航空宇宙向けシステムへのSaberの適用 

Saberは、「ロバスト設計(信頼性の高い高度な設計)」の実現を加速します 

信頼性レベルの高い航空宇宙向けシステムの性能目標を満たす開発は、設計チームにとってますます大きな課題になっています。システムの複雑さと厳しい規制が開発のプロセスを支配しています。システムエンジニアは性能、信頼性、コストという3つの要因を考慮して最適な設計を行う必要があります。 「ロバスト設計メソドロジ(信頼性の高い高度な設計メソドロジ)」を用いることで、設計パラメータや動作条件のばらつきに左右されることなくシステムの信頼性を保証することができます。業界をリードするシノプシスのSaber設計環境は、「ロバスト設計フロー(信頼性の高い高度な設計フロー)」を構築するための完結したツール群で構成されます。高度な解析と幅広いモデル・ライブラリにより、完成度の高い航空宇宙向けシステムの設計を可能にします。Saberツールはさまざまな航空宇宙向けシステムの設計に応用されています。
PDF Saberを活用した航空宇宙向けシステム設計&シミュレーションデータシート(PDF)

 

電力ネットワーク: 発電、電力変換、配電
航空機や宇宙船内部の電子機器の増加につれて、このことによる電力ネットワーク上でのエネルギー需要の増加に対応することが大きな課題になっています。設計者は、万全の信頼性を備えた、効率的な発電および配電のシステムを構築する必要があります。

設計チームは、「ロバスト設計メソドロジ」を利用して、エネルギーの発生と分配に関する複合的な問題を取り扱います。例えば、交流発電機を用いたバッテリー充電システムを如何に設計するか、とか、性能に影響を及ばすシステムばらつきと使用環境におけるばらつきの両方を如何に考慮するか、などの複合問題です。Saberのシミュレーション機能、モデリングのための設計リソース提供機能、及び解析機能を包括的に利用することにより、「ロバスト設計」手法を推し進めて電力ネットワーク設計の課題に対処できます。

SAE技術論文: Modeling and Analysis of a Main Engine Start Power Flow(主エンジン始動時の電力フローのモデリングと解析)(Honeywell)

Saberの優位性
  • 機内のエネルギー消費に見合った発電となるようにシステムコンポーネントの規模の正確な適正化が可能。
  • 早期検証により、電力ネットワーク上の負荷の配置と分散の設計における、後になっての突然の変更の必要性の発生の予防が可能。
  • ハードウェアとソフトウェアのコ・シミュレーションにより、システム全体をより早期にテストすることが可能。
  • 業界で既に実証されている電力モデル・ライブラリを利用することにより、時間の節約とエラーの除去が可能。
  • 業界標準のVHDL-AMS言語とMAST言語の使用により設計の可搬化が可能。
  • 先進的な感度解析、統計解析、および故障解析による最善の信頼性の確保が可能。
  • 複数のCPU間でシミュレーションを分散処理することによる解析スループット向上が可能。

アビオニクス・ネットワーク
航空宇宙向けアビオニクス・ネットワークは、飛行を制御し、飛行性能を向上し、飛行の安全性を確保し、そして乗り心地のよさを提供するシステム向けにCANベースの通信チャネルを提供します。ネットワークの信頼性は航空機や宇宙船の堅牢な操縦にとっての要であり、ネットワークの論理層と物理層の検証が必要とされます。論理層の設計と検証が設計工程の早い段階で開始できるのに対して、物理層の検証はこれまではハードウェアのプロトタイプを必要とし、そのため往々にして開発サイクルの後工程まで実施されずにきました。しかし、複合的なネットワークでは物理層の早期検証が必要です。そこで、アビオニクスを担当するエンジニアは、物理層検証の達成目標にたどり着くために、モデリングとシミュレーションを伴った 「ロバスト設計メソドロジ」に注目し始めました。

アナログ信号とミックスドシグナルに対するシミュレーションとモデリングに亘るSaberの包括的な機能は、明確に定義された「ロバスト設計メソドロジ」と相俟って、アビオニクス・ネットワークの物理層を検証するためのスタンダローン環境を創ってくれます。エンジニアはSaberライブラリから取り出された、トランシーバのモデルとコントローラのモデルを利用してネットワーク設計を行います。Saberのタイムドメイン解析、周波数ドメイン解析、及び統計解析を包括的に利用することにより、ハードウェアプロトタイプが使えるようになるよりもずっと前に、ネットワークの物理層を検証することができます。

Saberの優位性
  • ネットワークの概念レベルの設計内容と選定したトポロジを開発サイクルの早い段階で検証することが可能。
  • ECUの最小数対最大数の組などのネットワークバリアントの分析が可能。
  • トポロジの種類の選定や施したEMC保護処置がシグナルインテグリティ改善に与える影響を分析することが可能。
  • ワイヤ特性を考慮したシステムシミュレーションが実行できるため、トポロジ選定の拡張可能性の程度を分析することが可能。
  • 業界標準のVHDL-AMSおよびMASTモデリング言語の採用による航空宇宙向け通信ネットワークのモデル作成とキャラクタライズが可能。
  • 標準的な解析によりノミナル条件のネットワーク性能を検証し、さらに先進的な感度解析、統計解析、WCA、故障シミュレーションにより信頼性を確保することが可能。
  • 複数のCPU間でシミュレーションを分散処理することによる解析スループットの向上が可能。

飛行制御
現代の航空機や宇宙船の飛行制御はフライ・バイ・ワイヤ・テクノロジに依存しています。フライ・バイ・ワイヤ・テクノロジでは、飛行制御用コンピュータと制御センサーおよびアクチュエータを複合的なメカトロニクス・システムとして統合しています。設計チームは飛行制御システムを全体として捕らえつつ分析しなければなりません。そうすることによって操縦翼面間の相互作用を検証したり、設計パラメータや環境パラメータのばらつきが性能と信頼性に及ぼす影響を把握したりすることができます。システムが複合的である場合、現設計が正しく、かつ、信頼性の高い操縦をもたらすことを検証するには、システムシミュレーションと組み合わされた形での「ロバスト設計メソドロジ」の使用が必要です。

シノプシスのSaber設計環境は、先進的で包括的な解析と、業界をリードするモデル・ライブラリとの組み合わせにより、航空宇宙向けシステムの飛行制御設計の課題に対処します。実デバイスのアーキテクチャレベルのモデリングから物理ベースのモデリングまで、また、単純な動作点の解析から複合的な統計解析まで、設計チームはこれらの多様な方法を用いることによって飛行制御システムを分析することができ、それによってノミナルの機能が実現できることを確実化しておいた上で、さらに、さまざまな操縦条件に亘って、堅牢な操縦が可能なことの確認することができます。

Saberの優位性
  • 業界最大規模のメカトロニクス・モデル・ライブラリからのモデルを利用して飛行制御システムを新たに設計することが可能。
  • コンポーネントレベル、サブシステムレベル、システムレベルのどのレベルででもシステム分析が可能。
  • 先進的なストレス解析、感度解析、統計解析によりコスト、性能、および信頼性の最適化が可能。
  • ワイヤ特性を考慮したシステムシミュレーションを実行することにより、選択しうるトポロジの種類の拡張性がどうかを分析することが可能。
  • 業界標準のVHDL-AMSおよびMASTモデリング言語を用いることによって複合的な飛行制御機能のモデリングが可能。
  • ハードウェアとソフトウェアの相互作用のコ・シミュレーションによる検証が可能。
  • 複数のCPUを亘ってシミュレーションを分散処理することによるり、解析スループットの向上が可能。

ワイヤ・ハーネスの設計とシミュレーション
ワイヤ・ハーネスは自動車や航空機・宇宙船の電気系統全体を支える脊椎神経系のようなものです。ワイヤ・ハーネスの間違いのない、かつ、信頼性の高い実装は、乗り物のシステム設計における最も高価でかつ技術的困難を伴った一側面を形作っております。Saber Harnessでは、Saber Simulatorとともに動かすことのできる、実証済みの設計機能と実証済み検証機能を提供します。これによって、コレクト・バイ・デザイン手法によるワイヤ・ハーネスの生成が可能です。設計者は、回路図や接続図の作成、コンポーネントやワイヤ・データのエクスポート、MCADツールからのジオメトリ情報のインポート、電気機能のシミュレーション、コネクタの位置決めがなされてあるバンドルの作成、そして最後に製造用データの生成-、と、ここまでのすべてを一つの使いやすい設計ツール上で行うことができます。

Saber Harnessのデータシート
Saberの優位性
  • レイアウトおよび製造の前に電気システムの解析を実行することにより、製造時のシステム故障の回避が可能。
  • 電気システムの設計に必要なデータフローを、概念段階から製造段階まですべて統合することが可能。
  • データ入力や手作業のチェック作業を低減し、データ処理の手順を自動化するものの、データの整合性は維持可能。
  • 使われることの多い、3D CADツール(Catia V5、UGS、Pro/E)との統合が可能。
  • チームによる設計の作業スタイルやコンカレント設計の作業スタイルをサポートすることにより、貴重な設計時間を短縮し、データの整合性を維持することが可能。
  • ハードウェアとソフトウェアの相互作用をコ・シミュレーションにより検証することが可能。
  • 使いやすい設計エディタの環境の提供が可能。