1Dモデリングの勘所

「1Dモデリング」に関する連載。連載第37回では「機構制御系のモデリング（その2）」と題し、回転1関節機構系の設計問題について考える。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第36回では「機構制御系のモデリング（その1）」と題し、機構と制御の基本について考える。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第35回では「フローで考える音振動のモデリング（その2）」と題し、振動問題、音振動連成問題に適用する際の定式化の方法などについて解説する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第34回では「フローで考える音振動のモデリング（その1）」と題し、音振動をエネルギー視点で捉える。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第33回では「フローで考える熱のモデリング（その3）」と題し、ドライヤーを例に熱のモデリングを行う。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第32回では「フローで考える熱のモデリング（その2）」と題し、熱コンダクタンスの定義とその導出方法について取り上げる。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第31回では「フローで考える熱のモデリング（その1）」と題し、フローで考える熱の理論と熱回路網解析について取り上げる。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第30回では「フローで考える流れのモデリング（その2）」と題し、流れのモデリングの適用例と応用例、そして3Dモデリングと1Dモデリングとの関係について取り上げる。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第29回では「フローで考える流れのモデリング（その1）」と題し、流れの理論と流路網解析について取り上げる。

「1Dモデリング」に関する連載。あらためて、モデリングの原点に立ち返り、物理量のフローをたどることにより、電気、熱、流れ、音振動といった現象を、同じような手順でモデリングする方法を解説する。連載第28回では、電気、熱、流れ、音振動のフローと、それぞれの物理式について取り上げる。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第27回は、ひとが感じる快適さを熱的視点で考え、モデル化、評価可能であることを示した前回の内容を踏まえ、快適性を具体的に評価するとともに、快適性のモデリングから分かったことを整理する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第26回は、“ひとが感じる快適さ”について考えるとともに、その一つの具体例として“ひとを熱的視点で捉える”モデリングについて説明し、定式化して、解析および検証を行う。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第25回は、自然エネルギーで自活する街“グリーンシティー”を取り上げる。まず、グリーンシティーの全体像を考え、次にこれらを構成する要素の定式化を行う。最後に、全体を統合してグリーンシティーのエネルギー収支をモデリングする。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第24回は「風車」について考える。風車の構造と仕組み、風がパワーを生み出す原理、翼の発生トルクの算定方法、発電機の原理について説明し、これらを基に風車のモデリング、定式化、解析を行い、風車がどの程度のパワー（電力）を生み出すのかを算出し、考察する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第23回は各種炊飯器の分析と炊く方法（レシピ）を調査し、鍋材料が重要な役割を担っていることを確認する。その上で、うまく材料を選択することで、入力制御なしに“お米をおいしく炊く経験的方法”を実現する理想的なアプローチがあることを示す。最後に、この理想的な炊飯器をモデリングし、解析して炊飯性能を確認する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第22回は「炊飯器のモデリング（その1）」として、まずお米に着目し、おいしいご飯ができるプロセス、お米をおいしく炊く経験的方法、お米の構造について農学の知見を学習し、これを受けてお米のモデリングならびにお米を炊く装置（炊飯器）の仕様を考える。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第21回は、エアコンのモデリングに取り組む。まずはエアコンの仕組みと運転方法を確認し、熱サイクルを具体的な冷媒を参照して数値化。さらに圧縮機と熱交換機の原理に触れ、エアコンのモデリングについて説明し、計算例を示す。最後にヒートポンプ式給湯器を紹介する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第20回は、外観からその機能を理解することが難しい製品の代表例としてエアコンを取り上げる。具体的にエアコンのモデリングを試みる前に、エアコンの動作原理について熱力学の基本に立ち返って考える。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第19回は“エレベーターの乗り心地のモデリング”を取り上げる。振動と乗り心地の関係について述べ、続いてエレベーターの仕組みと振動、ひとの振動検知部位とひとのモデリングの方法を説明し、最後にエレベーターの乗り心地のモデリングを行い、解析結果から、ひとにより乗り心地が異なることを示す。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第18回は、製品と商品の違いを通して「ひとのモデリングの必要性」について説明すると同時に、現状の感性設計の問題点を明らかにする。また、ひとの内部構造が神経科学の急速な発展によって明らかになりつつあることを踏まえ、ひとのモデリングの新しいアプローチに関する考え方も提示する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第17回は「物性を起点としたモデリング」をテーマに、まず物性について種々の視点から考察し、これを受けて物性を起点とした材料力学、熱力学、電気、感性とモデリングの関係について考える。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第16回は「低次元化モデリング（ROM）」をテーマに、その定義や次元化モデリングの方法、さらには低次元化モデリング手法をうまく使いこなすための留意点について解説する。

「1Dモデリング」に関する連載。引き続き「Modelica」について説明する。連載第15回では、Modelicaのプログラミング上の特徴、構成を紹介するとともに、Modelica標準ライブラリ（MSL）の概要に触れ、その事例として1自由度振動系を作成する。併せて、Modelicaのプログラミング上の構成を示し、理解を深める。最後にModelicaの拡張機能を紹介する。

「1Dモデリング」に関する連載。前回に引き続き、機械系の1Dモデリングで用いられる業界標準の表現言語「Modelica」について説明する。連載第14回では、オープンソースの「OpenModelica」のインストール手順、OpenModelicaのGUI画面構成について紹介する。続いて、振動モデルを例に、テキストベースでモデリングを行い、シミュレーションを実行し、シミュレーション結果を表示する一連の手順を取り上げる。

「1Dモデリング」に関する連載。今回から3回にわたって、機械系の1Dモデリングで用いられる業界標準の表現言語「Modelica」について説明する。連載第13回では、従来の物理モデリングの方法とModelicaによる物理モデリングの方法の違いを述べた後、Modelica誕生の背景、概要、仕組み、効果、留意点について解説する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第12回では、スピーカーのモデリングを考える。構造／原理を確認して機能構造マップを作成し、これを基にモデリングする。その際、電気系、機構系、音響系の3つの系を回路で表現し、各系を結び付ける関係式を導出することにより、スピーカー全体系のモデリングを行い、電気系、音響系を機構系に縮約してスピーカーの伝達特性を導出する。最後に「Modelica」によるモデリング例を示す。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第11回では、コードレス掃除機のモデリングを考える。構造／原理を確認して機能構造マップを作成し、これを基にモデリングする。併せてクリーナー性能にも影響するサイクロン性能の検討も行う。以上の結果を踏まえ、全体系のモデリングを行い、解析、考察を述べ、最後に「Modelica」によるモデリング例を示す。

「1Dモデリング」に関する連載。前回行った「ミニ四駆」の構成要素の原理理解、定式化を受けて、今回はミニ四駆全体系のモデリングを行い、解析を実行する。さらに現象を理解する方法としてモデリング結果を図で表現することの有用性に触れる。最後に、「Modelica」によるミニ四駆のモデリング例を示す。

「1Dモデリング」に関する連載。今回（連載第9回）と次回の2回にわたって、タミヤの「ミニ四駆」を題材に電気自動車（EV）のモデリングを考える。まず、ミニ四駆の仕組みを説明した後、その機能と構造について考える。続いて、ミニ四駆の構成要素であるバッテリー、モーター、ギア、走行系に関してその原理を理解し、定式化を行う。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第8回では音振動のモデリングの事例として、ランドリー（洗濯機）を取り上げる。まず、ランドリーとは何かを機能と構造の視点で考える。その後、音振動の伝達経路、ランドリー固有の要素を説明し、ランドリーの1D振動モデルを示す。また、振動数が変化する外力のモデリング方法とゴムのモデリング方法を紹介する。これらを踏まえ、ランドリーの振動モデルを構築、定式化、解析し、最後に音の1Dモデリングに言及する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第7回では、引き続き「音振動」のモデリングを扱う。今回は、振動の具体的事例として、流体による構造物の振動のモデリング方法について述べるとともに、振動のモデリングの際に重要な減衰の取り扱いを説明する。さらに、一般的な多自由度系の振動の表現方法と、その具体例としての構造物（梁）の「MKモデリング」に触れ、最後に音振動をエネルギーの流れで捉える方法を紹介する。

「1Dモデリング」に関する連載。今回（連載第6回）と次回で「音振動」のモデリングを扱う。今回は、振動に着目することにし、最も身近な振動現象を提供している“振り子”を例に振動の基本を学ぶ。続いて、振動の「1Dモデリング」の最も一般的な方法である「MCKモデリング」とその解法について紹介する。最後に、MCKモデルを用いた自励振動問題を扱う。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第5回では、「熱」と「流れ」に着目して、電気との類似性を利用したモデリング方法を取り上げる。熱と流れは電気回路に置き換えることができ、いわゆる「オームの法則」が成り立つ。この関係を利用した「熱回路網モデル」と「流路網モデル」のモデリング方法とその解法を解説する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第4回では、本題である1Dモデリングの方法を取り上げる。まず、1Dモデリングの方法には大きく「モデル生成」「低次元化モデリング」「類推モデリング」の3つのアプローチがあることを説明。特に本稿では1Dモデリング固有の考え方としての類推モデリングについて詳しく解説する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第3回は、理論・経験に基づく理論式・経験則が究極の1Dモデリングであることを、0Dモデリングの定義、3Dモデリングとの関係、幾つかの事例を通して説明する。また、理論・理論式を考えるに当たって重要な“単位”に関して、なぜ単位が必要なのかその経緯も含めて紹介する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第2回は、モデリングをその表現方法から2種類の“3つのモデリング”に分けて考える。次に1Dモデリングが必要となる背景について、1DCAEとMBDという2つの製品開発の考え方を紹介し、これらと1Dモデリングの関係を示す。さらに、リバース1DCAEと1DCAEを通して、より具体的に1Dモデリングのイメージを明らかにする。以上を通して、最後に“1Dモデリングとは”について考察する。

「1Dモデリング」に関する連載。連載第1回は、いきなり1Dモデリングの話に入るのではなく、そもそもモデリングとは何なのか？　について考えることから始めたい。ものづくり（設計）のプロセス、製品そのものを構成する要因を分析することにより、モデリングとは何かを明らかにしていく。