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株式会社シムサイド

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設計実務を支援する最適化システムです。
多変量(多変数)の設計変数と実規模のメッシュ数のFEA,CFDを用いたCAEのパラメータの最適化を主目的としたソフトウェアです。
解適合型の応答曲面法とニューラルネット法を用いて,大域解の迅速な把握と極値検索の高速化を行い,多峰性の問題の解決を図っています。

関連資料をアップロードしました

• 2008年11月 : 体験版モジュール IOSO-NS 提供開始
• 2008年08月 : IOSO-NM, version 1.1 日本国内向けリリース

最適化のフローとCAEソルバ連携の例：

• 【CFD → 『流速場、温度場の評価』 → 『流力係数、熱伝達係数の評価』 】
• ⇒ 変更【境界条件、物性値、形状、格子】


• 【CFD → 『圧力を応力解析コードへ載荷』 → 『FEM(応力･変位の評価)』 】
• ⇒ 変更【境界条件、物性値、形状、格子】


• 【FEM → 『応力･変位の評価』】
• ⇒ 変更【物性値、形状、格子】

IOSO-NM

多目的関数に対応（日本国内向けリリース）

IOSO-LM

多目的関数、多重レベル解析に対応

IOSO-PM

多目的関数、並列計算に対応

IOSO-NS

単目的関数に対応

• CFDソルバとの連携実績
  • CFD-ACE+, CFX, TaskFlow, Fluent, StarCD, Cfdesign, NUMECA(FINE/Design3D) 等


• FEMソルバとの連携実績
  • ANSYS, NASTRAN, ABAQUS 等


• Pre/Post プロセッサとの連携実績
  • Pro/E, PATRAN


• 一般的な対応
  • インタフェイス ： テキストファイルでI/O（設計変数と目的関数）を媒介
  • 目的関数、制約条件 ： FORTRAN, 又はC/C++によるuser program






• アプリケーション･ソフトに対するI/Oインタフェイスの例
  IOSO の GUI（CFD-ACE+ と連携した例）

• 簡易モデル（近似モデル）⇔ 詳細モデル:
  • 【LFM】 ： low fidelity models,
  • 【MFM】 ： moderate fidelity models,
  • 【HFM】 ： high fidelity models
  の３レベルまで対応。



• 例：２Ｄ ⇔ ２Ｄ軸対称モデル ⇔ ３Ｄ
• 3D の FEA、CFD の計算は負荷が大きい。
  大域解を把握する段階で 2D 近似モデルで候補を絞り込み、詳細モデルで精査する。

多目的関数のトレードオフを検討する場合、既往理論には、

• 複数の目的関数に重みを付けて、単一目的関数問題に帰結する方法
• 制約領域を順次移動する方法

が有る。

IOSO が採用したニューラルネット法は学習推論の過程で設計変数のサンプリングと結合、 世代交代を行いながらデータ構造を進化させる。 また、応答曲面法では着目点の周辺の許容域を補間探索する事は容易である。 従って、IOSO-NM が複数の目的関数を同時に探索する事は、決定論の手法ほどには困難ではない。

IOSO-NM の利点は下記である。

• パレート面が単調な凸関数である必要はない
• パレート面が可微分である必要はない
• 非許容域（infeasible point）を含んでも良い

パレート解集合の例（凸曲面の例）

マルチレベル法とパレート解集合（凹曲面の例）

応答曲面作成のニューラルネット法：

• MLP法（Multi Layer Perceptron nets）、又は
• RBF法（Radial Basis Function nets ）を採用

応答曲面の例 連続関数は当然として、勾配を定義できない微分不可の関数であっても良い。

ガスタービン･ブレードの空冷ダクトの形状最適化：
[1] 概念図:

[2] 設計パラメータ：
(2-1)サーペンタインの間隔とエルボ部の曲率半径

エルボ部曲率変化の例

[3]目的関数と制約条件：
(3-1) 第１主応力の偏差の総和を最小化（応力分布の均一化）
(3-2) 第１主応力を降伏応力以下に（不等式型制約条件）
(3-3) 温度ピーク値を許容温度以下に（不等式型制約条件）

[4]最適化の結果：
(4-1) サーペンタインの幾何形状：

(4-2) 温度分布：


【引用文献】：
(1)PARALLEL THERMOELASTIC OPTIMIZATION OF 3-D SERPENTINE COOLING PASSAGES IN TURBINE BLADES
(Proceedings of Turbo Expo 2003 ASME Turbo Expo Atlanta, Georgia, June 16-19, 2003)
http://www.iosotech.com/text/ASME2003-38180.pdf

• Prof.Egorov (宇宙･航空機器の研究者) が率いる SIGMA Technology社
  (本社：モスクワ市、ロシア連邦)
  25年以上の開発歴。
  URL　　　http://www.iosotech.com/index.htm
  
• 外部組織との連携：

• GUI (local host上) ： Windows XP（SP2）
  XP(64)、Vista、Vista(64)に関しては、弊社へお問い合わせ下さい）
• 目的関数の実行 ： Windows (local hostと異なるPC/WSでも良い)、又はLinux（並列計算、及びシリアル・モードを含む）。
• その他 ： Microsoft .Net Framework 1.1のインストールが必要。
  （ver-2、ver-3には対応していない：2008年8月現在）

ジョブ実行フローの概念図
Windows 環境の PC/WS 上の GUI から LAN 上の PC/WS にジョブ投入。
目的関数の実行は GUI 上で、path と batch command を指定（*.bat、又は *.exe）。

[1] IOSO-NM、ver1.1：

• 設計変数 ： 100
• 目的関数 ： 20組
• 制約条件 ： 100

アカデミック・ユーザ様には IOSO-NS（単目的関数用モジュール）の体験版を提供いたします。

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技術資料

• 2009年06月：ダウンロード資料追加
• 2008年11月：IOSO-NS お申し込みフォーム公開
• 2008年08月：IOSO-NM, v1.1 記事開示