先進的な企業がインダストリー4.0のプロセスを取り入れるなか、エンジニアは競争力を保ちながら、顧客や規制当局（米国防総省、米国エネルギー省、FAA、FDAなど）からのますます厳しい要求に応えるために、設計・試験・製造でのデータの使い方を急いで変えていかなければなりません。インダストリー4.0を導入すれば、企業はより速く動き、設計の手戻りを減らし、新製品の市場投入までの時間を短くできます。こうしたデジタルトランスフォーメーションは、シミュレーションへの依存が高まること、物理試験がより複雑で綿密になること、3Dプリンティングのような最先端の製造技術を採り入れること、そしてデジタルツインやデジタルスレッドを使うことを意味します。
こうした変化は、絶えず情報を生み出し集めることで、エンジニアリングを大きく変えると期待されています。しかし、データを得るのは、その意味を理解するための第一歩にすぎません。製品ライフサイクル全体（設計、製造、運用・保守など）を通じてデータを読み解くには、より大きなデータセットを扱い、より多くの入力因子を解析し、性質の大きく異なる情報源からのデータを組み合わせる必要があります。こうした課題は、エンジニアリング解析の規模と複雑さが増すほど大きくなり、手元にあるデータをエンジニアリングチームが十分に活かせない原因にもなります。単一の部品やサブシステムを扱う場合でも、エンジニアリングの用途の規模と性質に合わせて作られた、強力な機械学習と解析のツールが必要なことはすぐに明らかになります。
SmartUQは、あるジェットエンジンメーカーの大規模な不確かさの定量化（UQ）の課題を解決するために、ゼロから開発されました。それまでのツールでは、そのメーカーのデータの複雑さ、規模、高次元性に対応できなかったからです。UQの基礎技術と、SmartUQの高度な統計・機械学習アルゴリズムをもとに、業界のさまざまな難題を解決できる包括的なエンジニアリング解析ツールを作り上げました。以来、SmartUQは医療機器から大型エンジンまで幅広い業界で使われています。ツールの開発と拡張は、試験やシミュレーションの効率、速さ、精度を高めたいというお客様の課題に応える形で進めてきました。
現代のエンジニアリングの用途に合わせた設計
デスクトップPCでも高い性能
従来のツールでは扱えなかった課題を解決
SmartUQのワークフローで、最初から最後まで一貫して解析できる
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初期設計からテレメトリーデータの解析まで、SmartUQはフォーチュン500のお客様が、複雑なデータやエンジニアリングの課題を解決するための時間、コスト、リスクを減らすお手伝いをしています。特定の用途に依存しないツール群なので、物理モデルやシミュレーションモデルから、デジタルツインやデジタルエンジニアリング環境のような新しい技術まで、とても複雑な課題でも解決策を見つけられます。大小さまざまな課題について、SmartUQのソフトウェアがお客様の競争力につながっている例の一部を以下に紹介します。
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SmartUQは、産業規模の不確かさの定量化（UQ）解析のための、最初の商用ソフトウェアです。現実のばらつきや確率的なふるまいを扱う問題解決を、エンジニアリングとシステム解析のワークフローに取り入れるために設計されています。SmartUQの高度な統計・機械学習アルゴリズムは現代のエンジニアリングの問題に合わせて作られており、従来の手法より大きく複雑なシステムを扱えます。これを土台に、新しいツールや高度な解析を実現してきました。いずれも、これまでは多数のシミュレーションや試験を実行し、複雑なデータを処理するコストがかかりすぎて、手が届かなかったものです。
データが複雑になる理由はいくつもあります。
こうしたデータセットは、従来のデータ解析手法では解析できないこともあれば、望ましくない結果につながることもあります。ジェットエンジンの解析のために作られたSmartUQは、大規模なデータセット、高次元のデータセット、複雑な出力を含む、複雑なデータを扱えます。
モデリングとシミュレーション、物理試験の計測機器、デジタルツインのようなデジタル計測の急速な進歩と普及によって、エンジニアは「データが豊富な」環境を手に入れました。ただし、適切に扱わなければ、その量に圧倒されかねません。SmartUQは、大規模なデータセットの計算負荷を減らす、革新的なデータ収集の仕組みを開発しました。さらに、大規模なデータセットから機械学習モデルをすばやく正確に構築できるエミュレーターも開発しています。
シミュレーション、モニタリング、試験の技術が高度になり、生み出されるデータが増えるにつれて、設計パラメータ、初期条件・境界条件、形状、サブシステム、環境変数などから、数百以上の入力を持つデータセットも出てきます。SmartUQの高度な統計・機械学習アルゴリズムは、十分な精度を保ちながら、高次元を扱うコストを減らすように開発されています。
現代のエンジニアリングの用途では、データが複数の情報源から得られるため、連続値とカテゴリ値の出力が混在していたり、時空間の応答を持っていたりします。SmartUQは、機械学習、設計探索、解析のために、さまざまな形の複雑なデータを扱えます。時空間データについては、部品が時間とともにどう変化するかを示す、動的な空間表現を返せます。エンジンの過渡応答をモデル化する関数型エミュレーターの構築から、エンジンや車両の異なる運転モードの連続値データとカテゴリデータの組み合わせまで、SmartUQにはエンジニアがすぐ使えるツールがそろっています。