高度なシステムレベルモデリング：MapleSim のご紹介

Advanced System-Level Modeling 高度なシステムレベルモデリング TM

MapleSim MapleSimTM は、開発リスクを軽減しながら、イノベーションを可能にする 高度なシステムレベルのモデリングツールです。 • 初期コンセプトの迅速な作成とテスト 設計概念のすばやいプロトタイピングとテストを可能にすることで、MapleSim は、より多くのアイデアを短時間で 試すことができます。MapleSim は、設計プロセスをすばやく軌道に乗せ、イノベーションを活性化します。 • マルチドメインシステムのモデル化環境 MapleSim は、システム全体を単一の環境内でモデル化するため、異なるドメイン間の予期せぬ相互作用から 生じる設計上の欠陥を追跡し、問題の発生を未然に防ぐことができます。 • 計算効率の高いモデル MapleSim は、xILS、コントローラ設計、結果を得るために多くのシミュレーションが必要とされる最適化、感度 解析、パラメータスイープなどに適した、忠実度が高く、計算効率の高いモデルを生成します。 システムレベルのモデ ングプロ トに MapleSim を システムレベルモデ ングは、 発時間の短 、 発 イ ルの 期 での問題の発 、全体 な 設計の に 、 ン ア ング設計プロ トにと に効果 なアプロー です。 しかし、 ン ア ングの をシステムレベルモデ ング ールに するのが しいため、 このアプロー を 用し いるす の が、 れらのメ トを でき いる では りませ 。 MapleSim を使用すると、エンジニアリングの知識の把握、保存、活用できる環境が得られます。 そのため、システムレベルのモデリングとシミュレーショ ンの恩恵を真に享受し、より良い製品を、より 速く作成することができます。

The Challenge | www.maplesoft.com 知識を捉える 課題: 熟知しているシステムをモデリングソフトウェアに 反映するのは、必ずしも簡単ではありません。 コンポーネントライブラリが、プロジェクトに対して完璧な前提 条件を持っていることはほとんどありません。忠実度が 低すぎて、捉える必要のあるダイナミクスが欠けていることも あります。また、あまりにも多くのパラメータがありすぎて、 把握していないパラメータや理解していないパラメータの値を 選択することを余儀なくされることもあります。結局は、気にも 留めていないパラメータが影響して、間違った結果が返される ことがあります。 MapleSim のソリューション: MapleSim を使うと、簡単にエンジニアリングの 知識をコンポーネントやモデルに反映できます • カスタムコンポーネントは、動作を決定する基礎となる 数式を提供または導出することで、簡単に作成できます。 • コンポーネントを支配する基本的な方程式にアクセス できるため、未知のパラメータがどのように使われている かを正確に判断できます。 • MapleSim は、すべてのパラメータに初期条件を与える よう強制せず、値が指定されていない場合に何が起こる かを明確に伝え、適切な初期値の選択に役立ちます。

知識を深める 課題: MapleSim のソリューション: 必要な分析の実行は、困難または不可能でさえ MapleSim は、標準の解析ツールと、解析をカスタマイズする あります。 ための柔軟な環境の両方を提供します。システムの動作を モデリングツールには、通常、標準の解析ツールが付属して より深く理解し、設計を改善するために、望むだけ設計を いますが、標準的な手法を超えたり、単に標準的なツールを 深く掘り下げることができます。 組み合わせ自動化させて使用したりする場合、システムに • 内蔵ツールにより、感度解析、モンテカルロシミュレーション、 対する理解を深める能力は、能力ではなくツールによって パラメータスイープ、最適化などの標準的な解析手法を 制限されていることが、よくあります。 簡単に適用できます。 • 記号的な微分、記号的な積分、次数の削減、変数の 分離、方程式の集合の解析的な解法など、複雑な 操作をボタンをクリックするだけ、または単一のコマンドで 実行することができます。 • 強力で数学を意識したプログラミング言語を使用して、 逆運動学、振動解析などのカスタマイズされた解析を 開発できます。

MapleSim | www.maplesoft.com 知識の保存 課題: MapleSim のソリューション: 最終モデルだけでなく、その背景にある前提条件が MapleSim のコンポーネントやモデルに埋め込まれた知識は、 必要です。 それが来週であろうと来年であろうと、常に他のエンジニアが エンジニアリングの設計には、ある決定の背後にある理由や、 アクセスでき、理解しやすいものとなっています。 設計の前提条件など、多くのことを考える必要があります。 • ライブラリのコンポーネントとカスタムコンポーネントすべての これらの知識は、バインダーの中に保存されていることもあれば、 定義とモデル方程式にアクセスできます。 技術者の頭の中にしか存在しないこともあります。バインダーを • コンポーネントの基礎となるコードを表示する必要がある 紛失したり、技術者がプロジェクトから離れたりすると、後任の 場合、ツールを使用して、コンポーネントを定義する要素を 技術者にはモデルだけが残され、なぜモデルがそのように 完全に表示することができます。 設計されたのかが分からなくなってしまいます。その情報が • 解析、最適化の調査、カスタムコンポーネントの定義には、 ないと、モデルを変更することは困難です。何も理解せずに 説明、画像、データファイル、および数式の導出過程を モデルを変更することは、誰も気づかないうちに基礎となる 含めることができます。その結果、最終的なパラメータ値や 前提条件の一つを無効にしてしまう可能性があり、欠陥の プロットだけでなく、コンポーネントやモデルの背後にある ある設計や誤った結果を生み出してしまうことになりかねない 考え方を常に把握することができます。 からです。 • モデル、シミュレーション結果、解析、レポート、カスタムコン ポーネントの説明、アニメーション、データファイルなどは すべて1つのプロジェクトファイルに格納されているため、 根拠がモデルから切り離されることはありません。

知識の活用 課題: モデルは多くの疑問に対する答えを提供できま すが、それらの答えにアクセスできないことはよく あります。 通常、モデリングツールの使用に精通した専門家が問題の 解決にあたる必要がありま。これは、効率良く問題を解決 することが少数の人にしかできず、残りの人はモデルから 得られたかもしれない答えなしにやみくもに作業をしてしまう 可能性があることを意味します。あるいは、シニアエンジニア は、他の人の疑問に答えることに時間を費やしているため、 モデリングに費やす時間が少なくなることを意味します。さら に、モデルに埋め込まれた答えをツールチェーンの別のツール に提供する必要がある場合が多く、知識をあるツールから 別のツールに移動させるために追加の作業が必要になる 場合があります。 MapleSim のソリューション: 組織全体に MapleSim モデルから得た解決策への手軽な アクセスを提供したい場合でも、他のツールチェーンとモデルを 統合したい場合でも、MapleSim はあなたの努力の結果に 常にアクセスできるようにします。 • MapleSim モデルについて、シンプルで使いやすいイン ターフェースを持つウェブアプリケーションを作成できる ため、組織内の人は、必要なときに必要な答えを ウェブブラウザから取得できます。 • MapleSim は、Simulink®、FMI 準拠のモデリング ツール、CAD ツールなどへの簡単な接続を提供します。 • ロイヤリティフリー、コールバックフリーのコード生成に より、モデルを他のツールにエクスポートする際にシンプル で費用対効果の高いものになります。

MapleSim | www.maplesoft.com 特徴 ブロックライブラリ • SI、US、帝国単位を含む単位への対応 MapleSim には、物理コンポーネントブロックとシグナルフローブロックの • 複数の分野にまたがる構築済みモデルのライブラリ 両方が含まれています。物理コンポーネントブロックには、多くのドメイ • リビジョン管理ツール ンの機能が含まれています。 • 受動部品、能動部品、半導体、電気機械などの電気 シミュレーション • 熱容量、熱伝導、対流、放射ブロックを含む伝熱 • スティッフ/非スティッフ/セミスティッフおよび固定/可変数値ソルバー • バネマスダンパ、ギア、クラッチ、ベアリングを含む回転・並進力学 (Rosenbrock, Cash-Karp, Runge-Kutta-Fehlberg, Implicit • 柔軟梁、剛体、拘束条件を含むマルチボディダイナミクス Euler) • 磁性材料、電磁界、永久磁石、磁場形状、センサー、漏れ磁束、 • 線形、非線形、連続時間と離散時間、SISO、MIMO、ハイブリッド 磁束管とポテンシャルソースのデータを含む磁気 システム • 境界条件、拘束条件、熱流、熱伝達、熱センサーを含む熱流体 • システム方程式をロスレスで記号的に単純化することで、効率的で 油圧シリンダ、モータ、オリフィス、非円形パイプを含む油圧機器 忠実度の高いモデルを生成• • 高指数DAEのインデックス削減法 信号ブロックには、以下のようなものがあります • ユーザーが介入しない代数ループの解析的解法 • フィルター、ディレイ、トリガーサンプラーなどの連続ブロックと離散ブ • モデル構築とシミュレーション診断のための詳細なエラー解析 ロック • シミュレーションの進行に合わせて結果を表示および中断も可能な • 論理演算子、スイッチ、多重化、分配化などの論理ブロックと構造 シミュレーション ブロック、 • 高速実行のためのコンパイルされたランタイムモード • 積分器、ゲイン、ベクトル、フィードバックなどの算術ブロック • バッチシミュレーション（バッチシミュレーションと最適化の並列実行 ブロックライブラリは、カスタムライブラリを作成して共有したり、専用の 機能を含む） アドオン製品を使ったり、サードパーティのModelicaライブラリをインポート • パラメータセット管理ツール することで拡張可能です。 • シミュレーションの一部として外部コードの呼び出しが可能 • スナップショットを取得した後にモデルが変更されても、任意の時間 ステップで実験を始められるスナップショット インターフェースとモデリング • MapleSim Explorer を使用した他のエンジニアへのシミュレーション • ドラッグ＆ドロップでブロック図を作成するモデリング環境 モデルの展開 • 物理システムに直接マップされるモデル図 • HIL（Hardware-in-the-Loop）アプリケーションを含む、高速リアル • ダイアグラムから自動的に生成され、ロスレスな記号化技術を用いて タイム実行のための効率的なモデルと最適化されたCコード生成 簡略化されたシステム方程式 • 接続アドオンを介して、MathWorks®、National Instruments™、 • ダイアグラムから自動的に生成され、ロスレスな記号化技術を用いて B&R、 dSPACE®などの一般的なプラットフォームに直接展開可能 簡略化されたシステム方程式 • 共有可能なカスタムブロックライブラリ • Modelica 3.x標準ライブラリに基づくModelicaライブラリとモデルの MapleSim アドオン製品 インポート • MapleSim Control Design Toolbox • FMI 2.0 モデルエクスチェンジとコ・シミュレーションを用いた、他のFMI • MapleSim CAD Toolbox 対応ソフトウェアで作成したモデルのインポート • MapleSim Battery Library • マスクされたサブシステムとスコープ付き変数 • MapleSim Driveline Library • 共有コンポーネントまたはサブシステムの単一インスタンスのパラメータと 初期条件の制御 • MapleSim Tire Library • モデルナビゲーションが容易な階層モデル図 • MapleSim Heat Transfer Library • コンポーネントパラメータのユーザー定義変数 • MapleSim Hydraulics Library® from Modelon • マルチボディシステムのブロック図と3次元モデルの構築 • MapleSim Pneumatics Library® from Modelon • スクリプトを使用しない数式ベースのカスタムコンポーネント • MapleSim Server • クリーンなルーティングを容易にする To/Fromブロック • MapleSim Explorer • データのインポートとエクスポート、およびルックアップテーブル • Connectivity add-ons for B&R, Simulink, FMI, and more • コンポーネントやサブシステムの元であるModelicaコードへのアクセス • MapleSim Engine Dynamics Library • よく使うブロック用のユーザー独自のお気に入りパレット

分析と文書化 • 関連するすべてのファイルを MapleSim モデルに含めることで、ドキュメント の管理と共有を容易に • モデルのシステム方程式の抽出、表示、操作 • Mapleによる解析および設計書における自然な数学表記 • パラメータの最適化とパラメータスイープ • 線形システム解析、パラメータスイープ、感度解析、モンテカルロシミュ • MapleSim Server を使用したウェブデプロイメントを含む、モデルに基づ レーションを含む周波数領域および制御解析ツール いた使いやすいカスタムアプリケーションの開発と展開 • データ生成および信号生成ツール • マルチボディシステムからの運動方程式と動的方程式の抽出、初期化 可視化 診断、モーションプロファイル、振動解析、FMU生成などの強力な • マルチボディシステムの3D可視化とアニメーション 解析ツールとユーティリティツールにポイントアンドクリックでアクセス可能 • ボールとスティックの自動レンダリング-カスタムジオメトリ（ばね、シリン • シミュレーション分析、可視化、および設計文書のためのMapleへのフ ダー、ボックス、力とトルクの矢印、パストレースを含む）とインポート ルアクセス されたSTL形状を追加して、リアルなレンダリングが可能 • カスタマイズされた解析のための数学ソルバ、構造体、可視化ツールに • 3D可視化とアニメーションの完全な再生とカメラコントロール プログラムでアクセスするためのスクリプト言語 • MapleSim の外部で表示するための 3D ビジュアライゼーションのエクス • プログラムによる分析とテストのためのMapleSimとMaple間のAPI ポート • パラメータセットの保存、モデル内のパラメータ値の置換、結果の比較 • カスタマイズ可能な2Dプロット を容易に行うためのパラメータ管理システム • 複数のY軸、位相プロット • 同一軸でのシミュレーション実行の比較、プローブ変数と非プローブ変 • 対数、半対数、直線軸のスケーリング 数の即時プロット、カスタムプロットの作成などの結果管理ツール • パン、ズーム、スケール、ポイントプローブ、プロットエクスポート • モデルにリンクされた設計ドキュメント • 複数のプロットを持つウィンドウ • あるプロットから別のプロットへのトレースのドラッグ＆ドロップ • 充実したMaple のプロットが利用可能 MapleSim は、エンジニアリングの知識を捉え、深め、保存し、活用する ことで、システムレベルのモデリングプロジェクトを成功させることができます。 Visit www.maplesim.com for product information, application stories, demo videos, a demo gallery, and more. www.maplesoft.com | info@maplesoft.com • Toll-free: (US & Canada) 1-800-267-6583 | 日本: 03-5545-3030 © Maplesoft, a division of Waterloo Maple Inc., 2018. Maplesoft, Maple, and MapleSim are trademarks of Waterloo Maple Inc. Modelica is a registered trademark of the Modelica Association. Simulink and MathWorks are registered trademarks of The MathWorks, Inc. Hydraulics Library and Pneumatics Library are registered trademarks of Modelon AB. National Instruments is a trademark of National Instruments. dSPACE is a registered trademark of dSPACE GmbH. All other trademarks are the property of their respective owners. A C y b e r n e t G r o u p C o m p a n y