【特別企画】

正確かつスムーズに航空機を開発するために――電気設計と機械設計の協調設計を加速させる方法とは?

[2020/06/22 09:00] ブックマーク ブックマーク

「電気設計と機械設計の連携で、プログラムのリスクを低減」

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新しい民間航空機が航行を開始するまでにかかる開発費用は、数千億円にのぼる。開発に要する期間は10年にも及び、電気設計者と機械設計者は、数あるクリティカルなシステムを制御、相互接続するという複雑な作業に、長い期間臨まねばならない。ここで設計者の頭を悩ませるのが、完成までの道のりが険しい作業でありながらも厳しいスケジュールを順守せねばならないことだ。後述する理由から、検出漏れのエラーに伴う開発工程の手戻り、機体の納入遅れといったことは、航空機開発にあたっては許されない。

航空機の電気/機械設計がかつてないほど複雑化しているなか、厳しいスケジュール通りに正しい設計を進めるにはどうすれば良いのか。本稿ではシーメンスデジタルインダストリーズソフトウェアの提供するホワイトペーパー「電気設計と機械設計の連携で、プログラムのリスクを低減」から、今述べた課題に対する一つの解を提示する。

ホワイトペーパー「電気設計と機械設計の連携で、プログラムのリスクを低減」
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開発工程の手戻りは許されない

設計したワイヤーの長さ、バンドル間隔がほんのわずかずれたためにワイヤーハーネスを正しく配線できない、――こういった開発段階の問題は、膨大な超過コストを発生させる。しかし、超過コストを製造段階で回収することは、航空機メーカーにとって不可能に近い。何百万台を製造する自動車メーカーならば量産によりエンジニアリング・コストを償却できるだろう。しかし、航空機はそうではない。航空機メーカーが製造する同型機はせいぜい数千にすぎず、開発段階に生じた超過コストを吸収する余地がほとんどないのだ。

問題はコストだけに留まらない。万が一にも機体の納入が遅れた場合、メーカーの評判を大きく傷つけることとなるだろう。

この事実は、”開発をスムーズに進めなければならない” という多大なプレッシャーとして、電気設計者、機械設計者の背にのしかかってくる。そして厄介なことに、プレッシャーは、初期生産の前に設計を追加で解析・検証するという余力を奪っていく。余力の有無に関わらず正しい設計が進められる環境をつくらなければ、見つけにくいエラーの検出漏れが生じ、結果、深刻な問題が発生しかねない。

電気設計者と機械設計者の間にある壁と、協調設計という解決策

正確な設計を進められる環境づくりが必要だが、そもそも開発工程にはどんな “エラーを発生させやすくする要因” が潜んでいるのか。様々あるがとりわけ注視すべきは、電気設計者と機械設計者の間にある壁だ。

通常、両者はまったく異なるツールと専門用語を使い、離れた場所で作業している。MCAD (Machine Computer-Aided Design) とECAD (Electrical Computer-Aided Design)とでは同じオブジェクト構造であっても別々の方法で表現されるため、どうしても協調設計の取り組みが限定的となる。

航空機開発では、トレードオフや変更依頼が何千も発生するものだ。このすべてが、ケーブル長、ケーブル種類、物理的な配線場所に影響を与える。機械設計者はバンドルの物理構造に基づいて曲げ半径を拘束条件に指定しなければならないし、電気設計者はその条件に応じてハーネスを組み立てるフォームボードを作成する必要がある。何千と繰り返されるこうした作業にあたっては、先ほど触れた壁が、エラーを引き起こす大きなボトルネックになる。

電気系エンジニアと機械系エンジニアの間に立ちはだかる壁

電気系エンジニアと機械系エンジニアの間に立ちはだかる壁こそが、協調設計の阻害要因といえる。

MCADツールで加えた変更箇所を電気設計者が確認しやすい形式で表示する、そんな仕組みが、協調設計の推進には必要

MCADツールで加えた変更箇所を電気設計者が確認しやすい形式で表示する、そんな仕組みが、協調設計の推進には必要。

協調設計の推進には、設計プロセス全体を通じてMCAD、ECADの設計データを差分交換する仕組みが必要だ。設計のそれぞれの段階において、電気設計と機械設計、両分野の情報を同期させる。双方の設計者の間の意思疎通を可能にする。これにより協調設計が推進され、設計エラーの削減や生産性向上といった成果が得られる。

ホワイトペーパーでは、各設計者が慣れ親しんだ設計環境にいながらも設計の互換性を確保できる仕組みについて、その詳細を説明している。厳しいスケジュールに沿いながら正しい設計を進めていくために、ぜひPDFを参照してほしい。

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シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェア提供
電気設計と機械設計の連携で、プログラムのリスクを低減

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