MBD（モデルベース開発）とは？ 導入のメリットや課題、成功のコツを解説

MBD（モデルベース開発）は製品の開発業務に革命を起こすほどの可能性を秘めた手法ですが、成功のためには、その手法の特徴とポイントを理解しておく必要があります。

この記事では、MBDの意味や関連用語との違い、導入のメリットや課題、MBDを成功させるコツ、導入事例などを解説します。

MBD（モデルベース開発）とは？

MBD（Model Based Development：モデルベース開発）とは、仕様書の内容をコンピューター上で仮想的にシミュレーションして品質の向上と開発の効率化を目指す手法です。ここでいう「モデル」とは、完成予定の製品やシステムの構造や動作を仮想的に再現したものを指しています。

MBDの特徴は、開発と検証を同時に進行できる点にあります。従来の製品開発（V字工程）では、仕様書を作り、試作機を作り、動作を確認し、手戻りが発生したら仕様を見直してまた試作機を作り......と、ハードウェアの試作が幾度となく繰り返されます。ソフトウェアの開発においても、試作に対する費用と工数の負担は同様に大きなものです。

しかしMBDなら、仮想的なシミュレーションにより仕様書の作成段階で設計ミスや不都合を明らかにできます。試作のコストを削減しやすくなり、時間的にも金銭的にも低減することができるのです。

モデルベース開発は自動車業界以外にも求められている

モデルベース開発は主に自動車業界で活用が進んでいますが、その有効性は他業界においても変わりません。特に、以下のような試作・試用が困難な分野では強力な解決策となりえます。

• 建機農機や航空機、船舶の製造
• ロケットや人工衛星の開発
• 大型施設の建設
• （手術ロボットなどの）高額な医療機器の製造　など

モデルベース開発の最大のメリットは、手戻りのリスクを減らせる点にあります。分野を問わず、開発規模が大きくなればなるほど有効性を実感できるはずです。

MBD（モデルベース開発）導入のメリット

では、MBDを自社開発に導入した場合のメリットを深掘りしていきましょう。

開発期間を短縮できる

手戻りを減らせるMBDは、従来の手法と比べ開発期間の短縮が可能です。従来は実機を動かしたあとに発覚していた問題を設計段階で確認しやすくなり、試作品を作る前に改善できるためです。

ビジネスの高速化やグローバル化が指摘されるなか、新製品の開発速度を向上させる重要性が増しています。市場投入までのスピードに優れていることは、それだけ競合他社との差別化が図れることを意味します。

複雑な条件下でのシミュレーションができる

仮想的にシミュレーションをおこなうMBDでは、検証の環境条件を容易に変更できます。「氷点下を超える寒さではどうなるのか」「膨大なアクセスが同時におこなわれたら」「無重力空間でも不具合は出ないか」など、現実で試すことが難しい条件もシミュレーションできます。

また、常に同じ条件下で検証が実行できるのもコンピューター上ならではです。実験ごとの環境のばらつきを防ぎ、高精度な検証を実現します。

開発コスト（工数・試作費）・試作機を削減できる

試作を減らし特定条件下でのシミュレーションも容易となるMBDは、開発コスト（工数・試作費）の削減にも貢献します。試作機の材料費はもちろん、製造をおこなうための人件費や時間も節約できます。氷点下のような特別な条件を整えるための費用も同様です。

さらに、開発期間の短縮はそれ自体が全体の人件費の削減を意味します。早期の市場投入により利益を確保しやすくなる点と併せて、MBDがもたらす利益は軽視できない規模です。

製品品質の向上につながる

MBDを導入すると仮想環境で高速かつ高精度な検証を繰り返せるようになり、設計段階から仕様の妥当性・確からしさを検証することができるようになることから、製品の品質向上が期待できます。何度も試作機を作成する手法では不可能な速度で改善を繰り返し、高水準な商品を追求できます。

通常、MBDに使用するソフトウェアはコード生成が自動化されています。そのためヒューマンエラーを防ぎやすくなる点も、品質安定の観点から有益です。

モデルを再利用できる

MBDで作成したモデルは自社の財産となります。後継機の開発など、次回以降の工程においても活用できるためです。

モデルの再利用は、担当者の質に左右されない開発品質の安定化にも寄与します。大規模な開発では致命的な問題にもなりうる属人化を防ぎ、開発プロジェクトが頓挫する危険性を低下させられます。

MBD（モデルベース開発）導入の課題

MBDは強力な開発手法ですが、導入に際しては以下のような課題も存在します。

設計フェーズの工数が増加する

MBDでは検証や手戻りの工数を削減できますが、設計段階における工数は増加します。精度の高いモデルやシミュレーション体制を構築する必要があり、従来の手法とは適切な人員配置が変わります。

また、本来は試作機の作成後に実行していた検証を同時に進めるため、設計フェーズの期間が長くなり、「開発が順調に進んでいないのでは」と誤った印象を周囲に与えるリスクがあります。

専門知識・スキルが欠かせない

MBDは大きく以下の4分野の作業で成り立っています。

• 制御ソフト開発
• 機械設計開発
• 電気・電子設計開発
• 実験・認証

もし一部の工程の質が不足していれば、開発全体への悪影響は避けられません。各分野における専門的な知見が必要であり、適切な人材がいない場合は外部からの確保、もしくは社内での育成が求められます。

従来の開発プロセスの移行や併用

MBDの導入を進めるとしても、現在の開発プロセスを一度に手放すことは難しいケースも多いでしょう。しかし、複数の開発プロセスが並存してしまうと、作業が重複したり、整合性が取れなかったりといった無駄が生じがちです。どのプロセスをMBDに任せるのか明確な導入計画を立て、必要なリソースを確保しておくことが大切です。

MBD（モデルベース開発）導入を成功させる5つのコツ

続いて、MBDの導入を成功させるためのコツをご紹介します。

現場の理解と協力を得る

特に重要となるのは、現場の理解です。MBDは設計フェーズの負担が増加しやすく、試作回数の削減や品質向上などのメリットにたどり着くまでの期間が長くなりやすい傾向にあります。現場の反発を回避しスムーズな導入を進めるためにも、「なぜMBDを導入するのか」「導入で（現場にも）どのような恩恵があるのか」を丁寧に周知していきましょう。

社内の教育体制を用意する

MBDを適切に運用するためには、モデルに関する知識など、従来とは異なる知見が求められます。優れたツールを導入するのみでは不十分で、人材の育成も並行して進める必要があります。

社内に育成用のリソースがない場合には、外部の教育サービスを利用するのも有効です。パーソルクロステクノロジーでは、MBDに関する人材教育を包括的に支援するプランを提供しています。

MBDサービス：MBD教育サービス

運用ルールを整備する

MBDをどのように進めるのか、運用ルールを明確化しておくことも大切です。前述のとおり、MBDには他分野の作業も必要となり、部門間のスムーズな連携が求められます。仮に従来の開発が縦割り的に実行されていたのであれば、新たに定期ミーティングや情報共有体制を準備するなど、社内の決まりごとを作り上げていく必要があるでしょう。

また、運用ルールの検討時には、モデリングガイドラインの策定も重要となります。MBDではモデルの質が開発の成否に直結します。担当者を問わず触りやすい可読性の高いコードを維持するため、命名規則を定めるなどのガイドラインの準備を進めましょう。

既存の開発モデルも活用する

自社でゼロからモデルを作成するのが困難な場合は、市場に流通している既存のモデルを購入したり、あるいは初期段階の構築を外部に委託したりする方法もあります。入手したモデルを改良する形で作業を進めれば大きく工数を削減できるでしょう。

CAEやMBSEとの違い

MBDに似た手法として、CAEやMBSEがあります。

CAE（Computer Aided Engineering）は、MBDと同じくコンピューター上のシミュレーションにより製品開発を効率化する手法です。ただし、CAEはある物理現象（熱放射や圧力への耐性、振動の影響など）の詳細分析を得意とする傾向にあり、全体の評価を進めるMBDとはやや異なります。

MBSE（Model Based Systems Engineering）は、MBDと同じくモデルを用いた製品開発の手法です。ただし、MBSEが指すシステムとは、営業や販売、アフターフォローなどまで包括した製品のライフサイクル全般を意味します。すなわち、MBDはMBSEの一部に含まれることになります。

MBD（モデルベース開発）の導入に課題がある時は導入支援サービスを活用しよう

MBDはモデルによる仮想シミュレーションを用いて開発を効率化する手法であり、試作や手戻りの削減に役立ちます。

ただし、MBDの導入を成功に導くためには、モデル作成の知識をはじめとする高度な知見が必須です。社内にそうした知見やリソースがない場合は、人材教育や開発全体のサポートを外部に依頼することも検討しながら、MBDのスムーズな導入を実現しましょう。

サービス：MBD教育サービス
サービス：モデルベース開発（MBD）