株式会社 明治 様　導入事例

Particleworks導入のきっかけ ～ 粒子法解析のデモを見て驚愕

Particleworksの特徴：自由表面流れ（液体の表面変形）が計算できること

―　二次元から三次元のParticleworksに機能を拡張した理由は何でしょうか

Particleworks活用事例１：製造設備導入時の検証や最適な運転条件の設定にフル活用

―　具体的な活用場面を教えてください

１つは、新しく導入する設備の検証です。
新しい機械ではどのようなことが起こるかわかりません。起こりうるリスクを装置導入前に評価ができるので、コスト削減や効率化という面で大きなメリットがあります。

活用事例２：固体と液体の混合～果肉入りヨーグルト

―　固体と液体の混合で課題だったというヨーグルトの混合について教えてください。Particleworks導入前はどのようにしていましたか

シミュレーションできていませんでした。工場でカップに充填し、果肉の実数を数えて検証していました。 測定にもばらつきがあるため、定性的な傾向しか見ることができませんでした。 ヨーグルトの粘度によっても混ざり具合が違います。物性値を変えたケースでも Particleworksでは、体積あたりに何個あるか定量的に評価できるので、タンク内がどのくらい均一かがシミュレートできます。

活用事例３：無菌攪拌設備の実用化～SOLIDWORKS Flow Simulationとの連携活用

―　SOLIDWORKS Flow SimulationとParticleworksを導入していますが、どのように使い分けされているのでしょうか

SOLIDWORKS Flow Simulationが得意なところと、Particleworksが得意なところがあるので、分けて検証しています。 流動食の製造ラインで大型タンクを導入したときには、 自由表面流れなどの難しい計算はParticleworksが得意なので、まず底面攪拌と偏芯攪拌のリスクを250リッターのモデルを作って検証しました。 次に導き出した条件をSOLIDWORKS Flow Simulationに設定し、流量や完全に混ざるまでの時間を計算しました。使い分けている理由は、SOLIDWORKS Flow Simulationは自由表面の計算ができない反面、設定が簡単で計算が速いからです。

―　底面攪拌と偏芯攪拌のリスク検証とはなんですか

このとき、我々が直面していた課題が2点ありました。 １点目は、渦の発生しない条件を見つけること。２点目は、流動食の製造ラインなので、貯液から充填までを無菌で行うことです。１点目の渦の発生についてですが、それまでの偏芯攪拌の機械は、同じところをぐるぐる回るだけで、大きな動力を使いながらも混ざるまでに時間がかかっていました。 偏芯攪拌で短時間でよく混ぜるためには、それまでの倍以上の動力を使い、もっと勢いよく混ぜる必要がありましたが、それでは渦が発生してしまいます。

Particleworksによる新たな取り組み～嚥下シミュレーション

―　今後の取り組みとして考えていらっしゃることがあれば教えてください

社内に喉ごしの定量評価を検討しているチームがあるのですが、一緒に嚥下のシミュレーションを進めています。
前述のデモで、流しにモノを落として排水のU字溝に詰まる画像を見たときに、嚥下という食物を飲み込むときの喉の部分のシミュレーションができるのではないかと思いつき、今はParticleworksをつかってとろみ剤（嚥下補助食品）を加えた食材のシミュレーションを行っています。 とろみ剤は病院や在宅介護でも使いますので、今後ますます重要な食材となります。

具体的には、解析モデルを舌、軟口蓋、咽頭、喉頭と４つのパーツに分けて、それぞれをに物性値等を細かく設定して実際の動きに近いシミュレーションを行います。食べ物が口に入ると、舌がこう動いて、どのように食道や気道が動くかをシミュレーションし、どういう状態で誤嚥が起こるか、上から横から、いろいろな角度でシミュレーションを行います。

今後の期待

― 弊社へのご要望があればお願いします

当社では解析の底辺を広げていくために若い人材が解析に触れるチャンスを増やす取り組みを行っています。 構造計画研究所には解析ツールとしての活用にご協力いただいていますが、今後は工学的なバックボーンのある構造計画研究所に計算結果に対するコメントやアドバイスをいただきたいと希望しています。これからもご指導をよろしくお願いします。

また、嚥下シミュレーションの作成ではParticleworksのメーカーであるプロメティック・ソフトウェアにカスタマイズをお願いしました。望んだようなカスタマイズが実現でき、嚥下シミュレーションが開発できたのは、構造計画研究所がこれまで培ってきた工学的な知見と解析的な経験を踏まえ、当社のニーズを理解したうえで、何度も一緒に打ちあわせを行ってくれたお陰です。一般的ではないカスタマイズに対し、できることできないことを明確にし、最大限できることを高めた形でカスタマイズすることを提案いただき、また真摯にご対応いただきましたこと、たいへん有難く思っています。