日本のものづくりの発展のために。更なるシミュレーション研究を

 

 

 

 

 

はじめまして。山梨大学・工学部機械工学科教授の岡澤 重信です。私は、自動車をはじめとする輸送機械やその周辺の機械製品の開発・設計・性能評価をコンピューターシミュレーションによって計算機上で行い、これらの工業製品の企画・設計・試作・性能評価のプロセスにおける高効率化をはかる研究を行っています。

 

 

日本のものづくりは、今日に至るまで世界で高い評価を受けてきました。背景には、日本特有の勘や経験などのいわゆるアナログ的な技を重要視した製品開発がありました。その成果は奇跡的な工業製品の高品質化に結びつき、結果的に日本の高度経済成長を支えました。

 

しかしながら近年における機械製品の高度化および多様化によって、これまでのように勘や経験だけで製品開発を行うには厳しい状況になりつつあります。しかし、日本のものづくりの多くの場面においては今だに勘や経験に頼る傾向があります。

 

その結果、我々の想像をはるかに超えたペースで発展するものづくりにおいて、特にデジタル的な取り組みについては、日本の国際競争力は衰え、世界から取り残された感があります。こうした状況を打破するためにはコンピューターシミュレーションの高精度化が必要不可欠になってきます。

しかし今、私たちのコンピューターシミュレーションで取り扱うデータが膨大な量になり、既存の環境ではそのデータのやりとりを円滑に行えない、という大きな課題に直面しています。

 

そこで今回、こうしたデータを円滑にやりとりするための機器を購入するために、皆様のご寄附をいただきたいと思い、クラウドファンディングに挑戦をすることにしました。

 

日本のものづくりの未来のために。どうぞご寄附をよろしくお願いいたします。

 

 

 

当研究室では機械製品の動的・破壊・寿命予測などのコンピューターシミュレーションを行っています。コンピューターシミュレーションは、製品の高品質化、製品開発期間の短縮、実験回数削減による開発コストの削減を可能にする重要な研究で、実は私たちに身近なさまざまな製品の開発の際にも活用されています。

 

実験や理論でさえもその取り扱いが難しい現象を，コンピュータシミュレーションによって再現します。そうすることで工業製品完成までにかかるコスト削減や工程短縮が可能となります。また既に設計が決まっている工業製品の性能評価だけでなく、シミュレーションを用いて新たな機能を創生するための提案も実施します。

 

 

ここで我々が最も重要視している研究領域である自動車の衝突解析を例にとると，要求される耐衝突性能を満たすために何度も自動車構造形態を変化させての評価が必要になります。実験では多大なコストと時間を要しますが，コンピュータシミュレーションによってそれらを軽減することができます。また人間が想像できなかったような新たな構造形態をシミュレーションによって見つけ出すこともできます。

 

また、工業製品の故障など複雑挙動や破壊現象の説明が困難な場合でもシミュレーションによって解明できる場合もあります。また裁判所からの自動車事故の鑑定なども多く行っています。

 

機械部品が想定している寿命よりも短いことによって故障が報告された際に，その原因と解決策をコンピュータシミュレーションで明らかにしたことがあります。さらに寿命を伸ばすために機械部品の設計をどのように変更すべきかの提案を行い，実製品に用いられています。

 

 

 

しかし、多くのものづくり事業者はノウハウやソフトウェア的な問題からコンピューターシミュレーションを行うための環境が十分でない場合が多々あります。そこで、当研究室のシミュレーションが役立つというわけです。

 

シミュレーション技術の活用によって、研究開発にかかるコスト削減や納期短縮が期待できれば、大中小企業全般、中でも輸送機械や機械・電気部品に関連する企業のものづくりの力が向上し、さらには提案型のものづくりへの業種転換や新領域参入も視野に入れることができるようになります。

 

シミュレーションは日本のものづくりの「縁の下の力持ち」なのです。

 

 

 

 

これまで、様々な工業製品の全体構造や個々の部分について機能や性能評価を数学や力学まで落とし込んで考え、それらの挙動を支配している力学的なメカニズムを明らかにして、最適な設計指針や機能創生の提案を行ってきました。

 

私たちが主に用いているシミュレーションプログラムの基盤は「有限要素法」といい、物理現象を支配している連続的な偏微分方程式を空間的および時間的に離散化して解いています。大規模解析においても短時間で対応できるように時間積分や応力積分さらには超並列化に工夫をしており、常にリアルタイムなシミュレーションが可能になることが大きな特徴です。

 

理論や実験での再現が複雑な力学現象をコンピューターシミュレーションによって明らかにし、その検討結果を新たなモノづくりに活かす、そんな使命を持って研究に勤しんでいます。

 

今回、皆様にご寄附をお願いするネットワーク機器により多くのデータを円滑に扱うことができれば、コンピュータシミュレーションの高精度化が可能になり、より現実的なシミュレーションに近づけることができます。

 

シミュレーションでは，計算対象をメッシュで細かく区切る必要があります。メッシュが細かくなればなるほどより実現象に近いリアルな計算結果を得ることができます。ただメッシュを細かくした場合の計算データはその容量が大きくなるため、それらのパラメトリックな計算を実施するためにはそのデータを効率よくやりとりする必要があります。また多くの計算結果を保存して活用することで、今後その重要性が増すと考えられるデータサイエンスや機械学習との融合も視野に入れることができます。

 

 

 

 

 

これまでの経験や勘に頼っていたモノづくりをコンピューターシミュレーションによる解析・予測を基盤とした予測的アプローチへと変革することができれば、日本のモノづくりの新たな展開が生まれ、機械製品のコストの削減さらには国際競争力の向上も期待できます。

 

今後はAI（人工知能）などといった新しいデジタル技術が生まれ、ものづくりの変化も求められていくでしょう。ますます経験や勘では対処しきれない時代に突入しようとしています。そんな状況の変化に遅れることなく、日本のものづくりがさらなる発展を遂げていくためには、このコンピューターシミュレーションの高精度化が必要不可欠です。

 

みなさんのご寄附が明日の日本のものづくりを変える力となります。ぜひご寄附をよろしくお願いいたします。

 

 

 

 

山梨大学へのご寄附については、税制上の優遇措置が受けられます。
 

＜個人の皆様＞

■所得税（所得控除）
寄附金額が年間2,000円を超える分について、所得控除を受けることができます。

 

　寄附金額 - 2,000円 = 所得控除額

　(控除対象となる寄附金の上限額は、当該年分の総所得金額の40％です)

 

■住民税
本学を「寄附金税額控除対象法人等」として指定している都道府県・市区町村にお住まいの寄附者の皆様は、所得控除に加えて、翌年の個人住民税が軽減されます。控除対象の地方自治体については、以下の通りです。

 

【山梨大学への寄附金を条例で指定している自治体】

・山梨県

・甲府市、富士吉田市、都留市、山梨市、大月市、韮崎市、南アルプス市、北杜市、甲斐市、笛吹市、上野原市、甲州市、中央市、市川三郷町、早川町、身延町、南部町、富士川町、昭和町、道志村、西桂町、忍野村、山中湖村、鳴沢村、富士河口湖町、小菅村、丹波山村

 

なお、この制度は都道府県・市町村がそれぞれの条例で寄付控除の対象を指定するものですので、詳細については、お住まいの都道府県市町村に直接お問合せください。

 

　(寄附金額 - 2,000円) × 4～10％ = 住民税控除額

 （控除対象となる寄附金の上限額は、当該年分の総所得金額の30％です)

 

　※上記の計算式の4～10％について
　・都道府県が指定した寄附金は4％
　・市区町村が指定した寄附金は6％

　　（都道府県と市区町村双方が指定した寄附金の場合は10％）

 

＜法人様＞

　寄附金の全額を損金算入することができます。

 

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※2021年07月31日(土)までに、実行者である山梨大学工学部機械工学科・教授の岡澤重信が『日本のものづくりの発展のために。更なるシミュレーション研究を』のためのネットワーク機器を購入したことを以ってプロジェクトを終了とする。
※本プロジェクトのリターンのうち、[リターン名]に関する条件の詳細については、リンク先（https://readyfor.jp/terms_of_service#appendix）の「リターンに関するご留意事項」をご確認ください