自動車開発の品質とコストを最適化する「コネクテッドエンジニアリング」

　

　メンター・グラフィックス・ジャパン(以下、メンター・グラフィックス)は、2014年12月2日に名古屋、12月5日に東京で「IESF 2014 Japan」を開催する。IESF(The Integrated Electrical Solutions Forum)は、ワールドワイドで13回の歴史を持つ「ワイヤハーネス」を主軸とした専門イベント。今回のテーマは「コネクテッドエンジニアリング」である。

東京・名古屋で「IESF 2014 Japan」開催

　メンター・グラフィックス・ジャパン（以下、メンター・グラフィックス）は、2014年12月2日に名古屋、12月5日に東京で「IESF 2014 Japan」を開催する。IESF（The Integrated Electrical Solutions Forum）は、ワールドワイドで13回の歴史を持つ「ワイヤハーネス」を主軸とした専門イベント。

　IESF 2014 Japan
　公式サイトはこちら

　今回のテーマは「コネクテッドエンジニアリング」である。自動車の開発はエンジンをはじめとするメカの設計が中心だが、現在、メカの世界は電子化が進み、組み込みソフトウェアがなければ動かないなど、電子制御ユニット（Electronic Control Unit: ECU）の対象範囲が増える傾向にある。いまや自動車は大きな1台のコンピュータであり、近い将来にはロボットになるとも言われている。

　そうした状況下で、メカだけでなく、エレキやソフトウェアの分野と連携して開発しなければ不具合が発生し、リコールにつながることもある。こうした課題を解決するために、異なる設計ドメインを連携し、クルマ全体を1つのプラットフォームとして設計するのがコネクテッドエンジニアリングというコンセプトである。

　
　

カーエレクトロニクスが差別化の鍵

　自動車1台の製造にかかるカーエレクトロニクス部分のコストの割合は、2014年現在で40％程度であり、2030年には50％になると予測されている。一方、現在のリコール発生原因の第3位が電気システムである。マーケティング部 ディレクターの三橋明城男氏は、「40％のコストをかけてカーエレクトロニクス部分を製造しても、そこがリコールの原因になっているのが現状です。カーエレクトロニクスは、クルマづくりのコアコンピタンスとなっています」と話す。

　マーケティング部 ディレクター三橋明城男氏

　一般的な自動車の開発は、要求仕様からフィーチャー、機能、論理設計、物理コンテキスト、物理実装、部品設計まで、V字フローに基づき、さまざまなドメインで工程が進む。このときの問題は、1つのV字フローが終わるまでほかのドメインを統合できないことだ。

　三橋氏は「車載ソフトウェアやワイヤハーネス、電気・熱テスト、ECU・マイコンなどでV字フローが同時に発生するため、実機やテスト車両を作って初めて問題を把握できます。そこで複数のV字フローを同じ抽象度で連携させることが重要になります」と話す。

　メンター・グラフィックスではコネクテッドエンジニアリングに基づいて、機能、ソフトウェア、ECU、電気アーキテクチャ評価から、AUTOSAR、Linuxベースの車載アプリ開発、熱解析、電磁界解析まで、一連のソリューションをパートナーとともに提供する。

　コネクテッドエンジニアリング -3つのテクニカルトラック-

自動車業界のいまを知る情報交換の場

　IESF 2014 Japanでは、基調講演にメンター・グラフィックス・コーポレーション IESD事業部 プロダクトマーケティングディレクターのNigel Hughes氏およびESD事業部 自動車ビジネス部門 ディレクターのAndrew Patterson氏が登場する。

　Hughes氏は「デジタル継続性の重要性とコネクテッドエンジニアリングの実現に向けて」をテーマに、Patterson氏は「コネクテッドカーに向けたIVI、クラスタ、ADASの集約」をテーマにそれぞれ講演する。また特別講演には、ジャーナリストの桃田健史氏が登場し、『アップル、グーグル、マイクロソフト、アマゾンに自動車産業が乗っ取られた後、「どんなクルマ」が売れるのか？』と題した講演を行う。そのほか、「電気システムアーキテクチャ」「電装部品のエンジニアリング」「組込み車載アプリケーション」の3つのフォーカスエリアで、ユーザー企業やパートナー企業、メンター・グラフィックスのエンジニアが自動車業界の現状や最新情報を紹介する。

　例えばマツダは、電装システムとハーネスを設計するための高機能ツールセットであるCapitalをコアにした「MAZDA Generative Flow」の構築と今後の展望を紹介。またパートナーと構築する”三方よし”の車載電子機器設計環境についてデンソーが講演する。

　三橋氏は、「IESF 2014 Japanでは、コネクテッドエンジニアリングを実現するためのツールや方法論、事例などの情報を幅広く提供します。また各セミナーの会場や展示コーナー、レセプションなどを情報交換の場として大いに活用してほしい」と語る。

IESF　2014イベント概要今年の開催テーマは「コネクテッドエンジニアリング」かつてメカが中心だった自動車にも電気化、電子化の波が押し寄せ、電気、メカ、電子部品、熱、組込みソフトウェアなどの複数ドメインを含む車両システム開発が求められています。そして最先端のテクノロジを用いた開発支援ツールやフローによるコストと質の最適化が求められています。メンター・グラフィックスはパートナーとともに、機能、ソフトウェア、ECU、電気アーキテクチャ評価に始まり、AUTOSAR、Linuxベースの車載アプリケーション開発、熱解析、電磁界解析に至るまで、幅広いソリューションを提案
　
　イベント情報
　・開催日:2014年12月2日(火)［名古屋］｜ 2014年12月5日(金)［東京］
　・時　間:10:00～19:00(受付9:30～ / レセプション17:10～)
　・会　場:ミッドランドホール［名古屋］
　・ステーションコンファレンス東京［東京］
　・参　加:事前登録制、無料　⇒ http://www.mentorg.co.jp/events/iesf/iesf2014/
　・主　催:メンター・グラフィックス・ジャパン株式会社
　

ストラタシス、新3Dプリンタ11機種とFDM方式向け新素材を販売開始

　

　大手3Dプリンタメーカー・ストラタシスは11月25日、新しく11機種の3DプリンタとFortusシリーズ向け新樹脂「ULTEM1010」の販売を開始した。

Polyjet方式は9機種、水溶性サポート採用機種も登場

　「Objet Eden260VS」「Objet Eden260S」は、Polyjet方式では初めてとなる、水溶性のサポートが選択可能。これによって複雑な形状の造形モデルでも、サポートをより簡単に除去できるようになった。なお、「Objet Eden260s」は日本限定機種。最大造形サイズは両機種とも255(X)×252(Y)×200(Z)mm。

　デスクトップサイズの「Objet30 Prime」は、最小積層厚0.014mmを実現。材料にゴムライク樹脂や生体適合性材料などが加わり、計12種類の材料が利用可能となった。また、高速で造形できるドラフトモードが追加され、用途に合わせた造形モードを選択することができる。最大造形サイズは294(X)×192(Y)×148.6(Z)mmとなっている。

　「CONNEX」シリーズには、6機種が追加された。「Objet260 Connex1/2/3」はオフィスにフィットするコンパクトなシリーズで、最大造形サイズは255(X)×252(Y)×200(Z)mm。「Objet350 Connex1/2/3」シリーズではより大きなビルドサイズが提供されており、最大造形サイズは342(X)×342(Y)×200(Z)mm。

　「Objet260 Connex1/2/3」および「「Objet350 Connex1/2/3」はいずれも3種類の素材を1度に使用することができるトリプル・ジェッティング・テクノロジーを搭載。「Connex1/2/3」はそれぞれ使用できる素材や、機能が異なる。今回6機種が追加されたことにより、さまざまなニーズに対応可能なラインアップとなった。

　Objet260 Connex 1

Fortusシリーズに操作性と造形速度が向上した2機種が追加

　Fortus 450mc

　強度が高い材料を使えることが特徴であるFDM方式のFortusシリーズには「Fortus 380mc」と「Fortus 450mc」が追加された。両機種はそれぞれの従来機種に比べ、造形スピードを格段に高速化することに成功。操作盤にタッチパネルを採用するなど使いやすさの向上も図られている。最大造形サイズは「Fortus 380mc」が355(X)×305(Y)×305(Z)mm、「Fortus 450mc」が406(X)×355 (Y)×406(Z)mmとなる。

FDM方式向け材料として唯一食品接触認証を取得

　FDM方式3Dプリンタ向けの新素材「ULTEM1010」は、メーカーでの使用を念頭に置いて設計されており、優れた耐熱性、引張強度、耐薬品性を備える。また、FDM方式用の材料としては唯一、食品接触認証を取得。そのため航空宇宙、自動車、食品製造金型など幅広い分野での活用が期待される。

　上記で紹介した新機種および「ULTEM1010」について詳しくは、ストラタシスもしくは、日本での販売代理店である丸紅情報システムズとアルテックのホームページで見ることができる。

東北大など、有機金属中の電子の動きをレーザ照射で凍結・秩序化に成功

　

　東北大学と中央大学、岡山理科大学、名古屋大学は11月24日、有機金属中の電子の動きをレーザ光の照射によって凍結・秩序化することに成功したと発表した。

　同成果は、東北大学 大学院理学研究科の岩井伸一郎教授、石原純夫教授、中央大学 理工学部の米満賢治教授、岡山理科大学 大学院理学研究科の山本薫准教授、名古屋大学 大学院工学研究科の岸田英夫教授、東北大学 金属材料研究所の佐々木孝彦教授らによるもの。詳細は、英国科学雑誌「Nature Communications」に掲載された。

　一般に、光の照射は固体物質を加熱する。これは、物質を構成する電子や原子が光から運動エネルギーを得て、動きやすくなるためである。一方、真空中の孤立原子では、レーザ光の照射によって原子が”止まる”という現象(レーザ冷却)が知られている。レーザ冷却は、気相の原子に特有の仕組み(ドップラー冷却)によるものである。このため、光によって固体中の電子の運動を止めるためには全く異なる原理が必要となる。

　この固体中の電子を”止める”方法は、30年以上前に提案されていた。金属に電場を印加すれば、電子は加速され、電場の向きを反転させれば電子もそれに追随して向きを変える。また、電子が追いつけないほど素早く電場の向きを変え続けると、電子はどちらの方向へ動いたらよいのかわからなくなって、結局止まってしまうと考えられていた。電子の動きが追随できないほど素早く電場の向きを変えるためには、1秒間に百～千兆(1014～1015)回のスイッチングが必要となるが、この周波数はちょうど光の振動数に相当する。つまり、物質に光を照射すれば、電子に高周波数の交流電場をかけることができる。しかし、理論計算によればこうした高周波の電場によって電子を止めるためには、物質の破壊限界をはるかに超える強い光が必要となる。このため、物質を壊さずに電子を止めることは現実的には不可能だった。

　そこで、研究グループは7フェムト秒(fs)という極めて短いパルス幅の赤外(中心波長1.7μm)レーザ光を開発した。この波長の光において、7fsという時間は電場の振動の1.5周期しか含まない。また、7fsは原子が動く時間スケールよりも短いので、物質が原子の熱振動によって温度が上がったり、原子移動によって物質が壊れる暇もない。この短パルスを用いることによって、試料を壊したり、極端な高温にすることなく10MV/cmの大きな電場を印加することが可能になった。

　そして、典型的な有機金属の1つであり、BEDT-TTF分子とI3分子が層状に積層した電荷移動錯体である2次元有機金属(α-(BEDT-TTF)2I3)中の電子の動きをこのフェムト秒レーザ光を照射して凍結、秩序化することに成功したという。

　研究グループでは、より強度が大きく、よりパルス幅の短い光の開発を行っている。この新しい光によって、将来、物質の中の多数の電子を止めるだけでなく、好きな方向に動かしたり、並び方を変えたりすることによって、物質の色、電気抵抗、磁性を瞬時に自在にデザインすることが可能になることが期待できるとコメントしている。

　赤外7fs(現在は6fs)光源の模式図と写真。(b)は7fsパルスの時間幅を示す非線形信号(第二高調波発生、下)と電場波形(上)。このパルスの幅内には、電場の振動が1.5周期分しか含まれていない。すなわち、原子の振動が熱振動として物質の温度を上げる以前に電場は消滅してしまうので、物質の温度を上げたり破壊したりせずに、強力な電場を物質に加えることができる

伸びる会社とつぶれる会社

　

　「モノが売れない」、「競争が厳しく利益が上がらない」という言葉が製造業の現場から聞こえてくる。東京都港区で、10月にNECネクサソリューションズが開催したセミナー「伸びる会社・つぶれる会社 ～成長会社になるために、今こそ経営者に求められるもの～」では、東京理科大学名誉教授 日本経営システム協会会長 田中雅康氏を講師に迎えて、伸びる会社とつぶれる会社の大きな違いが紹介された。

売れないのは水溜まりで釣りをしていることに気が付いていないから

　東京理科大学名誉教授 日本経営システム協会会長 田中 雅康氏

　田中氏は、学術論文や原価企画・原価管理やVE(価値工学)などの分野で、数多くの学術論文や著書の執筆実績を持ち、日本の企業経営を長くにわたり見てきた。「モノが売れない」という現状については、どんなに優れた製品でも顧客の課題が存在していなければものが売れないと述べる。すべてがソリューションビジネスだと述べる田中氏は、存続し発展し続けるという宿命を負う企業は課題を解決するところに対価が生じる。”課題がないところには利益は生まれない”ことをわかりやすく例えてくれる。

　「“最新の道具を揃えた。釣り名人に依頼した。だから絶対に釣れるはず”そう思い込んでいつまでも水溜りで釣りをする。だが、そこには魚という名の顧客は存在しない。そんな間違いをおかしている企業が数多くある」

　では、どうすれば水溜まりから抜けられるのだろうか？田中氏の答えもまた、現状分析同様に明解だ。

　「身近な周囲しか見ていないと、そこが水溜りだとは気が付かない。ですがもっと視野を広げて辺りを見渡せば、ちゃんと魚のいる池や川、海が見付かります。後は普通にソリューションビジネスをすれば、ちゃんと儲かるんです」

　水溜まりに居ることを認識し、池や川、海と魚がいる場所を探すこと。あとは普通にソリューションをやることが肝要なのだという。

　また、田中氏は”強い”企業が持つ7つの特徴と、”伸びる”企業が持つ6つの要因も明解に掲げている。強い企業が持つ特徴の第1に挙げているのは、社長の方針だ。

　1.社長の方針・考え方が正しく伝わっている
　

　但し、あくまでも自分の言葉で伝えなくてはならない。また伝わるまで何度も繰り返し、伝わっているかの確認も怠らない。

ホワイトペーパー「伸びる会社とつぶれる会社 – 成長企業となるために求められるものとは」はこちらからダウンロードできます。田中雅康氏が明解に指摘する現在の企業が持つ問題点、伸びる会社とつぶれる会社を分ける7つの特徴と6つの要因とは？
　⇒ホワイトペーパーをダウンロード

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IMSなど、脂肪酸が生体内で不飽和化される化学反応を理論解明

　

　分子科学研究所(IMS)は11月18日、飽和脂肪酸を不飽和脂肪酸へ変換する酵素反応を高精度量子化学計算を用いて解明することに成功したと発表した。

　同成果は、IMSのJakub Chalupský研究員、倉重佑輝助教、柳井毅准教授、チェコ共和国有機化学生化学研究所のLubomír Rulíšekチームリーダー、Martin Srnec研究員、スタンフォード大学のEdward I. Solomon教授らによるもの。詳細は、米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」のオンライン版に掲載された。

　脂肪酸は炭素が連なった構造を持つ分子だが、炭素-炭素間に二重結合(C=C)があるかどうかで大きく2つに分類される。二重結合がないものは飽和脂肪酸、あるものは不飽和脂肪酸と呼ばれる。体内では、飽和脂肪酸が不飽和脂肪酸へと変換(不飽和化)するプロセスがある。その1つが、ステアリン酸(飽和脂肪酸)がオレイン酸(一価不飽和脂肪酸)に変えられる生化学反応である。これは融点の低いオレイン酸が生成されることにより、体温下で脂肪酸を液状に保ち、流動性を増加させていると考えられている。この変換反応では、Δ9-デサチュラーゼと呼ばれる金属酵素が主たる役割を担うことが知られている。しかし、この不飽和化の酵素反応がどのような機構で起こっているかに関する分子レベルでの詳細は未解明だった。

　今回の研究では、分子の様子をコンピュータ上に電子レベルで微細に再現する先端的計算手法を用いて、この反応の律速過程を直接シミュレートし、不飽和化の分子機構を解明することに成功した。研究グループの計算結果により、デサチュラーゼ酵素の金属活性中心は、飽和脂肪酸に直接作用するのではなく、タンパク中のプロトン(H+)を活性の助けとして利用して複合的に反応を進めることが明らかになった。さらに、推察された複数の反応機構の中から、この反応機構のみが実験で見積もられた活性化エネルギーと一致することが示された。このような新陳代謝にも関与する酵素反応の分子論的理解は、薬学などでの基礎的知見になることが期待されるとしている。

　また、今回の研究の実現には、電子の量子的振る舞いを精度よく予測する理論手法の開発が必要だった。研究グループは、その高精度・高速計算アルゴリズムを開発し、多核金属酵素の反応解析へと応用した。同手法は、金属錯体・酵素の触媒作用を高精度にシミュレーションする基盤技術として期待されるとコメントしている。

　今回の研究による計算から提案されている金属酵素Δ9-デサチュラーゼによって活性される不飽和化反応の機構