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Hiroaki Takada
車載組込みシステム向け ソフトウェアプラットフォームの動向
高田 広章 2016年9月16日
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車載組込みシステム向けSPFの動向
名古屋大学 未来社会創造機構 教授 名古屋大学 大学院情報科学研究科 教授
附属組込みシステム研究センター長 APTJ株式会社 代表取締役会長・CTO
Email: [email protected] URL: http://www.ertl.jp/̃hiro/
MBD中部コンファレンス
Hiroaki Takada
目次 車載制御システム向けSPFの動向とAUTOSAR ▶ 車載制御システム向けSPFのこれまでと動向 ▶ AUTOSARの技術的課題 ▶ AUTOSAR SPFの利用状況・市場動向 ▶ 今後の予測と我々の問題意識
NCESにおけるコンソーシアム活動 APTJの取り組み ▶ APTJの設立経緯，目指す姿，強み ▶ APTJの性格と位置付け，エコシステム ▶ APTJの活動計画（第1フェーズ）
おわりに ▶ オープンイノベーションとプラットフォーム
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車載組込みシステム向けSPFの動向
SPF：ソフトウェアプラットフォーム
Hiroaki Takada
車載制御システム向けSPFの動向とAUTOSAR
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車載組込みシステム向けSPFの動向
Hiroaki Takada
車載制御システム向けSPFのこれまでと動向 車載制御システム向けSPFのこれまで ▶ 車載制御システム（ECU）の多くは，SPFやOSを使わずに
開発されてきた ▶ 大規模なECUでは，OSEK/VDX仕様（AUTOSARの前身
の仕様）のOSや，独自のSPFを使っていたものもある ▶ 海外企業（Vectorなど）製のOSEK/VDX仕様OSもある
が，国内で開発されているものも多い（ルネサス製，TOPPERS/ATK1など）
▶ 規模が小さく，サプライヤが独自で開発することも可能 車載制御システム向けSPFの動向 ▶ 車載制御システムの複雑化に伴い，SPFも大規模化・複雑
化．開発には大きいリソースがかかる ▶ AUTOSAR仕様が標準として広まっていく流れ
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車載組込みシステム向けSPFの動向
Hiroaki Takada
午前の復習 AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture)
▶ 自動車，自動車部品，エレクトロニクス，半導体，ソフトウェア企業によるグローバルパートナーシップ（2003年に設立） ▶ ソフトウェアの複雑性を軽減するために，ソフトウェア基
盤（infrastructure）の業界標準を作成 ▶ コアパートナー（2016年時点）
▶ 最新の仕様書（群）はRelease 4.2 Revision 2
▶ 約100のソフトウェア仕様書と約110の関連ドキュメント，その他多くのファイルが含まれており，全体で19600ページ（と言われている）
▶ “Cooperate on standards, compete on implementation”（標準化で協調し，実装で競争する）をポリシーに
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車載組込みシステム向けSPFの動向
BMW Daimler PSA Peugeot Citroen Bosch Ford トヨタ自動車 Continental GM Volkswagen
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AUTOSARの標準化と仕様 ３つの領域で標準化 ▶ ソフトウェアアーキテクチャ
▶ ソフトウェアプラットフォーム（SPF）の構成 ▶ RTE仕様 ▶ BSWモジュール（OS，デバイスドライバ群，ミドルウェア
群）毎のインタフェース（API）仕様 ▶ 方法論とテンプレート（Methodology and Templates）
▶ アプリケーションシステムの構築手順 ▶ アプリケーションインタフェース
▶ SW-C（アプリケーション毎のソフトウェア部品）間で受け渡すデータのカタログ
▶ 初期は，SW-Cのインタフェースそのものの標準化を目指したが，断念（競争領域で標準化になじまない）
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車載組込みシステム向けSPFの動向
午前の復習
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AUTOSARアプローチ ▶ アプリケーションシステム
を，Virtual Functional Busで接続されたソフトウェア部品（SW-C）群の形で論理的に記述
▶ 各SW-Cを，ECUにマッピングする（現時点では手動）と，ECUの構成ファイルをツールにより生成
▶ その際に，ECU記述とシステム制約記述（処理の時間制約など）を与える
▶ ソフトウェアプラットフォーム（SPF）は，RTEとBSWで構成
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AUTOSAR Virtual Function Bus 2.0.0より
車載組込みシステム向けSPFの動向
午前の復習
Hiroaki Takada
ソフトウェアプラットフォームの構成 Runtime Environment（RTE） ▶ SW-C間，SW-CとBSW間の通信インタフェースを提供 ▶ SW-Cに対してBSWのサービスを提供（API抽象化層） ▶ SW-C間，SW-CとBSW間
の通信記述から，RTEの ソースコードをツールによ り生成 AUTOSARプラット フォームの最大の特徴
Basic Software（BSW） ▶ OS+デバイスドライバ+
ミドルウェア群
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車載組込みシステム向けSPFの動向
AUTOSAR Virtual Function Bus 2.0.0より
午前の復習
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Basic Software（BSW）の構成 ▶ 4つの機能グループ（システム，メモリ，通信，I/O）のサー
ビスが，それぞれ3つの階層（サービス層，ECU抽象化層，マイクロコントローラ抽象化層（MCAL））で構成
▶ Complex Drivers：標準化の抜け道，階層をスキップ
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車載組込みシステム向けSPFの動向
AUTOSAR Layered Software Architecture 3.0.0より
午前の復習
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例）System Servicesを構成するモジュール ▶ AUTOSAR OS（構成図で下まで突き抜けているのがOS） ▶ ECU State Manager ▶ Basic Software Mode Manager ▶ Communication Manager ▶ Watchdog Manager ▶ Time Service ▶ Synchronized Time-Base Manager ▶ Crypto Service Manager ▶ Diagnostic Log and Trace ▶ Development Error Tracer ▶ Function Inhibition Manager ▶ Diagnostic Event Manager
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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例）CANのための通信スタックを構成するモジュール ▶ AUTOSAR COM ▶ Large Data COM ▶ Generic NM Interface ▶ CAN NM ▶ CAN State Manager ▶ PDU Router ▶ IPDU Multiplexer ▶ Secure Onboard Com. ▶ CAN Transport Protocol ▶ CAN Interface ▶ CAN Transceiver Driver ▶ CAN Driver
など
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車載組込みシステム向けSPFの動向
AUTOSAR Layered Software Architecture 4.2.1より
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AUTOSARの技術的課題 大きいオーバヘッド ▶ 実行時オーバヘッドが大きく，ECUのコストアップに
機能安全への対応が非効率 ▶ 機能安全への対応が後付けで，非効率的
マルチコアへの対応が不十分 ▶ マルチコア向け拡張は，まだ大きい改良が必要
完成度の低い仕様 ▶ 曖昧な仕様や不整合が数多く残っている
難しいインテグレーションが必要 ▶ 理想から遠いコンフィギュレーションツール
技術を理解している技術者の不足（技術的課題ではないが） ▶ これらの課題克服のためには，AUTOSARの技術を正しく
理解している技術者の育成が必要
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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AUTOSAR SPFの利用状況・市場動向 海外での利用状況 ▶ AUTOSARの中心メンバである欧州OEMやサプライヤは，
積極的にAUTOSARを活用 ▶ 米国OEMも使う方向
国際的な市場動向 ▶ AUTOSARベースのSPFで有力な企業は次の通り
▶ Vector（ドイツ） ▶ Elektrobit（グループ本社はフィンランド，AUTOSAR関
係はドイツ，2015年5月にContinentalが買収） ▶ ETAS（ドイツ，Boschの子会社） ▶ Mentor Graphics（米国，AUTOSAR技術はスウェーデ
ンの企業から買収） ▶ KPIT（インド）… 独立系ソフトウェア企業
▶ 上記の中でも，特にVectorのシェアが高い 13
車載組込みシステム向けSPFの動向
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国内の状況 ▶ 国内OEMの多くは，AUTOSARを使う方向性を出している
が，現時点では採用が必須というわけではない ▶ 国内サプライヤは，海外OEMの要請により，AUTOSARを
使わざるをえない状況 ▶ 国内ソフトウェア企業で，AUTOSAR SPFをビジネス化して
いた例もあるが，SPFの一部分のみで，シェアは小さい ▶ イーソル（eSOL ECUSAR） ▶ ヴィッツ（Owls –AUTOSAR Package–）
▶ 最近になって，複数の企業の連合によりAUTOSAR SPFを開発・販売する活動／企業が立ち上がっている ▶ SCSK+5社（QINeS-BSW）… 2014年立ち上げ ▶ APTJ … 2015年設立，後で詳しく紹介 ▶ オーバス（デンソー，イーソル，NCOS）… 2016年設立
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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今後の予測と我々の問題意識 今後の予測 ▶ 何も手を打たないと，近い将来に，車載制御システム向け
SPFを有力（海外）企業に寡占されてしまう可能性が高い 海外企業に寡占されることによる問題 ▶ 開発速度が律速されるおそれ ▶ ノウハウが活用できなくなる／流出するおそれ ▶ コストの上昇，交渉力の弱さがハンディになる可能性
我々の問題意識 ▶ SPFを海外メーカに寡占されることにより，我が国の自動車
産業（まずはサプライヤ，次いでOEM）のものづくり力の低下につながるのでは？
▶ SPFが海外製になることで，その上で動作するアプリケーションも海外で開発した方が有利になり，国内の車載組込みソフトウェア産業が縮小するのでは？
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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NCESにおけるコンソーシアム活動
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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ATK2コンソーシアムの概要 正式名称 ▶ 次世代車載システム向けRTOS（リアルタイムOS）の仕様
検討及び開発に関するコンソーシアム型共同研究 コンソーシアム型共同研究とは？ ▶ 名古屋大学 大学院情報科学研究科 附属組込みシステム
研究センター（NCES）が設定した研究開発テーマに，複数の企業の参加を得て研究・開発を進める共同研究
実施内容 ▶ AUTOSAR OS仕様をベースとしたRTOSとその検証ス
イートの研究・開発 ▶ CAN通信スタック，RTEジェネレータの開発
実施期間 ▶ 2011年度～2013年度の3年間で実施（名古屋大学と参加
企業との間の共同研究契約は年度単位）
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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研究開発成果の取扱い ▶ 開発したRTOS，CAN通信スタック，RTEジェネレータは，
TOPPERSプロジェクトからオープン化 ▶ 検証スイートと設計書は，コンソーシアム参加企業は自由
に使用できる．参加企業以外には有償でライセンス 参加企業 ▶ （株）ヴィッツ ▶ （株）永和システム
マネジメント ▶ （株）OTSL ▶ （株）サニー技研 ▶ （株）デンソー ▶ （株）東芝 ▶ トヨタ自動車（株）
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▶ （株）豊田自動織機 ▶ 日本電気通信システム（株）〔2012
年度まで〕 ▶ パナソニック アドバンストテクノロ
ジー（株） ▶ 富士通VLSI（株）〔2012年度まで〕 ▶ 富士ソフト（株） ▶ ルネサス エレクトロニクス（株）
車載組込みシステム向けSPFの動向
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APコンソーシアムの概要 正式名称 ▶ 車載制御システム向け高品質プラットフォームに関するコ
ンソーシアム型共同研究 コンソーシアム型共同研究とは？ ▶ 名古屋大学 大学院情報科学研究科 附属組込みシステム
研究センター（NCES）が設定した研究開発テーマに，複数の企業の参加を得て研究・開発を進める共同研究
実施内容 ▶ AUTOSAR仕様をベースとして，高品質な車載制御システ
ム向けプラットフォームに関する研究開発を行う ▶ ATK2コンソーシアム（2011年度～2013年度に実施）の成
果をベースに，品質向上・開発範囲拡大を行う 実施期間 ▶ 2014年度に開始．3年程度の継続実施を予定
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※ AP = Automotive Platform
車載組込みシステム向けSPFの動向
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研究開発の目標 ▶ AUTOSAR仕様をベースとして，その問題を解決し，日本
の自動車産業のニーズに合致した，軽量で高品質なSPFを開発する ▶ AUTOSAR仕様に対して大幅な修正（改良）を行うよう
な研究開発も実施する ▶ 開発するSPFを，グローバルに有力な車載制御システム
向けSPFのトップ3の内の1つとすることを目指す 目標に向けてのアプローチ ▶ 開発したSPFは，TOPPERSプロジェクトからオープン化す
ることを基本とする ▶ 目標達成のためには，多くの企業の協力を得る必要が
あり，オープン化（無償公開）はそのための手段 ▶ ただし，品質確保に用いる開発成果については，コンソー
シアムメンバ以外には有償でライセンスする
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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APコンソーシアムの参加企業 (28社) ▶ アイシンコムクルーズ（株） ▶ イーソル（株） ▶ （株）ヴィッツ ▶ （株）永和システムマネジメント† ▶ SCSK（株） ▶ APTJ（株） ▶ （株）OTSL†
▶ オムロン オートモーティブエレ クトロニクス（株）†
▶ 京セラ（株）† ▶ （株）サニー技研 ▶ （株）ジェイテクト ▶ スズキ（株） ▶ （株）デンソー * ▶ 東海ソフト（株）† ▶ （株）東海理化電機製作所 *
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▶ （株）東芝 ▶ （株）豊田自動織機 ▶ （株）豊通エレクトロニクス†
▶ 日本電気通信システム（株） ▶ パナソニック（株）† ▶ パナソニック アドバンストテク
ノロジー（株） ▶ 富士通テン（株） ▶ 富士ソフト（株） ▶ マツダ（株） ▶ ルネサス エレクトロニクス（株） ▶ 矢崎総業（株） ▶ ヤマハ発動機（株）† ▶ 菱電商事（株）†
（2015年度末時点）
*は部分参加 †はオブザーバ参加
車載組込みシステム向けSPFの動向
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APTJの取り組み
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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APTJの設立経緯 APTJの必要性 ▶ AUTOSARが国際標準になる流れの中で，車載制御シス
テム向けのSPFが海外製だけになるおそれ ▶ APコンソの活動だけでは不十分という認識
▶ 2014年夏頃から，APコンソを拡大する方策を模索 ▶ 株式会社の形で活動するのがベストと判断
設立以降のスケジュール ▶ 2015年10月1日：APTJ設立をプレス発表，活動開始 ▶ 2015年12月1日：第３者割当増資の実施，共同開発サプラ
イヤ3社との契約締結をプレス発表 ▶ 2016年4月：開発技術者が30名を超えた ▶ 2016年5月9日：２回目の第３者割当増資の実施，共同開
発OEMとの契約締結をプレス発表
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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APTJが目指す姿 車載制御システム向けのSPF開発・普及 ▶ 品質が高く，自由に改変可能で，国内でサポートできる
SPFを開発し，国際的に普及させる ▶ 国内でのサポートを考えると，国内で開発するのが望まし
いが，必須ではない ! 海外有力企業に対抗して生き残れることが必須
ベースとする仕様 ▶ AUTOSAR仕様が国際的に広く採用されつつある現状か
ら，開発するSPFは，AUTOSAR仕様をベースとする ▶ ただし，我が国のOEMやサプライヤのニーズに合致する
ような修正を加える ! AUTOSAR仕様をそのまま実装したのでは不十分
独立テスト機関の設置（オプション） ▶ 開発者と独立したテスト機関があるとベター
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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APTJの強み 高いリアルタイムOS技術 ▶ リアルタイムOSに関する長い開発経験と高い技術
▶ 特にマルチコア対応において技術的な優位性 ▶ TOPPERS/ATK2は，他のAUTOSARベンダのOSと比べ
ても高い性能を達成している 機能安全，セキュリティ技術に関する知見 ▶ 機能安全とセキュリティ技術に関する知見を有する
品質の確保と人材育成 ▶ 我が国の産業界の品質要求にこたえられる開発能力 ▶ SPF開発技術者の人材育成に実績
業界をまとめる力と決める力 ▶ 各社の（技術的な）意見の食い違いを調整し，開発の方向
性を決める能力 25
車載組込みシステム向けSPFの動向
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APTJの性格と位置付け 国産SPF開発のための組織 ▶ パートナーソフトウェア企業からの協力を受け，共同開発
サプライヤと共同で，AUTOSARベースのSPFを開発 ▶ 名古屋大学発のベンチャ企業として設立
共同開発サプライヤ/OEM ▶ 開発するSPFに対する要求を出す ▶ 開発費の一部を負担（共同開発費） ▶ 開発成果物のライセンスを得る
パートナーソフトウェア企業 ▶ APTJに対して出資（資金面での協力） ▶ APTJに開発技術者を送る（人材面での協力） ▶ 共同開発サプライヤ以外に対するSPFのライセンス提供
は，パートナーソフトウェア企業経由で行う
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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APTJを取り巻く組織間の関係（エコシステム）
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APTJ
パートナー ソフトウェア企業
富士ソフト サニー技研
永和システム マネジメント
菱電商事 東海ソフト
キヤノンソフトウェア 他1社（非公表）
（2016年8月時点）
その他の サプライヤ/
OEM
共同開発 サプライヤ/OEM
豊田自動織機 ジェイテクト
東海理化 スズキ
（2016年8月時点）
TOPPERS
オープン化
APコンソ
研究開発成果
開発成果
ライセンス 販売
サブライセンス権
ライセンス
サポート
出資
開発技術者
共同 開発費
サポート
サポート
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TOPPERS，APコンソーシアム，APTJの関係
▶ 上のレイヤほど，共通の思い・目標，大きいリソース負担
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車載組込みシステム向けSPFの動向
TOPPERSプロジェクト （約100社，年会費 10万円）
APコンソーシアム （約20社（オブザーバ参加を除く），
年間の研究費 770万円）
APTJ （約10社）
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APTJの活動計画 (第1フェーズ) 2つの活動を並行して進める ▶ AUTOSAR SPFの開発（コア資産開発） ▶ 共同開発サプライヤのサポート
▶ 共同開発サプライヤがAPTJ SPFを利用する当初2つ程度のECUの開発をサポートする
コア資産開発の対象 ▶ AUTOSAR SPFの全体を開発対象とする
▶ ただし，必要性が極めて低いものは除外する ▶ MCAL（マイコン抽象化層）については別に検討 ▶ AUTOSAR Release 4.2.xをベースとする
▶ ジェネレータ，コンフィギュレータは範囲内．上流設計ツールは範囲外
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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機能安全・セキュリティへの対応方針 ▶ 機能安全対応（全ASIL）は最初から対応する ▶ 情報セキュリティについても考慮する
MCALの扱い ▶ まずは，共同開発サプライヤ/OEMが要望する1種類のマ
イコンに対して，最低限の機能を持ったMCALを開発する ▶ それで不十分な場合は，半導体メーカ製のMCALを使用
することを推奨する ▶ この場合でも，APTJがMCALまで含めてサポートできる
体制がとれるように，半導体メーカと協議中 実用化の時期 ▶ 2020年販売の車両に無理なく載せられるスケジュールで
進める ▶ 最初の適用車両は，これよりも1～2年早い時期に
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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投入予定の開発リソース ▶ 開発の前提と開発期間
▶ APコンソの開発成果（TOPPERS/ATK2等）を活用する ▶ 当初の開発を3年間で実施する
▶ 開発技術者：30～50名 ▶ 海外有力企業は少なくとも100人規模だが，SPFの共通
部分の開発に絞り，この1/3～1/2程度で対応 ▶ 2016年4月時点で30名を超えた．さらに増員の計画
▶ 開発資金：20億円程度 ▶ 半分程度を出資金で確保 ▶ 半分程度を共同開発サプライヤ/OEMからの開発資金
で確保する計画（もう1～2社，共同開発サプライヤ/OEMを増やしたい）
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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おわりに
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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オープンイノベーションとプラットフォーム ! 第5期科学技術基本計画においても，オープンイノベー
ションとプラットフォームが重視されている 我が国の情報産業の弱み ▶ 特にプラットフォームの領域で，国際標準となるものを出
せていない → プラットフォームを握ることのビジネスインパクト
▶ （そこそこの）技術を持った企業が乱立．国の力が分散 … 情報産業に限らずすべての産業分野に言えること
我々の挑戦 ▶ プラットフォームを協調領域と捉えて，オープンイノベー
ションに向けた研究開発を実施 ▶ コンソーシアム（組合），コンソーシアム型共同研究，コン
ソーシアム型のベンチャ企業を活用
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車載組込みシステム向けSPFの動向
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参考）第5期科学技術基本計画の概要
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車載組込みシステム向けSPFの動向
世界に先駆けた「超スマート社会」の実現（Society 5.0）
共通的なプラットフォーム（超スマート社会サービスプラットフォーム）構築に必要となる取組を推進
超スマート社会サービスプラットフォームに必要となる技術（サイバーセキュリティ、IoTシステム構築、ビッグデータ解析、AI、デバイスなど）と…
オープンイノベーションの重視
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車載組込みシステム向けSPFの動向
オープンイノベーションを推進する仕組みの強化
産業界の人材・知・資金を投入した本格的連携
