and Creepage Extension (CCX)」
クリアランス・沿面距離解析ツールです。

「Generative Design Extension (GDX)」
指定した荷重を基に、安全率や製造方法を考慮し荷重に耐え得る形状生成ができるジェネレーションデザインツールです。

「Mechanism Dynamics Extension」
動力学的な機構解析シミュレーションツールで、結合反力等をCreo Simulate の境界条件として活用できます。

「Mold Analysis Extension」
樹脂流動解析ツールです。

「EZ Tolerance Analysis Extension」
一軸方向に限定した使い易い公差解析ツールです。

＜ANSYS（アンシス）との共同開発＞
アンシスは PTC のアライアンスパートナーです。
「Creo Simulation Live」
Creo とアンシスの「ANSYS Discovery Liveリアルタイムシミュレーション」を組み合わせたシステムです。Creo を使用しながら CAE が使用できます。GPU の力で結果が瞬時に得られます。メッシュ作成もソフトウェアが実行できます。

「Creo Ansys Simulation」
Creo でアンシスの Ansys Mechanical のソルバーが使用できます。

激しい市場競争の中で複雑な製品を素早く開発しなければならない製造業にとって、CAEは不可欠なツールで製造業がDXを推進する上でも重要な役割を担います。

製品設計で CAE のシミュレーションを活用することで製品開発コストや開発期間を短縮するとともに、製品品質も向上できます。特に設計のなるべく初期段階でCAEを活用することで、より高い効果を望めます。

近年、新型コロナ問題や円安、半導体問題など製造業にさまざまな課題・問題が襲いかかっています。これらを乗り越え、企業を存続させていくためにはCAE や DX により、強くしなやかな設計開発体制をつくることが不可欠であると言えます。

以下に Creo を活用して設計業務を最適化した企業の導入事例を紹介しますので、こちらもぜひご覧ください。

【導入事例】
• UD trucks社 | 3D データで、意思決定を迅速化
• シンクロン社｜過去データの継承と採番・BOM作成など業務効率アップを実現
• パナソニック社｜照明設計をCreoに統一。データ共有の質を向上

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