近年の製造業における急速なDX化に伴い、高精度なコンピューターシミュレーションを可能にしたCAE解析のニーズが高まっています。CAE解析の専門職であるCAEエンジニアの業務を把握して有効な資格を取得すれば、自身の市場価値を高めることも可能です。
そこで本記事ではCAEエンジニアを詳しく解説し、仕事内容やおすすめ資格、メリットやデメリットを紹介します。
CAEエンジニアとは？
コンピューター上で製品や商品の試作シミュレーションを実施し、問題点が無いかを確認するエンジニアをCAEエンジニアといいます。CAEエンジニアになるためには工学的な専門的な知識とCAE解析のスキルが必要です。
CAEエンジニアのほとんどが解析専用のソフトウェアを使用し、効率的にCAE解析を手掛けています。近年はCAE解析を活用して生産データを解析し、製造業におけるデータ活用を進める製造業DXが普及しています。
下記に製造業DXを詳しく解説した記事を添付するので参考にして下さい。
CAEエンジニアの仕事内容
CAEエンジニアの主な仕事内容は、生産設計者が設定した初期値や限界値などの数値を利用してデータ分析を行い、その結果を明示化することです。CAEエンジニアが検出したデータ次第で製品の設計・仕様が変更し、変更後は検出データを再度解析します。
このような工程を繰り返し、生産における品質改善を手掛けるためのデータ検出するのがCAEエンジニアの主な役割です。近年はCAEエンジニアが検出したデータを活用し、生産自動化が可能なスマートファクトリーを導入する企業も増えています。
下記に製造業におけるスマートファクトリーを解説した記事を添付するので参考にして下さい。
CAEエンジニアに必要な知識
CAEエンジニアは今後の製造業に欠かせない重要な職種ですが、実際の業務をこなすためにはどのような知識が必要なのでしょうか。ではCAEエンジニアに必要な資格を紹介します。
有限要素法に関する知識
CAEエンジニアの業務には、有限要素法に関する知識が必要です。有限要素法は複雑な形状の分析に広く利用され、分析する製品を立方体や四面体のような単純な形状に変換します。
その後に単純化された製品の形状をもとにして、効率的に分析や計算を手掛ける方法です。この方法は拡散化と呼ばれ、CAE解析に欠かせない手法として多くの現場で使用されています。
材料力学に関する知識
材料力学に関する知識も、CAEエンジニアには欠かせません。機械製品や建物をはじめとした、構造物への負荷やひずみの値を計測するために必要な知識を材料力学といいます。
材料力学に基づいて負荷や歪みを計測するためには、複雑な形状の計測を可能にしたCAE解析が必要で、材料力学の応用のみでは正確な数値を測定できません。このような観点からも、CAE解析と材料力学は切り離せない関係にあるといえます。
解析ソフトに関する知識
CAEエンジニアの業務には、解析ソフトに関する知識も欠かせません。CAEエンジニアの業務では下記の機能を有した専用のソフトを使用します。
- ソルバー：解析条件にも続いた計算機能
- プリプロセッサ：CADデータの製品情報を有限要素法で解析する
- ポストプロセッサ：計算結果に沿って数値をデータ化する
解析ソフトのほとんどが上記の3つの機能を有していますが、ソフトによって機能が異なるので事前に確認しましょう。
CAEエンジニアにおすすめの資格を紹介
CAEエンジニアのスキルを高めて自身の市場価値を高めるためには、CAE解析に関する知識を取得すると共に業務に付随した資格の取得がおすすめです。そこでここからはCAEエンジニアにおすすめの資格を下記に表記し、それぞれを詳しく解説します。
| 資格 | 特徴 |
| 熱流体力学分野の解析技術者 | 数学や熱力学、流体学など幅広い分野の問題が出題 |
| 固体力学分野の有限要素解析技術者 | CAE解析ソフトの使用方法から固体力学、有限要素法に関する幅広い問題が出題 |
| 振動分野の有限要素解析技術者 | 振動解析とは外部からの衝撃に対する強度を解析する方法に関する資格 |
熱流体力学分野の解析技術者
CAE解析を導入して熱力学や流体力学に関する解析が可能なことを証明する、熱流体力学分野の解析技術者資格もCAEエンジニアにおすすめの資格です。この資格の試験では数学や熱力学、流体学など幅広い分野の問題が出題され、合格には大学卒業レベル以上の力学や数学の知識が必要とされます。
固体力学分野の有限要素解析技術者
固体力学分野の有限要素解析技術者資格も、CAEエンジニアにおすすめの資格の1つです。試験ではCAE解析ソフトの使用方法から固体力学、有限要素法に関する幅広い問題が出題され、大学卒業レベル以上の数学や力学の知識がなければ合格できません。
尚試験は初級・1級・2級・上位アナリストと難易度によって4つのランクに分類されています。
振動分野の有限要素法解析技術者
CAEエンジニアにおすすめの資格の1つに、高精度の振動解析が可能なスキルを証明した振動分野の有限要素解析技術者資格も挙げられます。振動解析とは外部からの衝撃に対する強度を解析する方法で、外部から振動体が持つ振動率と同様の振動を加えて測定します。
この方法では振動力学を利用した算出が必要なため、力学だけでなく数値計算にも詳しくなければいけません。試験ではCAE解析ソフトを利用するので、事前学習には試験と同機種のソフトウェアを使用しましょう。
CAEエンジニア導入のメリット
CAEエンジニアは近年の製造業への導入が進んでいる職種で、市場でのニーズも徐々に高まっています。
ではCAEエンジニアを導入するメリットを紹介します。
コスト削減
生産に必要なコストを削減できるのも、CAEエンジニアを導入するメリットの1つです。CAEエンジニアを導入してCAEの解析を行えば、製品や商品の高精度なシミュレーションが可能なので、試作品作成にかかるコストを削減できます。
特に自動業界における安全性能テストでは実際に自動車を衝突させていましたが、CAEを導入すればそのような手間を省いたテストが可能です。
設計プロセスの効率化
CAEエンジニアを導入すれば、設計プロセスを効率化できるのもメリットの1つです。従来の設計工程では試作品を作成してテストを行い、問題点が発生すれば1から設計工程の組みなおしが必要になって大幅なタイムロスなども発生していました。
そこでCAEエンジニアを導入して解析を行えば、試作テストにかかる工程が削減されて設計プロセスの効率化に繋がります。
設計プロセスの効率化
CAEエンジニアを導入すれば、設計プロセスを効率化できるのもメリットの1つです。従来の設計工程では試作品を作成してテストを行い、問題点が発生すれば1から設計工程の組みなおしが必要になって大幅なタイムロスなども発生していました。
そこでCAEエンジニアを導入して解析を行えば、試作テストにかかる工程が削減されて設計プロセスの効率化に繋がります。
多岐に渡るシミュレーションが可能
CAEエンジニアを導入すれば、生産における多岐に渡るシミュレーションが可能になる点もメリットの1つです。CAE解析を活用すれば、無重力状態や氷点下、高水圧状態など通常時には不可能な状況での解析ができます。
このような解析精度の向上により生産精度を向上させ、製品の多様な現場への対応を実現している点もメリットです。
CAEエンジニア導入のデメリット
生産工程にCAEエンジニアを導入すれば、メリット同様にデメリットも発生します。ではCAEエンジニア導入のデメリットを紹介します。
多額のコストがかかる
多額のコストがかかるのも、CAEエンジニアを導入する際のデメリットの1つです。CAE導入にはエンジニアの雇用やハードウェアの導入、解析ソフトのライセンス費用などがかかります。
製品や商品にとってCAEによる検証よりも直接的な検証の方が効率的なケースもあるので、費用対効果などを検討して導入を検討しましょう。また上記以外の費用として技術者の教育費や修理費、セキュリティ購入費なども事前に確認しなければいけません。
シミュレーション結果測定が必要
CAEエンジニアを導入しても、シミュレーションの結果測定が必要な点もデメリットの1つです。近年のCAEソフトは高精度化が進んでいますが、実物を完全に再現できるわけではありません。
CAEエンジニアが取得した数値はあくまでも参考的な指標なので、その数値を立証するために結果測定が必要な点も事前に把握して利用しましょう。
CAEエンジニアの今後の動向
製造後のDX化に伴い、生産データの分析・検出が可能なCAEエンジニアの需要は今後も高まることが予測されます。ではCAEエンジニアの今後の動向を解説します。
DXへの参入が増加
近年は製造業を中心に生産データのデジタル化が可能な、製造業DXが急速的に普及しています。その動向に伴って今後は高精度な生産シミュレーションが可能な、CAEエンジニアのDXへの参入が増加する見込みです。
さらにCAE解析を応用して仮想空間上に現実の情報を投影し、細かなシミュレーションによるデータ分析が可能なデジタルツインの導入も増加しています。下記に製造業における、デジタルツインを詳しく解説した記事を添付するので参考にして下さい。
また製造業DXを詳しく学習したい方は、eラーニングでも学習可能なDX完全攻略ハンズオンセミナーをご利用ください。
技術力向上につれて需要が高まる
今後のCAEエンジニアの技術力向上に伴い、今後も市場での需要が高まることが予測されます。従来の生産工程では、設計とCAEエンジニアを兼務するケースも多く見受けられました。
一方現在はCAE解析の精度に伴って専門性が重要視され、CAEエンジニアを解析のみの専門職として雇用する企業がほとんどです。このように製造業におけるCAEエンジニアの専門性が必要とされると同時に、需要も高まっているのが現状です。
CAEソフトの進化に伴い希少価値が向上
CAE解析ソフトの精度は年々深化を続けており、その動向に伴って可能なシミュレーションの数も増加しています。今後も解析ソフトのバリエーションは増加する見込みですが、一方で複雑なソフトを使いこなせるCAEエンジニアの希少価値が向上しているのが現状です。
したがって今後もCAEエンジニアの市場における価値が高まることが予測され、将来性の高い職種として注目を集めています。
将来性の高いCAEエンジニアを目指そう
本記事ではCAEエンジニアを詳しく解説し、仕事内容やおすすめ資格、メリットやデメリットを紹介しました。CAEエンジニアを導入すれば生産の多様なシミュレーションが可能になり、効率的な生産計画の立案や設計が実施されます。
このような観点からも、積極的にCAE解析を学んで今後も継続的な需要が見込めるCAEエンジニアを目指してください。さらに製造業における多様なデータのデジタル化を実現したDXに導入すれば、生産データを可視化して生産性を高めることも可能なので、DX完全攻略ハンズオンセミナーを利用して学習を深めて下さい。
