製造業において、製品開発のスピードと品質を向上させる手法の一つに「モデルベース開発（MBD）」があります。従来の開発プロセスと異なり、モデルを活用してシミュレーションや検証を行うことで、設計の早い段階から問題を発見しやすくなります。しかし、具体的にどのようなメリットがあるのか、導入のポイントは何なのか、まだ理解が十分でない方も多いのではないでしょうか。
本記事では、モデルベース開発の基本を解説しながら、製造現場で取り入れるメリットについて詳しくご紹介します。
モデルベース開発（MBD）とは？
モデルベース開発（Model-Based Development、MBD）とは、システムや製品の開発において、数式やシミュレーションモデルを活用しながら設計・検証を進める手法です。従来の開発では、仕様書を基に設計・試作・テストを繰り返していましたが、MBDではコンピューター上でモデルを作成し、その動作をシミュレーションすることで、早期に設計上の課題を発見できます。
MBDでは、主に以下のような流れで開発が進められます。
- システム設計
- 開発する製品やシステムの全体像をモデル化し、シミュレーション可能な形にする。
- シミュレーションと検証
- 作成したモデルを用いて、動作や性能を評価。問題があれば修正を繰り返す。
- コード生成と実装
- シミュレーションで最適化されたモデルから自動でコードを生成し、ハードウェアに実装。
- 実機テストとフィードバック
- 実際の機器で動作を確認し、モデルへフィードバックを反映。
このように、開発の初期段階からシミュレーションを活用することで、試作や修正にかかる工数を削減できるのが特徴です。
製造現場でMBDを導入するメリット
1. 開発期間の短縮
MBDを導入すると、設計段階でシミュレーションを活用するため、試作と検証の回数を大幅に削減できます。従来の方法では、試作品を製造しテストを行うまでに時間がかかる一方、MBDでは仮想環境で問題点を洗い出せるため、開発のスピードが向上します。
2. 品質の向上
シミュレーションにより、設計の初期段階から問題を可視化しやすくなるため、製品の品質向上につながります。特に、自動車や産業機器などの複雑なシステムでは、後から不具合を修正するのが難しく、早い段階で課題を解決することが重要です。
3. コスト削減
試作回数の削減や設計の最適化により、開発コストを抑えられるのも大きなメリットです。また、MBDでは一度作成したモデルを再利用できるため、似たような製品を開発する際に効率よく活用できます。
4. 仕様変更への柔軟な対応
市場の変化に応じて仕様変更が求められることは珍しくありません。MBDを活用すれば、シミュレーション環境で容易に変更を加えられるため、設計変更にも迅速に対応できます。
5. 開発チーム間の連携強化
MBDでは、モデルを用いた共通の設計基盤があるため、機械設計・電気設計・ソフトウェア開発などの異なるチーム間での情報共有がスムーズになります。設計意図が明確になり、コミュニケーションの齟齬を防ぐことができます。
MBD導入の際の課題と対策
MBDのメリットは多いですが、導入にはいくつかの課題もあります。
1. 導入コストとスキル習得
MBDを導入するには、シミュレーションツールやソフトウェアの導入が必要であり、初期投資が発生します。また、MBDを扱える人材の育成も重要なポイントです。社内研修や外部講習を活用しながら、開発チーム全体のスキル向上を図ることが求められます。
2. 既存の開発プロセスとの整合性
従来の開発手法からMBDに移行する際、プロセスの見直しが必要になることがあります。特に、既存の試作・検証フローとMBDの活用範囲を明確にすることが重要です。段階的な導入を進めることで、スムーズな移行が可能になります。
3. モデルの精度管理
MBDの効果を最大化するには、モデルの精度が鍵を握ります。不完全なモデルでは正確なシミュレーションができず、実機との差が生じる可能性があります。実測データを活用しながら、継続的にモデルの精度を向上させる仕組みを整えることが大切です。
まとめ
モデルベース開発（MBD）は、製造現場において開発スピードの向上、品質改善、コスト削減など多くのメリットをもたらします。特に、自動車や産業機器といった高度なシステム開発においては、その有用性がますます高まっています。
しかし、導入には初期投資やスキル習得といった課題も伴うため、適切な計画のもとで進めることが重要です。段階的に導入し、シミュレーションの活用範囲を広げながら、自社の開発プロセスに適した形に最適化していくことが求められます。
これからの製造業では、MBDを活用した効率的な開発が標準になる可能性が高いでしょう。今のうちに基本を押さえ、自社での活用方法を検討してみてはいかがでしょうか。