CAE解析エンジニアは産業のDXには欠かせない要職!CAE解析エンジニアの将来性は?仕事内容やITとの関連性を解説

最終更新日:2021年8月24日

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CAE解析は、コンピューターシミュレーションのひとつで、主に製造業で使われています。近年、製造業のDXが進むにつれてCAE解析の重要性が高まっています。今後はAIやIoTとの融合により、さらに高精度なシミュレーションが実現する可能性が高いからです。ここでは、CAE解析エンジニアの将来性や仕事内容、ITとの関連性などについて解説しています。

1. CAE解析エンジニアとは

まず、CAE解析とCAE解析エンジニアの概要について解説します。

CAE解析とは

CAE解析は、日本語で「シミュレーション解析エンジニアリング」と呼ばれる解析手法です。主に建築業や製造業において、高精度なシミュレーションを行うために活用されています。

一般的に工業製品は、耐荷重や耐振動、熱の持ち方などさまざまな要素を考慮して設計を行い、試作機を作成して物理的なテストを行います。しかし、こうした工程には膨大な時間とコストが必要です。

そのためコンピューター上で精緻なシミュレーションを行い、テストの代替とする手法が採られています。この時に活用されるのがCAE解析です。

CAE解析エンジニアとは?

CAE解析エンジニアとは、「CAEツール」や「CAEソフトウェア」を使用し、シミュレーションと設計、改善を行うエンジニアの総称です。なお、CAE解析エンジニアには以下2つのタイプが存在します。

 
  • ・CAEソフトウェアを使用して解析とシミュレーションのみを行うエンジニア

    ・シミュレーションの結果を設計に反映し、設計工程も担うエンジニア
     

近年はCAE解析の高度化により、シミュレーションと解析を専門に行うエンジニアの需要が増えているようです。

CAE解析エンジニアの仕事内容

CAE解析エンジニアは、主に数値解析作業を担当します。数値解析とは、あらかじめ設計者から与えられる「初期値」や「限界値」を用いて解析を行い、解析結果として出力する工程です。数値解析の結果をもとに製品の設計・仕様が変更され、変更後は再度数値解析を行います。こうして技術的な課題を解決していくのがCAE解析エンジニアの仕事内容です。

もう少し詳しく言うと、CAE解析エンジニアは設計者から与えられた数値(初期値、境界値)をもとにパラメータ設定を行い、シミュレーションの条件を設定し、計算実行と結果判断を行います。中でもパラメータ設定は、解析速度や解析精度に影響を与えるため、特に重要な工程です。パラメータにどのような値を設定するかはエンジニア個人の経験によって変わるため、属人的なスキルが問われる工程と言えるでしょう。

2. CAE解析エンジニアの将来性

次に、CAE解析エンジニアの将来性について解説します。結論から述べると、CAE解析エンジニアの将来性はかなり有望です。その理由は以下のとおりです。

複数の業界で進むDX

製造業の全工程でデジタル化が進んでおり、CAE解析の材料となるデータが増えています。また、データの量のみならず質も向上しています。これはIoTやAIによるデータ収集、認識技術の進化によるものです。そのため、さらに高度なシミュレーションが可能になり、活用される分野も拡大傾向にあります。

例えば、CAE解析を応用した技術として「デジタルツイン」があります。デジタルツインとは、現実世界の情報を仮想空間上に反映させ、「双子」のような状態を創り出す技術の総称です。デジタルツインを活用することで、超高精度なシミュレーションが可能になり、シミュレーション結果を現実世界に反映しながら製品の最適化を進めることができるわけです。

例えば、建設業では建築物の設計・施工・管理といった一連のライフサイクルをデジルツイン上でシミュレーションすることにより、各工程の効率化やリスクの洗い出し、生産性の向上などが図られています。近年、建築業や製造業を中心にデジタルツインの実用化が進んでおり、その一環としてCAE解析が用いられています。

専門性が増し分業化が進む

かつてはCAE解析エンジニアが設計工程も兼任するケースが多かったようですが、近年はCAE解析技術の高度化に伴い、エンジニア兼設計者というポジションが減っています。その一方で、解析に用いるデータ量の増加や計算の高度化から、CAE解析を専門に行うエンジニアの需要が増えています。

DX時代の要職となる可能性が高い

あらゆる業界においてDXの必要性が叫ばれるようになり、その前提としてデジタイゼーション・デジタライゼーションが必須とされています。

デジタイゼーションは「単純なデジタル化」、デジタライゼーションは「デジタル技術をビジネスに組み入れること」です。CAE解析はデジタイゼーション、デジタライゼーションのどちらにも関わる分野であり、DXの基礎となる技術だと言えます。

5G・IoT・AIといった先端技術との融合で活用範囲が拡がっていけば、CAE解析エンジニアは現在よりもさらに重要な役割を担うようになるでしょう。

その一方で、CAE解析エンジニアは数が不足しています。一人前のCAE解析エンジニアになるためには、CAE解析ツールの使用方法を熟知していることはもちろん、工学や機械設計に関する専門知識も欠かせません。いずれもしっかりと身に着けるためには一定以上の実務経験を必要とするため、人材育成には時間がかかります。こうした事情から、需要と供給のミスマッチが起こり、CAE解析エンジニアの価値は上昇していく可能性があるのです。

3. CAE解析エンジニアになるための方法

最後に、CAE解析エンジニアになるための方法を紹介します。CAE解析エンジニアになるためのルートはひとつではないため、あくまでも一例として考えてください。

基礎知識を学ぶ

CAE解析を行うためには、その基礎となる知識が必要です。具体的には「材料力学」や「有限要素法」などが挙げられるでしょう。材料力学とは構造物に負荷がかかった際に発生する力(応力)や形状の変化を計算して、設計に役立てるための学問です。また、有限要素法とは、解析が不可能な計算式を小さく分割して解き、「近似値」を求めるための手法を指します。

CAE解析ツールの基礎を学ぶ

CAE解析は専用のツール(CAE解析ツール)を用いて起こなれることがほとんどです。一般的なCAE解析ツールは「プリプロセッサ」「ソルバー」「ポストプロセッサ」という3つの機能から成り立っています。

プリプロセッサは設計者が作成した3Dデータ形状など、解析に必要な条件を入力するツールです。この条件をもとに「ソルバー」が計算を行い、「ポストプロセッサ」が計算結果を可視化して分析し、再び設計工程へとフィードバックが行われるわけです。これらCAE解析ツールの基礎を理解しておくことで、未経験からでもCAE解析エンジニアを目指しやすくなるでしょう。

資格を取得しオペレーターを目指す

CAE解析エンジニア向けの資格としては、「計算力学技術者(CAE技術者)」があります。計算力学技術者は、「初級・2級・1級・上級アナリスト」という4つのグレードで構成されているため、まずは初級資格の取得を目指したいところです。なお、取得のためには一般社団法人 日本機械学会が認定するCAE技能講習会などの受講が必要です。

また、CAE解析エンジニアには、技術的な知識以外にも製品知識や、パラメータ設定の実務経験などが求められます。もし完全未経験からCAE解析エンジニアを目指すのであれば、CAE解析ソフトを扱うオペレーターというポジションを目指す方法が良いかもしれません。

4. まとめ

CAE解析は主に製造業で使われているコンピュータシミュレーションである。製造業のDXが進むにつれ、DXの基礎となる技術であるCAE解析の重要性が高まっています。今後さらに5G・IoT・AIといった先端技術との融合で活用範囲が拡がっていけば、CAE解析エンジニアもさらに重要な役割を担うようになるでしょう。
一人前のCAE解析エンジニアの育成には時間がかかるため、今後の需要増に人材供給が追いつかず、CAE解析エンジニアの価値は上昇していく可能性があるとも言われています。

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