ジェネレーティブ デザイン: 洞察、誤解、その他
ジェネレーティブ デザインは、エンジニアが従来の方法では不可能な方法で製品を作成し最適化する手段を提供する反復プロセスです。よく誤解され、ジェネレーティブAIと誤って混同され、エンジニアの役割を置き換えると想定されます。この部分では、ジェネレーティブ デザインとは何か、それがあなたに何をできるかを明確に定義し、Tech Soft 3D がジェネレーティブ デザイン ワークフローをどのようにサポートしているかを強調します。
ジェネレーティブ デザインとは何ですか？
ジェネレーティブデザインは、一連の明確に定義された基準、または制約の概要を作成し、これらのパラメーターに基づいて出力を生成するためにソフトウェアツールを使用することを含みます。このタイプの設計プロセスは反復的であり、出力と基準の両方が最終製品が満足のいくものになるまで洗練されます。
ジェネレーティブ デザインは、エンジニアリング、航空宇宙、建築から消費者製品の設計や都市計画まで、幅広い業界で使用されています。重要なのは、ジェネレーティブデザインという用語は 一連の技術や単一プロセスを指すのではなく、その反復的性質、制約、およびより伝統的な設計方法からの逸脱によって定義される広範な設計プロセスを指します。 を指すものではありません。
ジェネレーティブ デザイン vs 人工知能
AIには多くの異なる種類があります。このトピックに関する会話の現在の爆発は、部分的にジェネレーティブAIの発展によって促進されています。名前が示すように、このタイプの人工知能は、プロンプトに基づいて、画像、テキスト、ビデオ、コードなどを作成できます。この「創造的」な側面と「生成」という単語の共有により、ジェネレーティブAIとジェネレーティブデザインについて多くの混乱が生じています。
明確にするために： ジェネレーティブデザインはAIベースの技術ではありません。ジェネレーティブ デザイン ワークフローで AI ツールが使用される場所はありますが、プロセス自体が本質的に AI ベースではなく、ジェネレーティブ デザインのエンジニアリング アプリケーションで AI が広く使用されているわけでもありません。
開発者、意思決定者、およびエンドユーザーにとっては、ジェネレーティブ デザインが従来のエンジニアリングとどのように異なるかについて議論することがはるかに有用です。
ジェネレーティブ デザイン vs. 従来のデザイン
ジェネレーティブ デザインでは、エンジニアは伝統的な方法よりもはるかに多くの時間とエネルギーを、設計の制約を定義することに費やします。設計は、これらの基準に基づくアルゴリズムを使用して作成され、その後シミュレーションツールを通じてテストされ最適化されます。このプロセスの異なる段階は、エンジニアが結果に満足するまで繰り返されます。ジェネレーティブ デザイン プロセスの3つの広範な段階は次のとおりです。
制約の定義
形状の探査
シミュレーションと最適化
制約定義
の段階では、エンジニアは機能要件と制約を作成または調整することから始め、膨大な努力がこのプロセスに費やされます。この段階では、設計の目標、アルゴリズムに情報を提供するデータ、および使用する最適なアルゴリズムの明確な定義を確立することにも依存しています。 制約の定義 物理的および機能的ニーズには、熱力学、構造要件、材料、コスト、資源の利用可能性などが含まれる場合があります。さらに、CNCマシンの制限や射出成形の冷却プロセスがどのように反りを生むかなどの製造制約も考慮されます。
これらの要件は、従来のモデリング後のシミュレーションではなく、3Dモデリングの作成の前にジェネレーティブデザインアルゴリズムに情報を提供します。
設計プロセスに情報を提供する明確に定義されたルールのプロセスは、ジェネレーティブ デザインの礎石です
形状の探査
プロセスの次の段階は、前のステップで確立された制約によって情報提供されたアルゴリズムを使用して、オブジェクトの設計が作成される段階です。このジェネレーティブ デザイン アルゴリズムの段階で使用される2つの一般的な技術は、
トポロジー最適化 と パラメトリックモデリング に基づいています。形状を探索するための他の多くの技術が存在しますが、CAD業界は最終的には製造可能な形状を生成するものしか利用できません。今日の市場に出回っているジェネレーティブ デザイン技術のほとんどは、
トポロジー最適化 を活用しています。従来の手動のCAD設計がしばしば形状から始まり材料を除去するのに似ており、プロセスは立方体（または他の形状）から始まり、そこから材料が除去されます。パラメトリックモデラー
は異なるアプローチを取ります。このプロセスは初期のパラメトリック デザインから始まります。設計には半径5cmの穴が含まれる可能性があります。形状を探索するとは、アルゴリズムがその穴の異なるサイズを探索することを含みます。 シミュレーションと最適化 エンジニアは、さまざまなシミュレーション ツールを使用して、前のステップでのアルゴリズムの成果を評価します。これは、何を作成しているかによって大きく異なります。
エンジニアは最適化ツールと自分が設定したパラメーターを使用してさまざまな形状を反復します。エンジニアは部品を理想にできるだけ近づけようとし、その後必要に応じて微調整するために前のステップを繰り返します。基底アルゴリズムと制約は変更可能であり、エンジニアはプロセスを調整して望ましい結果に近づけます。
ジェネレーティブ デザイン プロセス全体で、シミュレーションは役割を果たします。主要な制約が明確にされ、何度も微調整され、アルゴリズムは多くの設計をシミュレートし、受け入れ基準に適合する可能性のあるものを提示します。アルゴリズム自体も調整されます。従来のワークフローと同様に、結果は反復して最終結果を改善するために使用されます。
しばしば、最終製品は、生成された設計をより製造可能にするために、従来のCADソフトウェア、メッシュスムージングツール、または他のプロセスでの作業が必要です。
なぜジェネレーティブ デザインを使用するのですか？
ジェネレーティブ デザイン プロセスは、従来のデザイン プロセスとは大きく異なり、エンジニアにさまざまな利点を提供します。従来の設計では、異なる設計を作成してテストする必要があります。プロセス全体で人間の入力が必要です。最適なソリューションに到達するには、シミュレーション、テスト、および経験によってガイドされるモデルを洗練する必要があります。各イテレーションには時間とお金がかかり、チームはしばしば利用可能な時間/予算でわずか数回のイテレーションしか管理できません。
ジェネレーティブ デザインは、チームが
数千回の反復
を潜在的に行うことを可能にし、よりさまざまな条件と制約の下でそれぞれをテストします。上記の例からわかるように、結果は人間のデザイナーが作成するものとは異なります。これにより、エンジニアは人間が可能な以上の多くのアイデアをテストできるため、より従来のワークフローでは見逃される可能性があるより最適な設計に到達できます。この効率性の結果として、ジェネレーティブ デザインは、適切に使用されると、組織の時間とお金を大幅に節約できます。 ジェネレーティブ デザインは「エンジニアを置き換える」のですか？いいえ。エンジニアは、従来であれジェネレーティブであれ、設計プロセスのすべての段階で不可欠です。
シミュレーション モデルの要求、制約、文脈的ルールの作成は、新しい設計プロセスの中で最も複雑な部分の 1 つです。エンジニアは、問題をその核心要素と制約にまで慎重に煮詰める必要がありますが、これは非常に難しい作業です。
エンジニアは、シミュレーション モデルを変更または調整し、出力を評価する上で重要です。モデルが設計を作成し、そのプロセスで評価した後、エンジニアは結果を検討し、何を変更する必要があるかを判断しなければなりません。
その有用性にもかかわらず、ジェネレーティブ デザイン プロセスは、より複雑な部品を作成する能力において非常に限られています。私たちのシミュレーションおよび制約構築技術は強力ですが、これらのツールは完璧な表現ではありません。
より大きくより複雑な部品やアセンブリの場合、マルチフィジックスシミュレーションとテストでは、完全に正確な結果は得られません。その結果、エンジニアはジェネレーティブデザインを注意深く使用し、個々の部品や小型アセンブリについては、自身の経験やその他のツールを併用する必要があります。部品が詳細であればあるほど、その要件を満たすことはより困難です。
Tech Soft 3Dは、これらの変化をサポートすることに興奮しており、これらの画期的な技術におけるその能力の開発を継続する予定です。
Tech Soft 3Dは、幅広い業界でエンジニアの作業方法を変えるジェネレーティブデザインをサポートしています。これにより、開発者にとって新たな課題と機会が生まれます。当社のSDKは、課題を解決し、イノベーションを促進し、ジェネレーティブデザインやその他の創造的プロセスから最大の効果を得るためのユニークな方法を提供します。どのようなエンジニアリング ソフトウェアを作成しているかにかかわらず、Tech Soft 3D ツールキットは、開発プロセスであなたに競争上の優位性を提供し、時間とコストを節約します。
How Does Tech Soft 3D Support Generative Design?
Generative design is changing the way engineers work across a wide range of industries. This introduces new challenges and opportunities for developers. Our SDKs provide unique ways to address pain points, drive innovation, and get the most out of generative design and other creative processes. No matter what engineering software you are creating, Tech Soft 3D toolkits can offer you a competitive advantage while saving you time and money in the development process.
CADデータインポートのニーズを HOOPS Exchange で30以上の異なるCADファイル形式に直接アクセスしながらサポートできます。一方、 HOOPS Access はCAEファイル形式にも同様に幅広くAPIアクセスを提供し、シミュレーション結果や前処理されたメッシュを含みます。これらのツールキットは、アプリケーション内の豊富な3Dにアクセスできることを可能にし、AIモデルの学習セットを構築したり、生成アルゴリズムの開始点としてプロンプトを提供します。
ジェネレーティブ アルゴリズムには、シミュレーション モデルを定義し、解決するためのツールが必要です。 HOOPS Solve は、多様な線形代数および行列ツールと対話型の線形および固有値ソルバーを備えており、アルゴリズムの開発と実装を迅速化する開発ツールのセットです。Tech Soft 3D がコンピュータ支援設計および製造の進化をサポートしているもう一つの方法は、強力なビジュアライゼーション ツールキットです。
ジェネレーティブ デザイン アルゴリズムは、実際の人によってレビューされる必要があるさまざまな設計を多数出力できます。この情報を視覚化しナビゲートするための信頼性が高く強力なグラフィック フレームワークは不可欠です。当社のツールキットは、開発者がアプリケーション内でインテリジェントで対話型の3Dインターフェースを作成することを可能にします。今日のCADおよびCAMシステムの半数以上は、 Siemens Parasolid、世界のリーディング ソリッド モデリング カーネルによって強化されています。Tech Soft 3DはParasolidの唯一の再販業者であり、多くの既存のツールキットとの直接統合を提供しており、急速なアプリケーション開発を可能にします。ソリッド モデリングは、BREPおよびパラメトリック モデルの作成と洗練にとって重要です。
HOOPS Visualize は、デスクトップおよびモバイル アプリケーションの構築をサポートします。また、3Dウェブアプリケーションを構築する開発者をサポートするWeb版もあります。CAEデータを扱う方には、 HOOPS Envision がCAEデータのインポート、分析、可視化、レポート作成、および自動化の完全なパッケージを提供します。
また、データ モデルがポリゴンに基づいているか、または添加剤製造 (3D プリント) ソフトウェアを構築している場合は、業界をリードするポリゴンおよびメッシュ モデリング ツールキットである Machineworks Polygonicaの独占的な再販業者です。Parasolidと同様に、既存の多くのSDKとの直接統合を提供しています。
述べたように、ジェネレーティブデザインはまだ初期段階にあります。シミュレーションと分析からより強力なハードウェアや人工知能に至るまでの技術の改善に伴い、ジェネレーティブデザインはそのデザインプロセス革新の能力をますます高めていくでしょう。
Tech Soft 3Dは、これらの変化をサポートすることに興奮しており、これらの画期的な技術におけるその能力の開発を継続する予定です。
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