組み込みソフトウェア開発技術：8.事例2-車載ソフト開発の現状

全文

(1)特集組み込みソフトウェア開発技術 8. 事例 2 −車載ソフト開発の現状. 8. 事例 2 − 車載ソフト開発の現状川名茂之トヨタ自動車（株）統合システム開発部 [email protected]. カーエレクトロニクスの歴史. Unit）上で動作し，車内外のネットワーク化が進みプログラムサイズが複雑化・大規模化しているが，同時に機. 自動車の「走る・曲がる・止まる」といった基本機能. 能の安全性（フェールセーフ）やシステム全体の信頼性. は，長い歴史の中で油圧弁・カム機構等によるメカ駆動. が求められる．また，部品ごとにハードウェアが異なる. によって実現されてきた．その後各種モーターやスイッ. ために，開発する分野のドメインの知識とハードウェア. チ，リレー等の電気部品が採用され電気駆動の時代と. の知識の両方が必要であることも特徴である．特にリア. なった．近年半導体技術が進み，各種半導体センサや半. ルタイム制御が求められる部品が多く，コストパフォー. 導体スイッチ，マイクロコンピュータが搭載されるよう. マンスが最適となるような設計がなされている．以下に. になってエレクトロニクス（電子技術）による制御が主. いくつかの特徴をまとめる．. 体となってきた．マイクロコンピュータ（以降マイコンと称す）によって，. ●高信頼性への要求. 複雑な制御が可能となったが，より自由度の高いプログラ. 自動車の使用環境に応じて外乱に強い信頼性の高いソ. ム（ソフトウェア）を記述し搭載することで，付加価値の. フトウェアが要求され，プログラム自身にバグがないこ. 高いシステムを提供できるようになり，最近の自動車では. とばかりか，フェールセーフを考慮した冗長設計等のノ. このエレクトロニクス，特にマイコンによるソフトウェア. ウハウを組み込むことが必要である．また急速に進む. がなくてはならない重要な開発技術となってきている．. ネットワーク化や車種展開増によるソフトウェア種類の. 図 -1 にマイコンが搭載されるようになってからの搭. 急増の中，短期間で柔軟に対応できる信頼性の高いソフ. 載システムのロードマップを示す．縦軸は搭載される車. トウェア構造設計が求められてきている．. 両の装着率を表し，少量のオプション対応から標準搭載までの増加をイメージしている． 1980 年以降急速に電子化が進み，車両への標準装着率が増えてきている．最近では，走る・曲がる・止まる. 1980. の車両基本機能以外にカーナビゲーション等のような利. 8bit. 便性を訴えるシステムの標準搭載率も増えており，より. 電子化. 1990. 2000. 16bit 16bit. 32bit 32bit. 安全. 21 世紀の展開. 情報. 統統合合. �. 複雑なユーザインタフェースの開発が重要となってきている．標準搭載率の増加は車種ごとの対応等による開発. 環境エネルギー. E FI. 装着率 �. �. するソフトの種類増加も招いている．. ハイブリッドエアバッグ. 安全. カーエレクトロニクスの特徴. ABS TRC・VSC. 快適性. 近年自動車ではエレクトロニクス化が急速に進み，新. ナビ・情報化. 利便性周辺監視. たな商品価値を電子システムで生み出すことが求められることが増えている．自動車に搭載されるソフトウェアは，数十種類ものコンピュータ（ECU；Electric Control. 図 -1 車載システムの発展 IPSJ Magazine Vol.45 No.7 July 2004. 713.

(2) 特集組み込みソフトウェア開発技術. 19.0. ソ. 年間のソフト開発本数 1本当りのソフト容量 1本当たりのソフト容量年間ソフト開発量. New version software. フ. 情報系. トェ. 8 7 6. Highly reliable software. ウ. 5. 制御系. 4. Compact software, LAN. ア規. 3. 1.0. ボデー系. 9. 2 1. 模. 要求される信頼性. 0 94. 95. 図 -2 ソフトウェア分類. 96. 97. 98. 02. 図 -3 ソフトウェア開発量の推移. ●社外と連携した開発形態. 護貿易）の道具にされることもある．. 大半の車載 ECU は自動車会社から仕入先に発注される. 例として，安全性，大気汚染，電波，灯火に関する法. が，一部内製で開発される場合もある．よってソフトウェ. 規がある．このために同一の車両であっても，国ごとに. ア開発の大半は一部の内製開発を除き，仕入先で行われ，. 仕様が異なり，複数のソフトウェア開発を余儀なくされ，. 自動車会社は要求仕様開発，発注管理，品質管理を行っ. 開発を複雑にする一因となっている．. ている．仕入先は近年のグローバル調達の方針により，海外のサプライヤを採用するケースも増えてきている．. ●多様な使用環境シベリアからアフリカまで使用環境はさまざまであ. ●開発規模の多様性. り，高低温・静電気対策も不可欠である．また長距離を. 開発プロジェクトの規模も多岐にわたり，少人数で数. 走るタクシーや長時間停車状態の VIP 車両など特殊な用. Kbyte のプログラムサイズのものから数百人で数 Mbyte. 途に対応する必要もある．ソフトウェア開発でも，これ. までのものまでさまざまである．1 台の車両開発の中で，. らの使用環境を配慮したバラツキを考慮した制御や外乱. それぞれの ECU が同期をとって開発していくことが重. に強いセンサ入力動作等が求められる．. 要である．. ●納期の絶対的な厳守. 自動車用組み込みソフトウェアの分類. 車両の開発は何万点もの部品から構成され，それぞれが量産開始を厳守しなければ，成り立たない大きなプロ. ECU のソフトウェアは部品に求められる信頼性や開. ジェクトである．車両の製造・出荷・輸送・流通・新車. 発規模により，いくつかの特徴に分類される．グラフを. 発表・販売が世界規模で組み立てられており，たった. 図 -2 に示す．. 1 点の ECU の納期遅れがこれらのすべての計画を揺るが. ナビゲーションに代表される情報系は開発するソフト. す大問題となるために，絶対的な納期厳守が求められる．. ウェアの規模が大きいが，車両の基本運動制御に直接かかわることは少ない．また非常に信頼性を求められる制. ●リアルタイム制御. 御では，ブレーキ制御やエアバッグ制御がある．最近で. エンジン ECU に代表される制御では，エンジンの高. は，パワーウィンドウやメーター等も電子化されていて，. 速回転時に，点火・噴射演算制御は数 ms で実行され，. 小型コンパクトな設計が求められている．. 実行時間遅れが正常なエンジン動作に多大な影響を及ぼす．このように非常に限られた時間単位で，正確に動作をするソフトウェアが求められている．. ●法規対応. 自動車用ソフトウェア開発が抱える課題と取り組み. 自動車は世界各国で，さまざまな使われ方をされ，そ. 自動車の電子化が進むにつれ，ソフトウェアの開発が. れぞれの国で法規もさまざまである．法規は社会・文化・. 急増している（図 -3 参照：1994 年を 1 とした場合の開発. 経済を反映して常に変化し，場合によっては，政治（保. 量，すなわちプログラムサイズを表している）．このため. 714. 45 巻 7 号情報処理 2004 年 7 月.

(3) 8. 事例 2 −車載ソフト開発の現状. いくつもの課題が浮き彫りになってきており，自動車会社各社はその対応に真剣に対応する必要に迫られている．また前述のようなソフトウェアの特徴により，高信頼性要求を実現していく上でエンジニアリングプロセスに関する課題と，開発形態や規模，期間的な面に対応するための管理プロセスにも一層の工夫が必要とされている．以下にその概要を説明する．. ●エンジニアリングプロセスに関する課題. ＋ＩＴ，ＩＴＳ. 地球環境保護 T/M・エンジン精密制御， EHV, FC 制御，. ・渋滞緩和 • ・インフラ連携車両制御 • ・ユビキタスネットワーク対応. 交通事故死傷者削減パッシブセーフティ（エアバッグ）アクティブセーフティ（衝突緩和）. 走る・曲がる・止まる＋ “繋がる”. 楽しさの追究ドライバ意思推定，車両運動統合制御人. 快適性・利便性の追究. 車. 社会. 路車間，車車間通信. 要求定義に関する課題さまざまな新機能を開発する際に，その機能の要求仕. 図 -4 車に求められる将来像. 様がなかなか決められないという課題がある．製品の企画段階∼要求定義に至るまでのプロセスでは，企画レベルでの検証ができず要求仕様確定段階で商品のコンセプ. 度のシステム開発では，個人のスキルだけではなく，組. トを左右する変更が発生する．この仕様変更は後の工程. 織的なプロセス定義も必要になってきている．自動車の. に行けば行くほど，変更工数が多大になりプロジェクト. 場合，非常に多くの仕入先（サプライヤ）に部品を発注. 全体に対する影響は多大になっていくため開発の初期の. しており，その部品の信頼性確保の対応も大きな問題で. 段階から管理している．. ある．仕入先のソフトウェアの品質を測るためのいくつかの施策が必要で，発注もとの自動車会社と仕入先とは. 要求分析に関する課題. 綿密に連携している．. 要求仕様を獲得する際に，要求仕様を分析し仕様の意図するところを正確に把握し，確認することが重要であ. ●支援や教育に関する課題. る．しかし，要求定義のプロセスが未熟である場合には，. 信頼性の高いソフトウェアを開発するためのノウハウの. 要求分析段階で大量の疑問点や矛盾点の指摘項目が発生. 伝授をする方法が大きな課題となっている．現状の組み込. し，工程の手戻りが発生する．また要求仕様記述手法が. み車載システムでは，ハードウェアやシステムの知識に加. 確立されていないプロジェクトについては，記述の矛盾. え，不具合を未然に防ぐリスク回避判断もノウハウとなっ. や記載漏れなどが発生しないよう未然に防止している．. ている．それぞれのシステムで異なる判断が求められることもあるために，これらの知識やノウハウの伝授も含め，. 検証・テストに関する課題. 設計現場に依存しない教育体制を構築している．. 機能の複雑化・大規模化に伴い，検証・確認漏れが発生しやすくなってきている．机上での確認や，ベンチテスト，実車評価を体系だてて，漏れのない検証・テスト. カーエレクトロニクスの将来展望. を実施することが重要であるが，開発期間や投入できるリソースに限りがあるために，自動で検証ができるテ. 今後ますますネットワーク化が進み車内のネットワー. スト環境が重要となってきている．しかし，テスト仕様. クから車対インフラや車対車へと情報ネットワーク化が. 書やテストパターンの作成にも相当の技術と時間が必要. 進むと思われる．ソフトウェアのアーキテクチャの標準. で，要求仕様からテスト仕様を正確に・効率的に生成し. 化やコンポーネントの流通等自動車会社や仕入先の枠を. ている．. 超えた協業や協調が必要とされている．図 -4 に示すように，車を取り巻く環境はますます厳. ●管理プロセスに関する課題. しくなってきており，求められる要求は環境保護・安全・. 開発するシステムが大規模化するに伴い，それを管理. 運転する楽しさ・利便性と多様に渡ってきている．これ. するマネージメントも困難になりつつある．特に開発ボ. らの要求に応えるために，社会のインフラ基盤を含めた. リュームが急激に増えている場合には，以前のマネージ. 情報技術（IT・ITS）を活用する必要があり，人と車と社. メント知識を超えた予想外の事態がおきることがあり，. 会のますますの融合が必要不可欠である．. これに対処する能力を持ったマネージャの育成が急務で. （平成 16 年 6 月 4 日受付）. ある．数人で開発するシステムでは，個人のスキルに依存することでリスク回避することができるが，十数人程 IPSJ Magazine Vol.45 No.7 July 2004. 715.

(4)