設計者CAEツールとして定評のある「SOLIDWORKS Simulation」と最新ソリューションの「3DEXPERIENCE Works Simulation」のパフォーマンスを、第12世代インテル(R) CoreTM プロセッサーを搭載したデル・テクノロジーズのワークステーション「Dell Precisionシリーズ」を用いて検証した。

» 2023年04月03日 10時00分公開

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　設計対象が複雑化、大規模化する製品開発の現場では、従来と同様に品質向上やコスト削減、開発期間の短縮が求められ、設計開発プロセスのさらなる効率化が急務となっている。そうした中、早期に設計品質を高めるフロントローディングに取り組む現場も増え、“電卓代わり”に使える設計者向けCAEツールの活用が拡大している。

　「これまでCAEといえば解析専任者向けの特別なツールという位置付けでしたが、近年では3D CADの進化とともに設計者でも手軽に使えるCAEツールが普及し、積極的に設計者CAEを活用する動きが目立っています」とソリッドワークス・ジャパン 3DEXPERIENCE WORKS 営業技術部プロダクトテクニカルセールス課課長の島村知子氏は説明する。

ソリッドワークス・ジャパン 3DEXPERIENCE WORKS 営業技術部プロダクトテクニカルセールス課課長の島村知子氏

　国内外で広く普及する3次元設計開発ソリューション「SOLIDWORKS」は、設計開発を取り巻く環境の変化や設計者の要望に応えながらバージョンアップを重ねてきた。同時に、SOLIDWORKSに統合された設計者CAEツール「SOLIDWORKS Simulation」も操作性の向上や解析機能の強化、パフォーマンスの改善に努め、最新バージョンの「SOLIDWORKS Simulation 2023」では解析時間のさらなる高速化を図り、設計者向けCAEツールとしての完成度を高めている。

　そして、設計者CAEの適用範囲を広げ、より高度な解析を可能にする新たなソリューションが「3DEXPERIENCE Works Simulation」だ。SOLIDWORKSの使い勝手の良さはそのままに、ダッソー・システムズが保有する高度な技術や機能をシームレスに活用できる。例えば、SOLIDWORKSで設計した3Dモデルを用いて、「Abaqus」に代表される「SIMULIA」ブランドのハイエンドCAEソルバーによる高度な解析が行える。

　進化を続けるSOLIDWORKS Simulationや3DEXPERIENCE Works Simulationだが、設計者CAEによるフロントローディングの取り組みをさらに加速させるには、これらをより快適に動かすためのワークステーションの存在が重要となる。

　そこでお薦めしたいのが、デル・テクノロジーズのワークステーション「Dell Precisionシリーズ」だ。モバイル型ワークステーションの「Dell Precision 3570」「Dell Precision 3571」「Dell Precision 5770」「Dell Precision 7670」の他に、デスクトップ型ワークステーションの「Dell Precision 3460 SFF」、タワー型ワークステーションの「Dell Precision 3660 Tower」など豊富なラインアップを取りそろえる。

　これら最新のDell Precisionシリーズは、前世代製品に搭載されていた「インテル Xeon W プロセッサー」からCPUを一新し、第12世代「インテル Core プロセッサー」を搭載。高い演算処理能力を備えたPコアと省電力性能に優れたEコアによるハイブリッドアーキテクチャを採用することで効率的なタスクの割り当てを実現し、システム全体のパフォーマンスを最大限に引き出す。

　最新のDell Precisionシリーズで一体どれほどのパフォーマンスが得られるのだろうか。以下に示す9台のワークステーションを用いて、SOLIDWORKS Simulation 2023および3DEXPERIENCE Works Simulationの動作検証を行った。なお、9台目の「Dell Precision 3640」のみインテル Xeon W プロセッサーを搭載した2世代前の機種となる。

図1　今回の検証で用いた「Dell Precisionシリーズ」［クリックで拡大］
・Dell Precision タワーワークステーション
・Dell Precision モバイルワークステーション

シミュレーションのパフォーマンス検証：血管内のステント展開解析

　まず、血管内のステント展開解析（非線形接触解析）を行った。ステントは狭くなった血管を内側から広げる医療器具で、網目状で筒のような形をしている。ここでは、SOLIDWORKS Simulation 2023と3DEXPERIENCE Works Simulation（Structural Performance Engineer）を用いてワークステーションごとの解析時間を計測した。

　SOLIDWORKS Simulation 2023を用いた検証では、ステントのモデルを二次四面体でメッシュ分割したものを用いた（自由度：約32万2000）。その結果、エントリー向けモバイル型ワークステーションのDell Precision 3570とDell Precision 3571においても2時間弱で解析ができ、上位のモバイルワークステーションやタワー型では1時間程度で良好な結果が得られ、2世代前のDell Precision 3640よりも短時間で解析を完了できた。

　3DEXPERIENCE Works Simulationを用いた検証では、ステントのモデルを一次六面体でメッシュ分割したものを用いた（自由度：約30万6000）。結果は全ての機種で2～4分台で解析が完了するという驚異的なパフォーマンスを示した。

　「3DEXPERIENCE Works Simulationによる解析はAbaqusソルバーが使えるため数分で解析が完了します。SOLIDWORKS Simulationは接触解析があまり得意ではないにもかかわらず、速いものであれば1時間程度で解析できることが証明されました」（島村氏）

図2　「SOLIDWORKS Simulation 2023」および「3DEXPERIENCE Works Simulation」による解析時間の比較［クリックで拡大］
・Dell Precision タワーワークステーション
・Dell Precision モバイルワークステーション

ソリッドワークス・ジャパン技術部テクニカルサポート課エンジニアの陳永麒氏

　さらに3DEXPERIENCE Works Simulationのパフォーマンスを検証すべく、一次六面体要素を使用して自由度を約5倍の152万4000に増やしたより複雑なステントを題材にして解析時間を計測した。使用した機種はDell Precision 3660 Tower（インテル Core i5 プロセッサー搭載）、Dell Precision 3660 Tower（インテル Core i7 プロセッサー搭載）、Dell Precision 3640の3台だ。結果は第12世代インテル Core プロセッサーを搭載する機種に軍配が上がり、インテル Core i7 プロセッサーを搭載したDell Precision 3660 Towerが最も解析時間が短かった。

　「複雑な解析モデルになればなるほど、CPUの世代の差、アーキテクチャの違いが顕著に表れます」とソリッドワークス・ジャパン技術部テクニカルサポート課エンジニアの陳永麒氏は評価する。

CFDシミュレーションのパフォーマンス検証：スピーカーユニットの温度解析

　次に検証したのはスピーカーユニットの温度解析（定常解析）だ。ここでは「SOLIDWORKS Flow Simulation 2023」と3DEXPERIENCE Works Simulation（Fluid Dynamics Engineer）を用いてワークステーションごとの解析時間を計測した。

　SOLIDWORKS Flow Simulation 2023を用いた検証では、メッシュ数が約623万8000セルのモデルを対象に解析を実施した。その結果、特に良好なパフォーマンスを示したのがDell Precision 5770とDell Precision 3460 SFF（インテル Core i7 プロセッサー搭載）の2機種だ。

　3DEXPERIENCE Works Simulationを用いた検証では、メッシュ数が約892万5000セルのモデルを対象に解析を行った。使用したワークステーションは、先の検証で結果の良かったDell Precision 5770とDell Precision 3460 SFF（インテルCore i7 プロセッサー搭載）に、Dell Precision 3640を加えた3台だ。こちらの検証結果も最新世代のCPUを搭載するDell Precision 5770とDell Precision 3460 SFFが良好なパフォーマンスを示した。SOLIDWORKS Flow Simulationの結果と比較すると、3DEXPERIENCE Works Simulationが実力の違いを見せ、3機種とも30％ほどパフォーマンスが向上した。

OSを「Windows 11」にすればさらにパフォーマンスUP

　最後に、Dell Precision 3571を用いて「Windows 10」と「Windows 11」によるパフォーマンスを比較した。その結果、「SOLIDWORKS SimulationとSOLIDWORKS Flow Simulationのいずれの解析時間も、OSをWindows 10からWindows 11に変えるだけで短縮できることが分かりました」と陳氏は説明する。

　これは第12世代インテル Core プロセッサーの特徴でもあるハイブリッドアーキテクチャによるものだ。ハイブリッドアーキテクチャに用いられる「インテルスレッド・ディレクター」はWindows 11環境においてその全機能を活用できる仕様となっており、それが検証結果にも表れている。

図3　「Windows 10」と「Windows 11」でのパフォーマンス比較［クリックで拡大］
・Dell Precision タワーワークステーション
・Dell Precision モバイルワークステーション

　以上の結果から、SOLIDWORKS Simulation 2023および3DEXPERIENCE Works Simulation、Dell Precisionシリーズ、Windows 11といった最新ソリューションを組み合わせることで劇的なパフォーマンス向上が期待できることが分かる。設計者CAEによるフロントローディングの実践に向けて、まずは設計環境を見直すところから始めてみてはいかがだろうか。豊富なラインアップをそろえるDell Precisionシリーズであれば、設計から解析までストレスなく作業できるワークステーションが見つかるだろう。