MATLABとMBD(ﾓﾃﾞﾙﾍﾞｰｽﾃﾞｻﾞｲﾝ)

2. 製品開発のデジタル化

1980年に商用利用を目的とした三次元CADの販売が始まります。
しかしTSS(タイムシェアリングシステム)による汎用コンピュータを利用したCADシステムであり、航空機や自動車業界の一部でしか利用できませんでした。

それから20年後の2003年、Windows XP の登場により三次元CADが市販のパソコンでも動くようになりました。
それまではEWS(エンジニアリングワークステーション)と呼ばれるハイエンドのコンピュータで三次元CADを使っていました。
当時のパソコンのCPUが32bitに対し、このEWSのCPUは64bitなのでWindowsが使えなかったのです。

このWindows XP により、三次元CADが使える環境が中小企業でも安価に入手できるようになりました。

このような背景から『デジタルものづくり』という言葉がうまれ、製品開発の手法が製図をベースとした二次元CADから三次元CADへの移行を強く求められるようになりました。

具体的には図に示されるような流れになります。

5. モデルベースデザインと製品開発のデジタル化

三次元CADを使った製品開発をモデルベースデザインの開発過程に当てはめると『基本設計』以降の過程に該当します。
3.節で挙げたデジタル化の課題とは、モデルベースデザインの開発過程の中で『要求仕様』や『受入テスト』の部分に対する取組みであることが見えてきました。

弊社ではMATLAB/SIMLINKを使い、お客様と打合せをさせていただきながら装置の仕様から設計・製作までの製品開発を請け負っています。

仕様作成の部分では、装置の形状が決まる前から、予測される装置の動きや能力をグラフなどで示し、動く仕様書として提示します。
また制御モデルのデータから制御する項目などをパネルにまとめ、制御盤のレイアウトとして提示します。

このような検討を経て定まった仕様に基づき、基本設計・詳細設計となる三次元CADを使った形状設計を行います。
この時点では、装置の動きや電装機器に求められる仕様も決まっていますので、電装設計とも連携を取りながら並行して形状設計を進めます。

電装系の制御プログラム(ラダー等)も制御モデルの動きをプログラムに作り直すだけですので、実装後のプログラム修正が少なくなります。

一方、『受入テスト』の部分では、MATLABには大規模なデータを取り扱う機能があります。
また、統計的な処理も簡単なスクリプトで作成可能です。
大事なことは、仕様を決める過程で品質管理項目も決められるので、初期検討時に品質管理プログラムも作成可能だということです。