バーチャルエンジニアリング - 百科事典
バーチャルエンジニアリング（VE）は、幾何モデルや分析、シミュレーション、最適化、意思決定ツールなどの関連するエンジニアリングツールを、多分野の協力による製品開発を促進するコンピュータ生成環境に統合することを意味します。バーチャルエンジニアリングは、ソフトウェアエンジニアリングと共通する多くの特性を持ち、異なる実装方法により多くの異なる結果を得ることができます。
概要
= 概念 =
バーチャルエンジニアリング環境は、ユーザーセンター型の第一人称の視点を提供し、ユーザーが自然にエンジニアリングシステムと対話できるようにし、幅広いアクセス可能なツールをユーザーに提供します。これは、実際のシステムの幾何学、物理学、および量的または質的データを含むエンジニアリングモデルが必要です。ユーザーは、オペレーションシステムを通じて歩き回り、その動作やデザイン、運用、または他のエンジニアリング修正に対する反応を観察できるべきです。バーチャル環境内での対話は、ユーザーの技術的な背景と専門知識に適した簡単に理解できるインターフェースを提供し、ユーザーがシステムの動作について予期せぬが重要な詳細を探索し、発見できるようにする必要があります。同様に、エンジニアリングツールとソフトウェアは自然に環境に組み込まれ、ユーザーが現在のエンジニアリング問題に集中できるようにする必要があります。バーチャルエンジニアリングの主要な目的は、複雑な評価のための人間の能力を引き出すことです。
このような環境の主要な要素には次のようなものがあります：
ユーザーセンター型のバーチャルリアリティ視覚化技術。複雑な三次元データが馴染みやすい自然なインターフェースで提供されると、ユーザーの理解がより深まり、使用しやすくなります。適切な専門家（例えば、設計エンジニア、プラントエンジニア、または建設マネージャー）と組み合わせると、解決策の設計時間を短縮できます。
コンピュータ補助製造（CAM）：インタラクティブな分析とエンジニアリング。今日、発電所シミュレーションのほぼすべての側面が大規模なオフラインセットアップ、計算、反復が必要です。各反復に要する時間は、1日から数週間に及ぶことがあります。エンジニアが動的思考プロセスを確立できるインタラクティブな協力エンジニアリングツールが必要です。多くの場合、エンジニアリングプロセスに不可欠な「もしも」の質問に対するリアルタイムの探索が可能です。エンジニアリング解答が、明日、来週、来月に比べてはるかに価値があります。多くの優れたエンジニアリング分析技術が開発されていますが、これらはエンジニアリング設計、運用、制御、メンテナンスの基本部分として通常は使用されていません。セットアップ、計算、結果の理解に要する時間、そして十分な解答を得るまでのプロセスの繰り返しは、利用可能な時間を大幅に超えます。これには、計算流体力学（CFD）、有限要素解析（FEA）、複雑システムの最適化などの技術が含まれます。これらのエンジニアリングツールは、問題に対する限られた洞察を提供し、答えを鋭化したり、悪いデザインがどのようにして行われたか、次回はどのように改善できるかを理解するために使用されます。これは特にCFD解析において真実です。
コンピュータ補助エンジニアリング（CAE）：実際のプロセスをバーチャル環境に統合すること。エンジニアリングは分析や設計以上のものであり、エンジニアリング分析、プラントデータ、幾何学、およびプラント運用に関連するすべての量のまたは質のデータの保存と迅速なアクセスのための手法はまだ開発されています。
エンジニアリング意思決定サポートツール：最適化、コスト分析、スケジューリング、知識ベースのツールがエンジニアリングプロセスに統合される必要があります。
バーチャルエンジニアリングは、エンジニアがバーチャル空間で物体と作業する際に、その物体の基礎となる技術情報を考えなくても済むようにします。エンジニアがバーチャルコンポーネントを持ち、それを移動したり変更したりするときは、その移動がコンポーネントの実際の世界の対応する部分にどのような影響を与えるかを考えなければなりません。エンジニアはまた、システム、システムのさまざまな部分、およびそれらがどのように相互作用するかを理解する画像を作成できる必要があります。エンジニアが特定のエンジニアリング問題に対する意思決定に集中できる場合、設計サイクルとコストが削減されます。
ソフトウェア
FORUM8のUC-win/RoadとVR Studio
ESI-GroupのIC.IDO
= 通常の呼称 =
通常、バーチャルエンジニアリングのモジュールは以下のように命名されます：
コンピュータ補助設計（CAD）：幾何学的な操作を使用して、実際の工業的な機械加工プロセスに近い形状をモデル化する能力を指します。CADモジュールは、幾何学的な形状の生成を容易にするために作成されています。通常、他のモジュール（例えば、エンジニアリング図作成ツール）と一緒に提供されます。
コンピュータ補助製造（CAM）：CADが物体や部品の正確なバーチャル形状を提供する場合でも、これらの製造は、前のツールが完璧な数学的な操作（完璧な点、線、平面、体）に対応していたため、非常に異なることがあります。製造プロセスの連続的な実現方法をより現実的に考慮し、最終製品がバーチャルモデルに近づくことを証明するために、エンジニアは部品を機械加工するツールを表す製造モジュールを使用します。
コンピュータ補助エンジニアリング（CAE）：バーチャルエンジニアリングツールに統合された別の側面は、エンジニアリング分析（応力、歪み、温度分布、流れなどの有限要素解析）です。このツールは、主なソフトウェアに統合されるか、分離されることがあります。CAEモジュールソフトウェアは、CAD側面において少ない機能を持つことが一般的です。多くの場合、これらのツールは、それぞれのツールを最大限に活用するためのインポート／エクスポートを実行できます。
他のモジュールも存在し、さまざまな他のタスクを実行できます、例えば、プロトタイプ製造や製品ライフサイクル管理など。
参考資料
McCorkle, D. S., Bryden, K. M., "Using the Semantic Web to Enable Integration with Virtual Engineering Tools", Proceedings of the 1st International Virtual Manufacturing Workshop (27), Washington, DC, March 2006.
Huang, G., Bryden, K. M., McCorkle, D. S., “Interactive Design using CFD and Virtual Engineering”, Proceedings of the 10th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference, AIAA-2004-4364, Albany, September 2004.
McCorkle, D. S., Bryden, K. M., and Swensen, D. A., “Using Virtual Engineering Tools to Reduce NOx Emissions”, Proceedings of ASME Power 2004, POWER2004-52021, 441–446, March 2004.
McCorkle, D. S., Bryden, K. M., and Kirstukas, S. J., “Building a Foundation for Power Plant Virtual Engineering”, 28th International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems, 63–71, Clearwater, FL, April 2003.
Davis, Michael Andrew. "Improving electrical power grid resiliency and optimizing post-storm recovery using LiDAR and machine learning." MS thesis, 2020.
外部リンク
EnergyBill Networks
Trianz
Virtual Engineering Inc.
Virtual Engineering.se