Saberを活用したメカトロニクス・システムの開発 

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 

シミュレーションと解析
製品設計を非常にうまく行うには卓越した品質、信頼性、性能が求められます。設計工程は、これらの卓越性を確保し、かつ、設計にかかる期間の短縮とコストの削減を達成することに対して、有効に機能しなければなりません。早期に市場投入し、かつ、後になって発覚する製品欠陥の発生を回避することが、製品ライフサイクル全体でみた収益を最大化させるための要の重要ポイントです。

エンジニアリングチームがこれらの目標を達成するには、モデリング、設計、シミュレーション、解析手法を体系的に適用する必要があります。それは、実証済みのツールや機能をひとつのフローに統合することによって初めて実現可能となります。。

システムのシミュレーション
効果的なシステムのシミュレーションには高性能なシミュレータ(=回路やシステムに含まれる種々のモデルを表記し、またこれらのモデルの間の相互接続を表記する、ネットワーク状の複数の方程式を解くことが出来る数学エンジン)が必要です。包括的なシミュレーションを行うには、さまざまなモデル抽象度、さまざまな信号種、およびさまざまな物理ドメイン(前述)をサポートする必要があります。

Saberシミュレータは、システム全体を完備に解析したいという設計者のニーズに答えるに足る信頼性と柔軟性を備えています。このシステムの完備性のために、Saberシミュレータには、電気システム、メカニカルシステム、水力システム、ソフトウェアで制御されたシステム、その他の諸々のテクノロジ分野のシステムが含まれ、さらに、、PCBの設計システムまでもが含まれています。

グリッドコンピューティング/Distributed Iterative Analysis(DIA: 分散反復解析)
統計解析は最良の設計信頼性を得ようとする場合に要の最重要な役割を果たします。測定テストデータと設計バリアントの有意なサンプルを得るには、多くの場合に何百、何千といった膨大な回数の試行サイクルを要します。実機を活用したプロトタイピングは必要な回数のテストをするには実際的とは言えません。シミュレーションを介して設計をバーチャルワールドに移すことによって、これらの目標を適切な時間スケールの中で達成できます。

シミュレーションベースの統計解析を効果的に行うための大きな障害は、この解析がきわめて計算集約的になる可能性があるということです。計算機グリッド全体に亘ってSaberの「Distributed Iterative Analysis(分散反復解析)」機能を適用すると、このような実行時間に関する要件が劇的に改善され、驚異的に高速で広範に及ぶ統計解析が実現します。

SAE技術論文:
Designing Automotive Subsystems Using Virtual Manufacturing and Distributed Computing(仮想製造と分散コンピューティングを用いた自動車サブシステムの設計)(General Motors)

ロバスト設計手法用の解析
信頼性向上のためにロバスト設計の原則を用いることにより、設計技術のばらつき、構成部品のパラメータばらつき、製造工程ばらつき、動作環境条件のばらつきによって影響されてしまわないように、システムの性能のこれらへの耐性を強化することができます。この体系的な手法では一連の解析を段階的に適用します。これらにはノミナル設計、感度解析、パラメトリック解析、統計解析、ストレス解析、故障モード解析があります。

Simulations & Analysis

Saberはその一側面として、これらの解析のサポートによってある種のロバスト設計手法を推進しています。

技術論文:
Improving System Reliability Using the Saber Simulator in a Robust Design Flow(Saber Simulatorを使用した1ロバスト設計フローによるシステム信頼性の向上)

Webセミナー録画(55分):
シミュレーションを利用したロバスト設計フローの1導入例

ポストプロセッシング/結果表示
設計者には、シミュレーションの完了後に結果を表示し、表示結果をみながら電卓レベルの計算を行い、その計算結果から新たな疑問に辿り着く、そういうことをするための効果的な手段が必要です。

Simulations & Analysis

Saberのグラフィカルな波形アナライザとポストプロセッシング・ソリューションでは、信号やパラメータを表示する、操作性に優れたメソッドを提供しており、それを用いると、システムやモデルの階層の奥深くまでお目当ての信号やパラメータを追っていくことができます。こうやって、シミュレーションを再実行することなく、詳しい抽出情報をシミュレーション結果に追加することができるので、設計工程にかかる時間が大幅に短縮されます。

Saberの利点
  • モデル言語標準のVHDL-AMSとMASTにより設計の可搬性の向上が可能。
  • モデルの暗号化による知的財産の保護が可能。
  • ミックスドシグナル、マルチレベル、マルチドメイン・モデルのサポートによりシステム全体のシミュレーションの実行が可能。
  • 30,000以上のキャラクタライズ済みのモデルの利用により、時間短縮と、精度確保の両立が可能。
  • モデルキャラクタライズ用のツールとユーティリティを利用することにより、新規モデルを迅速かつ高精度に作成することが可能。
  • 先進的な解析機能(ストレス、感度、統計など)を備えたロバスト設計手法の導入が可能。
  • グリッドコンピューティングにより、極めて過度な計算集約性を有する統計解析の高速実行が可能。