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title: SimulationX製品情報
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ニュートンワークス株式会社

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### SimulationX製品情報

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3. SimulationX製品情報

 概要

 モデリング機能

 ライブラリ機能

 解析機能

 結果表示

 ツール連携／カスタマイズ

##### **◎ SimulationX のソリューション**

現代のモノづくりにおいて、制御とメカが高度に融合するメカトロニクス開発は避けて通れません。ニュートンワークスは多くの設計現場の声を通じ、エンジニアの創造力を上流工程からシステムレベルで検証する、新たな設計アプローチの必要性を確信しました。SimulationXは、構想設計からHILS、キャリブレーションに至るまでをシームレスに繋ぎ、機能評価のみならず性能チューニングまで一貫した支援を実現します。私たちは製品全体を鳥瞰し、本質的な課題を浮き彫りにする設計検討手法である『1DCAE』を実現するツールとしてSimulationXをご提供します。

 

##### **◎ 1Dシミュレーションと3Dシミュレーション**

形状ベースで詳細な挙動を可視化する3次元（3D）シミュレーションに対し、部品ごとの特性を要素として定義し、それらの接続によってシステム全体の挙動を解き明かすのが「1次元（1D）シミュレーション」です。  
現在、日本の製造現場では、デジタルツインの構築や開発期間の短縮が喫緊の課題となっています。1Dシミュレーションは、複数の物理領域（マルチドメイン）と制御ロジックを統合したシステムレベルでの検証を可能にする手法として、改めて大きな注目を集めています。  
SimulationXは、この1D要素を軸に、2次元・3次元要素とも柔軟に連携が可能です。製品レベルでの「機能・性能・信頼性」という重要な設計因子を、構想段階から高度に検討することができます。国内外の活用事例も豊富で、車両の駆動系システムモデルをはじめ、油圧制御で多機能化が進む建設機械、さらには複雑な遊星ギア機構を組み込んだ精密機器や産業用ロボットなど、実用性の高い事例が数多く報告されています。  
当社主催のユーザー会では、日本国内の自動車、航空宇宙、建設機械、重電・重工、FA・ロボット、精密機器といった多岐にわたる産業の方々より、最新の知見や革新的な事例が毎年発表されています。

 

##### **◎ ライブラリ**

SimulationXは、物理ドメイン別、および業務ドメイン別に最適化された多彩なライブラリを提供しています。  
それぞれのライブラリは、開発元や強力なパートナーによる豊富な実務経験に基づいて作成されており、多くのノウハウと実績が凝縮されたものです。  
代表的なライブラリとして、機構系、油圧系、メカトロ系、熱流体系、空圧系などの汎用的な物理ライブラリを完備しています。それに加えて、産業に特化したアプリケーションレベルのライブラリも充実しており、車両運動の解析モデリングを行う『DrivingManeuvers』、車両走行時における燃費検討を支援する『VehicleDrives』、船舶のエネルギーマネジメントを実現する『Ship Energy Systems』を用意しています。さらに、車両等における熱マネジメントを可能にする『HVAC and Power Lite』など、実戦的な設計課題に対応するライブラリを取り揃えています。

 

##### **◎ Modelica**

欧州Modelica Associationの規定に基づく物理モデリング言語Modelicaに準拠しています。  
連立方程式を内部で自動的に解くため、値を求める手順を意識することなく式の記述だけで解析できるモデルを作成することができます。この結果、非因果なモデルを記述することができます。SimulationXではこのModelicaを標準カスタマイズツールとしてサポートし、より汎用のシステム拡張をサポートしています。

 

##### **◎ ワークフロー管理**

SVN(subversions)と連携してライブラリの変更、モデル変更の管理が可能です。  
大規模システムを手分けしてモデル化する場合に重要なバージョン管理を行うことができるようになります。

 

##### **◎ 開発元 Keysight Technologies について![simulationx-img-03](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/simulationx-img-03.png?width=291&height=274&name=simulationx-img-03.png)**

開発元のキーサイト・テクノロジー社は、電子計測ソリューションの分野で世界的に高いシェアを誇る企業です。  
同社が強みとする「電子・通信・計測」の技術にSimulationXを融合させ、実機・制御・CAEを総合的にカバーする開発環境の創出に取り組んでいます。設計早期から仮想環境と実機テストを高精度に結びつける「デジタルツインの加速」を推進し、現代の高度な製品開発を支援しています。  
[Keysight Technologies社Webサイト](https://www.keysight.com/jp/ja/products/design-engineering-software/computer-aided-engineering-software/multi-domain-system.html)

 

##### **◎ モデリングの特長**

SimulationXは、部品やアセンブリを示す要素を並べてその関係を結線していく（ダイアグラムを作成する）ことでモデルが完成します。

- 結線により相互の関係が定まり非因果の関係が完成します。
- MBSでは配置を視覚的に確認しながら調整でき、効率的なモデル作成が行えます。
- 状態遷移を表すためにState Chartを持つモデルを作成することもできます。

##### **◎ GUI**

ダイアグラムビューを中心に、ライブラリやメッセージ出力などのウィンドウが配置されています。これらの周辺のウィンドウは固定して使用することも自動で閉じる設定もでき、画面が広く有効に使用できます。  
要素の使い方を参照するためにはサンプルモデル検索機能が有効です。

![modeling-img-01・02](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/modeling-img-01%E3%83%BB02.png?width=462&height=365&name=modeling-img-01%E3%83%BB02.png)

##### **◎ MBS**

3次元モデル作成では、形状を画面で確認しながら進めることが可能です。

 ![modeling-img-03](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/modeling-img-03.png?width=349&height=205&name=modeling-img-03.png)

##### **◎ 状態遷移**

専用エディターを用いて状態遷移を作成し、SimulationXの中で制御モデルを用意に作成することが可能です。

 ![modeling-img-05](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/modeling-img-05.png?width=431&height=356&name=modeling-img-05.png)

 

##### **◎ ライブラリの特長**

計算効率が高く、エンジニアがすぐに設計に取り掛かることができる各種のライブラリを取り揃えています。これらのライブラリやユーザ独自で開発したライブラリを組合せ、システムモデルを組み上げていきます。

##### **◎ 信号系ライブラリ**

信号処理を行うための要素群です。  
各種信号発生、積分などの信号処理を行います。SimulationXの信号要素パラメータや、出力信号に単位系の付与ができます。単位変換などを気にせずにモデルを作成していくことができます。

##### **◎ 機械系ライブラリ**

機構の動作を計算させるための要素が各種用意されています。

- 1D並進/回転  
  もっともベーシックな要素群です。マス・バネ・ダンパーと言った要素を中心に用意しています。  
  さらに摩擦やエンドストップなどのモデルが複雑な非線形問題解決に活用されています。
- 2D  
  平面内の動きを模擬する際に有効な要素群です。
- MBS  
  立体的な動きを模擬するための要素群です。
- Power Transmission  
  各次元の要素の動作をより現実の機器に近いレベルで落とし込んだ要素群です。  
  弾性まで考慮した歯車やボールねじ要素などがあります。

##### **◎ 熱流体系ライブラリ**

構造物の熱伝播や液体・油圧、気体・空気圧、相変化・冷媒などの要素群です。

- 熱（Thermics）  
  熱を扱う基本的な要素群です。熱伝導、熱容量などの要素に加えて水平・垂直、自然・強制を考慮した対流要素、輻射要素などが用意されています。
- 液体・油圧、気体・空気圧  
  流体を扱う要素群は液体、気体の２つに大別されています。それぞれ油圧（液圧）と空気圧（気体圧）を用いるアクチュエータ系要素を含んでいます。
- 相変化流体（ThermoFluidics）  
  相変化を伴う流体を扱う要素群です。エアコンなどの冷凍回路などに使用することができます。

##### **◎ 電気回路・磁気回路・電磁アクチュエータ系ライブラリ**

電気回路や磁気回路などのモデルを作成するためのライブラリです。モータなどのアクチュエータでは、電磁気力を運動 に変換し、電気系と機械系の橋渡しをします。もちろんメカから与えられたトルクでモータは発電を行うことが可能です。

- 電気回路  
  基本的なアナログ回路を作成するための要素群です。
- 磁気回路  
  磁気回路をモデル化する際に使用します。  
  モータの基本的な動作やソレノイドバルブなどはこれらの要素群を用いて作成します。
- 電磁アクチュエータと駆動回路  
  各種モータとその駆動回路をまとめた要素群です。
- JMAG RT  
  JMAG RTで作成されたRTTファイルを読込み、より具体的な特性で運転するシミュレーションに使用します。

【ライブラリ例】![library-img-00](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/library-img-00.png?width=547&height=287&name=library-img-00.png)

 

##### **◎ 解析機能の特長**

システム動作検証に必須の常計算に加えて、周波数領域での計算や故障率計算を行うためのモジュールが用意されています。

 

##### **◎ 非定常計算機能**

SimulationXの非定常ソルバーは、インタープリター型とコンパイラ型が用意されています。動作確認にはインタープリター型を、高速演算にはコンパイラ型を、と使い分けることができます。  
実時間連動モードに設定すると、対話型の操作でモデルを操作することが可能になります。

![analysis-img-01](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/analysis-img-01.png?width=338&height=202&name=analysis-img-01.png)

##### **◎ 振動解析機能**

非定常解析機能に加えて、固有値計算など振動解析に役立つ解析機能が用意されています。

- 固有値解析（Natural Frequency And Mode Shape）  
  モデルの固有値や固有ベクトルを求めることが可能です。  
  モデルの中で、支配的な周波数を確認するのにも役に立ちます。
- 入出力（Input Output Analysis）  
  任意の状態での入力と出力の関係を求めることが可能です。  
  システムとしての状態空間モデルを作成することも可能です。
- 回転次数比解析（Order Analysis）  
  入力角速度と振動の関係を次数比の形で表示することが可能です。
- 非線形定常解析（Steady State Analysis）  
  非線形性を持つ現象の周波数特性は、周波数を上昇させる場合と下降させる場合で異なる特性を持ちます。  
  この機能では、その特性を求めることが可能です。

 ![analysis-img-02・03・04・05](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/analysis-img-02%E3%83%BB03%E3%83%BB04%E3%83%BB05.png?width=737&height=476&name=analysis-img-02%E3%83%BB03%E3%83%BB04%E3%83%BB05.png)

##### **◎ 設計値変更計算（Variant Wizard）**

複数パラメータを自動的に振り分け計算する機能です。繰返し計算やパラメータ変更の影響を確認できます。

 ![analysis-img-06](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/analysis-img-06.png?width=560&height=442&name=analysis-img-06.png)

##### **◎ FTA-Safety Designer**

各エレメントに故障率・故障伝播を設定することで、システム全体のFault Treeと故障率の対応表を作成します。  
英国Hull大学のHiP-HOPSをソルバーに用いています。

![analysis-img-08](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/analysis-img-08.png?width=506&height=418&name=analysis-img-08.png)

 

##### **◎ 結果表示の特長**

SimulationXの計算結果は、グラフや、MBSアニメーションとして画面に表示することが可能です。また作成したモデルダイアグラム上表示機能を持つ部品があれば、色やバーの大きさで視覚的に確認することも可能です。

 

##### **◎ グラフ機能**

プロパティパネルの中からグラフ化したい結果を残します。観測用の要素追加は不要です。また必要な結果だけを残す ことができるので、大規模モデルや長時間の計算に向いています。

- グラフ  
  いつでも結果毎に他のウィンドウに重ね合わせることが可能です。  
  また重ねたものを分離することも可能です。
- フリーズ  
  パラメータによる結果比較を行うために、一時的に結果を残すことが可能です。
- 結果単位  
  単位のある結果では、いつでも単位を切り替えて表示を切り替えることが可能です。
- 演算機能  
  結果同士の加減乗算が可能です。
- FFT  
  時刻歴の結果をいつでもFFTすることが可能です。ウィンドウを設定することも可能です。

 ![output-img-01・02](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/output-img-01%E3%83%BB02.png?width=716&height=402&name=output-img-01%E3%83%BB02.png)

##### **◎ ダイアグラム上の表示**

結果はグラフとしてだけではなく、ダイアグラム上にメータなどを設け表示させることも可能です。表示させる時刻を選ぶと、その時刻の値を表示します。

 ![output-img-03](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/output-img-03.png?width=640&height=228&name=output-img-03.png)

##### **◎ サンキーダイアグラム**

エネルギーの割合などを示す際に使用します。割合の時刻毎の変わり方を視覚的に把握するのに役立ちます。

![output-img-04](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/output-img-04.png?width=584&height=437&name=output-img-04.png)

##### **◎ MBS**

MBSの結果はアニメーションとして表示可能です。さらにその場で動画ファイルにセーブできるので、結果を容易に分析できます。視点を設定する要素「カメラ」を用いることで、臨場感のある動画が作成できます。

 

##### **◎ ツール連携の特長**

SimulationXは、欧州Modelisarプロジェクトで規定された、最新の接続規格FMIに対応しています。  
このほか、制御開発で代表的に使用されているSimulink(R)や各種HILSへの書き出し、CAD形状の取り込み、ツール間の通信によるCo-Simulationなどにも対応しています。

 

##### **◎ FMI**

欧州Modelisarで制定されたFMI規格に対応しています。  
FMIの互換性チェックもすでに行われており、作成・取り込みの双方においてME（ModelExchange規格、ソルバー外付け）、CS（Co-Simulation規格、ソルバー内蔵）の双方が利用できます。作成ツールとしてでなく、統合ツールとしても威力を発揮します。

 

##### **◎ Simulink**

- Co-Simulation  
  後述のTCP/IP方式を用いてSimulinkとSimulationXを通信させながら計算させることが可能です。
- Cコード出力  
  後述のCコード出力を用いてSimulink用にS-Functionを作成することが可能です。

 

##### **◎ 通信による連携**

- TCP/IP  
  Simulink、VehicleSimとのインターフェースが用意されています。異なるPC間での実行も可能です。
- COM Interface  
  Microsoft WindowsのCOM機能を用いることができます。  
  VBScriptや、JScriｐｔの利用が可能です。CやC++などのアプリケーションとも接続可能です。

  ![cooperation-img-01](https://space.newtonworks.co.jp/hs-fs/hubfs/Products_SimulationX/cooperation-img-01.png?width=500&height=230&name=cooperation-img-01.png)

##### **◎ CADデータ読込**

MBSで機構計算などを行う場合、開発者に具体的なイメージを持たせるためCADデータを取り込むことが可能です。CATIA、Creo Parametric、Autodesk Inventor、SolidWorksに対応しています。

 

##### **◎ Officeツールとの連携**

Microsoft Excel、Word、PowerPointへのアドインが用意されています。  
特にExcelとは密接な結合が可能です。モデル情報のダウンロード・アップロード、結果のダウンロードなど、使い慣れたExcelの機能を、あたかもSimulationXの機能の一つとして使うことが可能です。

 

##### **◎ マクロ**

マクロ機能を用いてSimulationXの操作内容を記録することが可能です。繰り返す操作などを自動化するのに有効です。

 

##### **◎ DB連携**

決められたパラメータの組合せを外部データとして登録して置き、その組合せを選択してモデルを作成することが可能です。市販品部品などのデータを登録して取り扱うのに便利な機能です。

 

##### **◎ Type Designer**

独自の要素を作成する場合、対話型ツールType Designer用いて作成することが可能です。

- Compound  
  既存の要素を組み合わせて要素を作成する方法です。
- Extension  
  既存のエレメントにポート等の追加ができます。  
  下図の例では、Springエレメントに入力ポートを追加し、curveエレメント等と接続できるようにしたエレメントです。
- New Element  
  Modelica言語で記述することが可能です。手順的な式だけではなく、方程式を記述するだけです。  
  パスワード、暗号化などでIPを公開せずに受け渡しが可能です。

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