コンピューター支援エンジニアリング（CAE）

コンピューター支援エンジニアリングは、何十年もの間、製品エンジニアリングにうまく使用されてきました。それに加えて、忠実度の高いモデリングアプローチと、十分に正確な結果をより早く得ることができるより実用的なアプローチの両方が継続的に開発されました。今日、エンジニアは、最小限の計算労力でエンジニアリングの質問に答えるために、ニーズに最適な精度レベルを選択できますし、またそうしなければなりません。精度のレベルは、実際の行動を数パーセント以下で予測できる忠実度の高いモデリング手法から、迅速な傾向予測を可能にする迅速な方法まで多岐にわたります。

今日では、それに基づいたCAEツールの認証と検証のプロセスが確立されています。それらはCAEの進歩、デジタルツインへの信頼と信頼、そして新しい分野での確立にとって重要な要素であり続けるでしょう。予測シミュレーションは、高価な測定やプロトタイピングの必要性を継続的に減らしますが、厳密なCAE手法と実験によるベストプラクティスの検証が引き続き必要になります。

CAEを学ぶには、時間、献身、徹底的な研究と実践が必要です。現在の分野の基礎となる基礎物理学を理解し、数値計算法とその限界を把握し、実際のCAEソフトウェアツールを実際に使って練習することが重要です。自動化、計算能力の向上、最新のCAEソフトウェアにおけるユーザーインターフェイスの絶え間ない改善のおかげで、忠実度の高いCAEへの障壁は、すべてのユーザーレベルでさらに減少し、結果の調査とシミュレーションに基づく意思決定に範囲が移ります。さらに、結果を判断し、CAEの結果に基づいて意味のある工学的決定を下すには、基本的な物理力学を理解することが重要です。

CAEソフトウェアは、さまざまな種類の物理学が製品設計やシステムの性能にどのように影響するかを理解または予測する必要がある場合に、幅広いエンジニアリングアプリケーションで使用されます。工業製品開発では、コンピューター支援エンジニアリングが複雑な形状のマルチフィジックス挙動をシミュレートするようになりました。これにより、企業はプロトタイプを作成する前に、製品設計を事実上完全に理解して最適化することができます。

コンピューター支援エンジニアリングが広く使用されている業界には、次のものがあります。

• 航空宇宙
• 自動車用
• 消費者向け製品
• 海洋（船の設計、推進システム、エンジン設計）
• エレクトロニクス
• エネルギー（原子力、石油・ガス、発電）
• 建築サービス
• ライフサイエンス
• ターボ機械
• スポーツ
• 構造、振動、電磁気学、音、熱、流体の流れを含むその他の一般的な用途

CADとは、コンピュータープログラムを使用して、手作業によるドラフトや製品プロトタイプの代わりに、物理オブジェクトの2次元または3次元（2Dまたは3D）のグラフィカル表現を作成、変更、分析、および文書化することです。CADは部品や製品の形状だけに焦点を当てています。

コンピューター支援エンジニアリングは、実際には開発プロセスの次のステップであり、エンジニアはCADで定義された部品または製品をシミュレートして、設計が要件を満たすように期待どおりに機能するかどうかを理解することができます。CADデータはCAEプロセスに供給されます。そこでは、CAEツールを使用するエンジニアがCADで定義された形状に基づいてシミュレーションモデルを作成します。シミュレーションの結果から、設計が要件を満たしているのか、失敗しているのかをエンジニアに知らせ、パフォーマンスを向上させるために設計を変更するためのアイデアを思いつきます。

CADとCAEは反復的なプロセスです。これにより、エンジニアリングチームは、実際のプロトタイプを構築することに依存する物理的な試験方法よりも短時間で、革新的な新製品をより迅速に開発できます。