パンチカードからバーチャルツインへ：高度なシミュレーション技術の進化とその革新のレガシー

1970年代に遡ると、AVLにおけるコンピュータ支援シミュレーションの黎明期は、CAE計算と有限要素法（FEM）の初期応用によって特徴付けられていました。最初の計算は1977年にドイツのシュトゥットガルトにあるFast and Innovative Key Operations Supercomputing System（Fa IKOSS）でASKAソフトウェアを使用して行われました。1978年にAVLに入社したGotthard Rainer博士は、AVLのエンジン開発におけるコンピュータ支援シミュレーションに重要な役割を果たしました。「当時、AVLはすでにCAE計算と有限要素法（FEM）の初期応用を使用していました」とRainer博士は述べ、パンチカードを使用して入力データを作成するのがまだ面倒なプロセスだった時代を思い出します。アナログプロセスの負担にもかかわらず、それは最終的にシミュレーションソフトウェアの基礎を築き、車両開発プロセスをより良く変えることに成功しました。

1980年代初頭にインタラクティブコンピューティングが導入されました。この発展の例として、AVLに設置されたTEKTRONIX 4014グラフィックスワークステーションがグラーツ工科大学のUNIVACコンピュータに接続され、1981年にVAX-11/780コンピュータが設置され、以下のものが利用可能でした：GPR、ハードウェア用のCAD/CAE、およびシミュレーションソフトウェアとしてのPRIME、UNIVAC、VAX。これにより、無数の時間を費やしてパンチカードを手動で打ち込む代わりに、小さな英数字画面を備えた端末を介して新しいコンピュータ世代を操作することが可能になりました。CONVEXやCRAYなどの新しいスーパーコンピュータは、シミュレーションの可能性を大幅に拡大しました。

同じ年に、ASTのエンジニアはAVL FIRE™とAVL EXCITE™の開発を開始しました。FIREの作業は1980年代半ばに始まり、1989年に共同研究コンソーシアムの一部として開発が続けられました。すでに1991年には、最初のFIREライセンスがホンダに販売されました。FIREは1993年に市場に投入され、リリースは重要な成果を示し、ASTのソフトウェアソリューション市場での存在感を確立し始めました。

ASTは90年代、ソフトウェアが磁気テープで配布されていた時代を今でも覚えています。1996年にはFIREを除いて、まだ市場に出せるソフトウェアはほとんどありませんでした。しかし、それはすぐに変わることになります。CRUISEの開発は1995年にドイツの自動車産業とのパートナーシップで始まり、その後すぐに発売されました。

1996年までに、AVL内のさまざまな部門からのソフトウェア製品と提供物が成熟し、市場を見つけました。ヘルムット・リスト博士（現会長兼最高経営責任者(CEO)）は、複数の部門で独立して開発されたシミュレーションソフトウェアの可能性を認識していました。彼は、AVLのすべてのシミュレーション製品を、開発、販売、サービスを含む1つの事業部門に統合することを構想しました。

目標は、それまで主に社内で使用されていたシミュレーションソフトウェア製品を外部ユーザーに提供し、すでに非常に精密な物理モデルをさらに洗練することでした。このアイデアは、利益を生むビジネスモデルになると約束されていました。

製品がプロジェクトに先行しました：長年の実践的な経験とノウハウが成功への道を切り開きました。ASTはもはや単なるアイデアではなく、ついにRainer博士の指導の下で独立した事業部門に発展しました。

AST部門の形成における重要な推進力には、FIREを使用した流体力学計算やEXCITEを使用したエンジンダイナミクス計算の応用と関連性の高まりが含まれます。これらは新世代のコンピュータのおかげで経済的に実現可能になりました。特に燃焼プロセスをシミュレートするソフトウェアは、ユーザーから非常に高い評価を受けました。

ライナー博士は、これらの改善の組み合わせを「高度なシミュレーションソフトウェアの使用の民主化の始まり」と表現しています。

新しい千年紀の始まりには、走行性能と燃料消費を計算するためのCRUISE開発プロジェクトも発売準備が整いました。EXCITEはエンジンダイナミクスシミュレーションの市場リーダーとなりました。

製品開発と並行して、ASTはグローバルに展開を拡大しました。スロベニア、クロアチア、日本、韓国、アメリカ、中国、ドイツ、インド、ロシアにオフィスが設立されました。この成功の重要な要因は、アジアビジネスの成長でした。特に日本は、ASTの最大の関連会社であり、初めからシミュレーション志向で、すぐに最も強力な市場の一つに発展しました。ポートフォリオは、車両全体のシミュレーション、eモビリティ、ADAS/AD、シミュレーション・アズ・ア・サービスを含むように拡大し、すべてがユーザーフレンドリーなインターフェースに統合されました。拡大は続き、1996年5月にマリボルとザグレブに分析およびサービスセンターが設立され、ヨーロッパでの展開が始まりました。

機械、流体、熱力学、および噴射システムのソフトウェアコンポーネントが戦略的に統合され、急速に発展する市場でますます高度なエンジンや車両の機会を推進しました。2008年頃からリアルタイム対応のシステムシミュレーションへの参入により、適用範囲がさらにテストベッド領域に拡大しました。

顧客のフィードバックを積極的に取り入れることで、ソフトウェアは最適化され、ユーザーフレンドリーさが大幅に向上しました。これにより、2018年までGotthard Rainer博士が率いたAST事業部の戦略的焦点が設定されました。

2019年から事業部を統率するRoland Wankerは、AI（人工知能）によって駆動されるシミュレーションが重要な役割を果たす未来を描いています。バーチャルツインはすべての開発段階で中心的な要素となり、AIもますます重要な役割を果たしています。これらの進展は、正確さ、シンプルさ、効率性、堅牢性を強調するブランドの本質と一致しています。

多くの変化や進化を経ても、使いやすさとモデリング、数値制御の基本原則は変わっていません。今日では多くのことがより複雑になっていますが、同時により効率的になり、技術の進歩により、今日では数百人が単一のリリースに協力することができます。

「過去には、顧客はソフトウェアの構造を深く掘り下げる専門家を持っていました。しかし、今日ではソフトウェア製品はますます使いやすく、直感的に操作できるようになる必要があります。すべての製品を共通のユーザーインターフェースに完全に統合することで、統合と使いやすさの方向への飛躍的な進歩が達成されました」とRoland Wankerは述べています。

シミュレーションは自動車産業において時間とコストの圧力に対処する上で重要な役割を果たしていますが、その利点はこの産業をはるかに超えています。航空や製造、医療などの産業は、シミュレーションを活用して革新し、複雑な課題を解決しています。

過去には、顧客はソフトウェアの構造を深く掘り下げる専門家を持っていました。しかし、今日ではソフトウェア製品はますます使いやすく、直感的に操作できるようになる必要があります。すべての製品を共通のユーザーインターフェースに完全に統合することで、統合と使いやすさの方向への飛躍的な進歩が達成されました。

– Roland Wanker, Vice President Advanced Simulation Technologies, AVL List GmbH

Roland Wankerは、将来に向けてインターネットの登場以上に根本的な変化を予測しています。自動車業界における開発は、膨大な開発期間とコスト増の圧力にさらされており、シミュレーションは不可欠になりつつあります。AIによって強化され、バーチャルツインを中心にすべての開発段階を支配するでしょう。Roland Wankerは、「バーチャルツインは製品が存在する前に価値を生み出す」と主張しており、業界の革新を推進しています。

複雑なシミュレーション（例えば、多体動力学）も、AIの支援によってすぐに設定および評価され、設計改善のための対応する推奨が提供される可能性があります。将来の中心的な課題の一つは、AIの文脈においてシミュレーションを推進する役割を果たすことです。