おすすめの機構解析ソフトを比較！基礎知識やできること、選び方までをわかりやすく解説！

機構解析ソフトは、装置や製品を試作する前に、可動範囲や速度、加速度を確認するための道具です。関節やモーターにかかる荷重も、計算で求められます。まず、できることと、部品の扱い方の違い、似たソフトとの線引きを押さえましょう。

機構解析ソフトでできること

基本は、部品どうしのつながり方と駆動条件を与え、機構全体の動きを時間の経過とともに計算することです。可動範囲、速度、加速度のほか、軸受や関節にかかる荷重も確認できます。

モーターやアクチュエーターに必要なトルクの見積もりにも使えます。振動や衝撃の予測、制御と機構を組み合わせた動作の検証も、主な用途です。

剛体・弾性体と接触・摩擦の扱い

部品を変形しない剛体として扱う製品が基本です。製品によっては、有限要素法（FEM）で作った弾性体を取り込み、剛体と組み合わせて解析できます。

部品どうしの接触や衝突、すべり、摩擦をどこまで細かく計算できるかも、製品ごとに異なります。解析したい現象に合わせて、必要な扱い方を確かめましょう。

応力解析やロボットシミュレータとの違い

機構解析ソフトの中心は、機構全体の運動と、各部にかかる力の把握です。部品の応力や変形を詳しく調べる場合は、応力解析ソフトや構造解析ソフトの領域になります。

ロボットの動作プログラムを作る用途は、ロボットシミュレータの領域です。機構解析ソフトで求めた荷重を、別の強度解析に渡して使う場面もあります。

編集部メモ：製品は4つの型に分かれます（編集部の整理）。汎用のマルチボディ解析型、分野特化型、CAD連携型の運動解析、システムモデリング型です。解析する機構の規模と、結果を渡す先の工程を、最初に確認してください。

機構解析ソフトを選ぶ際には、解析したい機構の範囲と、結果を使う工程を先に整理することが重要です。この2点が合わない製品は、機能が充実していても使いにくくなります。次の4つの観点で整理しましょう。

CADデータの読み込みと連携を確認する

手元の3D CADや2D CADのデータをそのまま読み込めるかで、モデル作成の手間が変わります。対応するCADの種類は、製品ごとに異なります。

CAD側の設計変更にモデルを追従させられるかも、確認したい項目です。製品ページにCADとの連携の記載がない製品もあるため、公式資料や問い合わせで確かめましょう。

剛体・弾性体と接触・摩擦の扱いを見る

部品の変形が結果に影響する機構なら、弾性体を扱えるかが判断材料です。FEMで作った弾性体を取り込める製品もあれば、剛体の解析に絞った製品もあります。

衝撃やすき間、すべりを伴う機構では、接触と摩擦のモデルも見ておきましょう。必要以上に細かいモデルは、計算時間と作業の手間を増やします。

制御シミュレーションとの連携を確かめる

制御と機構を組み合わせて検証するなら、制御設計のツールと連成できるかが要点です。Simulinkなどの制御シミュレーションとつなげる製品があります。

解析モデルをHILなどのリアルタイム試験に使えるかも、製品によって分かれます。解析と試験で同じモデルを使えれば、作り直しの手間を抑えられるでしょう。

価格の公開状況と導入のしやすさを比べる

価格を公式サイトに載せている製品は多くありません。ライセンスの種類や同時利用数で金額が変わるため、問い合わせが必要な製品が大半です。

無料の評価版や試用版があれば、導入前に操作感と解析範囲を確かめられます。日本語の資料や国内の窓口の有無も、導入後の学習に影響します。

製品を並べるときは、同じ物差しを当てる必要があります。機構解析ソフトで見る項目は次の5つです。互いに関連するので、まず表で全体像をつかみましょう。

CADデータの読み込みと連携

手持ちのCADデータをどこまで生かせるかを比べる項目です。複数の3D CAD（SOLIDWORKSやCreoなど）を直接開ける製品があります。

2D CADのDXFを読み込む製品もあります。CADとの連携を製品ページに書いていない製品もあるため、記載の有無そのものが比較の材料です。

剛体・弾性体の扱い

部品の変形を結果に反映できるかを比べる項目です。一般的なFEMコードから弾性体を取り込める製品や、製品内で弾性体を作成できる製品があります。

線形だけでなく非線形の弾性体まで扱える製品もあります。剛体の運動解析に絞った製品は、導入しやすい一方で、変形の影響は見られません。

接触・摩擦のモデル

部品どうしの衝撃やすべりを、どこまで再現できるかを比べる項目です。接触、衝突、摩擦を扱う製品は多くあります。

非線形の接触や、潤滑を含む軸受・歯車の接触まで計算する製品は、限られています。解析したい現象に必要な深さかどうかを見極めましょう。

制御シミュレーションとの連携

機構と制御を組み合わせた検証ができるかを比べる項目です。Simulinkとの連成や、制御、油圧、CFDなどのツールとの連成に対応する製品があります。

HILやSILのリアルタイム環境でモデルを実行できる製品もあります。連携の方法は製品ごとに異なるため、公式資料で確かめましょう。

価格の公開状況

金額が公式に公開されているかを比べる項目です。主要8製品のうち、公式サイトに金額を確認できたのは2製品で、いずれも米ドル建てでした。円建てと、無償と明記された製品は0製品です。

残りの6製品は、問い合わせや見積もりが必要です。通貨や税の扱いが製品ごとに異なるため、金額の合算や単純な比較はできません。SimWiseのサブスクリプションは、購入画面に日本では利用できないとの表示がありました。

比較項目のどこに重点を置くかは、自社の状況で変わります。企業の特徴ごとに、確認する順番を整理しました。自社に近いものから読んでください。

少人数の設計部門で、手軽に運動解析を始めたい企業

専任の解析担当者がおらず、設計者自身が機構の動きを確かめたい企業です。2Dのリンク機構を扱う製品や、3D CADの組立品を直接開ける製品が候補になります。

まず確認したいのは、扱う機構が2Dで足りるかです。価格が公開されている製品でも、通貨とライセンスの種類を見て、問い合わせで総額を確かめましょう。

3D CADの組立品の動きと応力まで確かめたい企業

設計した組立品が、実際にどう動き、どの部品にどれだけの荷重がかかるかを見たい企業です。主要な3D CADのデータを直接開ける製品が候補になります。

運動解析とFEAを連成して、動きで生じる荷重から応力を求める製品もあります。非線形の構造解析まで必要なら、別の解析ソフトも検討しましょう。

電気や制御と組み合わせて装置を検討する企業

モーターや制御を含めた装置全体の動作を、設計の段階で確かめたい企業です。機構と電気、熱、流体などを同じ環境で扱う製品や、制御ツールと連成できる製品が候補になります。

HILやバーチャルコミッショニングに使うなら、コード生成やリアルタイム実行への対応を確認します。弾性体の扱いが必要かも、あわせて見ておきましょう。

車両やパワートレインなど特定の分野を詳しく解析する企業

サスペンション、動力伝達系、乗員の安全評価など、分野が決まっている企業です。分野に特化した要素やデータベースを持つ製品が候補になります。

用途に特化した製品は、一般的な装置のリンク機構の解析には向かない場合があります。解析したい対象が製品の守備範囲に入るかを、先に確認しましょう。

機構で求めた荷重を耐久・疲労の解析に渡したい企業

機構全体の動きから部品にかかる荷重の時刻歴を求め、強度や耐久の検討に使いたい企業です。弾性体や接触・摩擦を扱い、荷重を出力できる製品が候補になります。

荷重を渡す先のソフトとの組み合わせも、確認が必要です。ライセンスや構成は問い合わせになる製品が多いため、評価の段取りを早めに決めておきましょう。

機構解析ソフトの費用は、ライセンスの種類や同時利用数、追加モジュールの有無で変わります。主要8製品のうち、公式サイトに金額を確認できたのは2製品です。どちらも米ドル建ての価格表です。残りの6製品は、問い合わせや見積もりで確認する必要があります。

総額は、同時利用数の増加や追加モジュール、2年目以降の保守費用で変わります。通貨の異なる価格は、並べて比べられません。ライセンスの種類と保守の範囲をそろえて、見積もりを依頼してください。

製品データとして数値化できる4項目を、製造業適合性スコアで横並びにしました。工程管理・品質管理・原価管理・中小適合の4つを、5段階で評価しています。並びは中小適合の高い順で、同点は残りの評価軸の順に比べました。

ここからは表に挙げた8製品を、順位の並びのまま見ていきます。強みだけでなく、向かないケースもあわせて示しました。解析したい機構と、結果を渡す先の工程に照らして読み進めてください。

DST Working Model 2D

リンク機構を、ピンジョイントやモーター、ばねなどの部品で組む2D専用のソフトです。力やトルク、加速度を数値やグラフで確認できます。接触・衝突・摩擦も扱え、2D CADのDXFを読み込めます。

解析は2次元に限られるため、3D CADの組立品はそのまま使えません。日本語の製品情報は公式サイトになく、日本の窓口は販売店のNihon VI-gradeです。部品の応力や変形の評価にも向きません。

DST SimWise 4D

3Dの運動解析とFEAを組み合わせ、組立品の動きで生じる荷重から応力を計算します。SOLIDWORKSやNX、Creoなどのデータを直接開けます。Simulinkとの連成にも対応している点が特徴です。

FEAは線形静解析、固有値、定常熱、座屈に限られ、非線形の構造解析には別のソフトが要ります。日本語の製品情報は公式サイトにありません。永続ライセンスと年間ライセンスがあり、米ドル建ての価格表が公開されています。

MapleSim

700以上のコンポーネントをつなぎ、電気、機械、熱、流体を含むシステム全体をモデル化します。高速でロイヤリティーフリーのコードを生成でき、HILなどにも使える点が特徴です。15日間の無料体験版があります。

FEM由来の弾性体や詳細な接触の扱いは、製品ページで確認できません。油圧・空圧のライブラリはModelon社のアドオンで、用途によっては追加購入が必要です。企業向けの金額は、公式サイトに載っていません。

SIMULIA Simpack

車両、動力系、ドライブトレイン、鉄道、風力などに使える汎用のマルチボディ解析ソフトです。FEMコードから弾性体を取り込めます。同じモデルを、コード生成なしでHILやSILにも使えます。

価格は公式サイトに掲載がなく、構成と費用は問い合わせが必要です。3DEXPERIENCEでは、ロールにまとめられた中から、用途に合うものを選びます。単純なリンク機構の確認には大がかりです。

AVL EXCITE M

パワートレインのNVH、耐久、動特性を予測する解析ソフトです。軸受や歯車対、クランクトレイン部品を連成します。接触、構造変形、潤滑も同時に計算します。モーター騒音の予測も扱える点が特徴です。

解析対象はパワートレインに絞られ、一般的なリンク機構や搬送装置の動作確認には向きません。CADデータとの連携は製品ページに記載がなく、ライセンスと価格も問い合わせが必要です。

Simcenter MotionSolve

機構の運動、力、加速度、反力を計算し、運動学から振動まで、6種類の解析が可能です。線形・非線形の弾性体と、接触・摩擦のモデルを持ちます。計算した荷重時刻歴は、耐久や疲労の解析に渡せます。

価格は製品ページに掲載がなく、問い合わせが必要です。日本語の製品ページは英語からの自動翻訳で、詳しい日本語の技術資料は確認できません。旧Altair MotionSolveの製品です。

SuspensionSim

サスペンションの準静的な試験をシミュレーションします。試験はキネマティクス＆コンプライアンス（K&C）で、乗用車、トラック、オートバイを扱います。得られた特性は、CarSimなどの車両モデル用ファイルとして出力できる点が特徴です。

計算するのは準静的な平衡状態の特性です。サスペンション以外の機構や、過渡的な時間応答には使えません。価格は公式サイトに掲載がありません。日本では、Applied Intuition合同会社が販売とサポートを担います。

Simcenter Madymo

乗員と歩行者の安全を評価する解析ソフトです。マルチボディ、有限要素、数値流体力学のソルバーを1つにまとめています。検証済みのクラッシュダミーと人体モデルで、動きや衝撃、エアバッグの挙動を計算します。

用途は乗員・歩行者の安全評価に特化し、一般的な装置のリンク機構やモーター負荷の解析には向きません。価格は製品ページに載らず、トークンのパックで全ツールを使うライセンスが用意されています。

機構解析ソフトは、業務で使う範囲では有償の製品がほとんどです。無料で使える範囲は、評価版や教育機関向けの制度などにとどまります。

機構解析ソフトの比較は、5つの項目で整理すると進めやすくなります。CADデータの読み込み、剛体・弾性体の扱い、接触・摩擦のモデルを見ます。制御シミュレーションとの連携と、価格の公開状況も加えた5つです。

まず、解析したい機構の範囲と、結果を渡す先の工程を書き出しましょう。リンク機構の確認で足りるのか、耐久解析まで要るのか、特定の分野に絞るのかで、候補は変わります。次に、ライセンスの種類や保守を含む構成で、見積もりを比べてください。公式サイトに金額を確認できたのは8製品のうち2製品で、残りは問い合わせが必要です。製品はカテゴリページも参考にしてください。