シミュレーションガバナンス

シミュレーションガバナンスは、数値シミュレーションによって生成された情報の信頼性を保証する管理機能です。この用語は2011年に導入され^{[ 1 ]}、2012年には機械設計の観点から具体的な技術要件が取り上げられました^{[ 2 ]。} 2015年にはその戦略的重要性が取り上げられました^{[ 3 ] [ 4 ]。} 2017年にストックホルムで開催されたNAFEMS世界会議 では、シミュレーションガバナンスが数値シミュレーションにおける8つの「大きな問題」の最初のものとして特定されました。

シミュレーションガバナンスは、（a）利用可能な最良のシミュレーション技術の選択と採用、（b）数理モデルの定式化、（c）実験データの管理、（d）データと解の検証手順、および（e）物理実験と現場観測から収集された新しい情報に基づいて数理モデルを改訂することに関係しています。^{[ 5 ]}

シミュレーションガバナンスの計画は、組織内の各組織または部門の使命に合わせて策定されなければなりません。構造工学および機械工学の用語では、典型的な使命は次のとおりです。

1. 確立された設計および認証規則の適用：設計規則で定義された許容値が与えられた場合${\displaystyle F_{all}}$示す${\displaystyle F_{max}\leq F_{all}}$。
2. 設計ルールの策定（通常は新素材または新素材システム向け）：${\displaystyle F_{all}}$これは、クーポン試験および部品試験の結果を解釈することを含みます。
3. 状態基準保全（通常は高額資産の場合）：欠陥が検出された場合、故障が発生する確率はどのくらいか？${\displaystyle N}$負荷サイクル？
4. 大型構造物（航空機の機体、船舶構造物、自動車など）の衝突時の構造解析。

項目 1 から 3 は、関心のある量が変位場の 1 階微分に関連する強度解析を必要とすることに注意してください。項目 4 は、関心のある量が力と変位の関係または加速度 (衝突力学など) である構造解析を指します。この区別は、強度解析では、例えば有限要素法による数学モデルの定式化とその数値解に関連する誤差を個別に処理し、検証、妥当性確認、不確実性の定量化を適用する必要があるため重要です。^{[ 6 ] [ 7 ]}

一方、構造解析では、有限要素ライブラリから要素を組み立てて構築される数値問題（有限要素モデリングと呼ばれる手法）によって満足のいく結果が得られる場合がある。この場合、数値解はそれ自体で成り立ち、通常は適切に定式化された数学的問題の近似ではない。したがって、解の検証もモデルの妥当性確認も実行できない。満足のいく結果を得るには、実験データセットを参照して有限要素モデルを巧みに調整し、2つの大きな誤差をほぼ相殺させる必要がある。1つの誤差は概念的なものであり、許容できないデータは定式化の基本仮定に違反する。もう1つの誤差は数値的なものであり、1つ以上の関心のある量が発散するが、発散の速度は遅く、実際に使用されるメッシュ細分化では目立たない可能性がある。^{[ 6 ]}