日立アステモ（旧・日立オートモーティブシステムズ1）は、仮想エンジンECUおよび自動テストに取り組んでいます。同社は、仮想化ツールとしてベクター社の「vVIRTUALtarget」を導入し、AUTOSARを構成する一部のBSWモジュールに適用しました。 その結果、テストシナリオの実行時間を大幅に短縮することに成功しました。また、テストの網羅性の向上や、HIL（統合テスト）での同一テストシナリオの使用など、その他の効果も得られました。
仮想BSWへの取り組みによるテスト効率の向上
ECUソフトウェアシステムアーキテクチャの標準化を通じて、ソフトウェアコンポーネントの再利用を促進し、開発および検証の負担を削減するAUTOSAR（AUTomotive Open System Architecture）の使用がますます広がっています。
比較的早い段階からAUTOSARへの取り組みを開始した日本のサプライヤーの一つが、日立アステモ（旧・日立オートモーティブシステムズ）¹です。同社は、日本および世界中のさまざまな自動車メーカーに対し、パワートレインシステム、自動運転、先進運転支援システム（ADAS）を提供しています。 日立アステモの取り組みの一部は、『ベクター Journal』第16巻（2018年5月発行）に掲載された「ボトムアップアプローチによるAUTOSARの適用」と題する記事で紹介されており、参考資料として使用できます。
日立アステモは、エンジン制御ECUのBSWおよびSW-Cテストの効率向上を目的として、ベクター社のECU仮想化ツール「vVIRTUALtarget」（図1）を使用した仮想ECUおよび自動テストに取り組んでいます。 「ECUをコンピューター上で仮想的に再現できれば、プロトタイプのECUやI/Oハードウェアを用意することなく、その動作を迅速かつ効率的に確認することができます」と、日立アステモのソフトウェアプラットフォーム設計担当、山崎良美氏は述べています。「最終的な目標はECU全体の仮想化ですが、まずは一部のBSWモジュールの仮想化から進めていくことにしました。」
仮想環境におけるテスト対象は、エンジン制御ECU BSW内のDEM/FIM（診断イベントマネージャー／機能抑制マネージャー）、DCM（診断通信マネージャー）、およびCOM（通信マネージャー）です（図2）。本資料では、山崎氏が担当しているDEM/FIMについて解説します。
DEMは、BSWの他のモジュールやASW（SW-C）によって判定されたエンジンおよび触媒の診断情報を集約し、故障に応じて計器盤の警告灯を点灯させ、不揮発性メモリに故障情報を記録するモジュールです。本資料で取り上げるエンジンECUに関連する故障の種類は約1,500種類あります。
一方、FIMは、エンジン故障情報に基づき、クルーズコントロール機能のDeactivationなどの制限を行うことで、故障の影響を最小化します。また、故障情報をコンパイルし、SW-Cに通知します。
vVIRTUALtargetは、ツールの統合性と実行パフォーマンスに基づいて選択されました
日立アステモが実装したVector社のvVIRTUALtargetは、Microsoft Windows 10上で仮想AUTOSAR環境を生成できるツールソフトウェアです。Vector社のMICROSAR Classic BSWパートまたはSW-Cパートのテストおよび統合、ならびにAUTOSAR Adaptiveに相当するVector社のAdaptive MICROSARのテストおよび統合を行うことができます。
製品バリエーションは2種類用意されており、上記すべてに対応する「vVIRTUALtarget pro」と、MICROSAR BSWを統合した仮想ECUのみをサポートする「vVIRTUALtarget basic」があります（図3）。
「日立アステモでは、AUTOSAR BSWとしてベクター社のMICROSARを使用しており、CANoeをはじめとするベクター社のその他のツールも導入しています」と山崎氏は述べました。「市場にはいくつかのECU仮想化ソリューションがありますが、vVIRTUALtargetを選択した理由の一つは、既存の環境とシームレスに統合できる点にあります。」
山崎氏が挙げたもう一つの理由は、実行性能です。「従来、当社はマイクロプロセッサベンダーが提供するエミュレーションツールを使用してDEM/FIMテストを行っていましたが、マイクロプロセッサの挙動は正確に再現されていたものの、処理速度が遅いという課題がありました」と山崎氏は述べました。「vVIRTUALtargetを使用することで処理速度を数倍に高速化できる点が、vVIRTUALtargetを使用した理由の一つです。」
図4は、MICROSARにおけるシステム統合フローの概要を示しています。BSWセットアップツールであるベクター社のDaVinci Configurator Proを使用してMICROSARの構成を行い、生成されたコード（.c/.h）をvVIRTUALtargetに提供します。vVIRTUALtarget上で仮想ECUが生成され、CANoe上で実行されます。
また、DaVinci Configurator Proで生成されたコードを実際のECUに統合することも可能です（図4の上部）。
テストシナリオの実行時間が3分の1に削減されました。これにより、網羅性が向上し、品質の向上に寄与しています。
図5は、日立アステモにおけるワークフローの概要を示しています。V字型モデルの左側では、AUTOSAR SW-Cの開発にベクター社の「DaVinci Developer」が、MICROSAR BSWの構造設定およびコード実装には「DaVinci Configurator Pro」が使用されています。 V字型モデルの右側では、vVIRTUALtargetを使用して、仮想ECU上でのBSWテストの効率化を図っています（現在はBSWモジュールの単体テストのみ対応しています）。
vVIRTUALtargetによって構築された仮想ECUはCANoeに統合され、仮想CANバスからの入力に対して、CANバスへの値の出力、フラッシュメモリへの書き込み、他のBSWモジュールやSW-Cとの通信など、何らかのレスポンスを行います。
テストシナリオは、自動テストシーケンス作成ツールであるベクター社の「vTESTstudio」および日立アステモ社の自社開発ツールによって作成されます。さらに、ベクター社のVT Systemを活用したHILテストシナリオを使用することで、CAN通信テストの効率が向上し、重複によるエラーを防止しています（図6）。
山崎氏は、vVIRTUALtargetの導入による効果について次のように説明しました。「まず、テストの実行パフォーマンスが劇的に向上しました。数万件のテストシナリオを読み込んで実行し、結果を生成してMicrosoft Excelファイルへの集計を完了するのに、マイクロプロセッサベンダーが提供するエミュレーションと比較して、以前の約3分の1にあたる8時間で完了できるようになりました。 例えば、退社時にvVIRTUALtargetをアクティブ化しておけば、翌日出社した時点でExcelファイルとしてテスト結果が利用可能になり、すぐに確認することができます。」
山崎氏によると、テスト時間の短縮により、以前よりも徹底したテストが可能になり、品質の向上にもつながったとのことです。「日立アステモは、世界中の複数の拠点で開発を進めています」と同氏は述べました。「仮想環境では、各拠点に実機ECUを配布する必要がないため、そのためグローバルな開発を進める上でも効率的です。」
仮想環境における課題は、実機ECUとの実行タイミングの差異です。このため、標準的なテストシナリオや、ハードウェアなしでは実施できないテストについては、実機ECU（プロトタイプハードウェア）を用いてテストを行っています。
また、仮想CI/CTや仮想SW-Cにも取り組み、さらなる効率化を目指しています
日立アステモでは、CI/CT（継続的インテグレーション／継続的テスト）にも取り組んでおり、短いサイクルでテストと修正を繰り返しています。
CI/CTとは、テストや修正を一度にまとめて行うのではなく、テストと修正を頻繁に繰り返す短い反復サイクルを通じて、手戻りを削減することを目的とした開発手法です。このアプローチは、DevOpsやCI/CDに共通するものです。つまり、開発と運用の統合を通じて品質を向上させ、リリースまでの時間を短縮することであり、IT領域においてますます普及しつつあります。
CIはすでに、GitLabやArtifactoryといったCI/CDの標準的な手法を使用し、構成、コード生成、ビルドを一体的に行うクラウド環境上で導入されています（図7）。
「バグ修正や機能変更を迅速かつ容易に反映できるほか、場所を問わずクラウド上で開発を進めることが可能です」と山崎氏は述べています。「現在はインテグレーション（CI）のみを処理していますが、近いうちにテスト（CT）への取り組みも開始する予定です。」
こうしたニーズに応えるため、ベクターはCI/CTシナリオに最適化された「vVIRTUALtarget Server Edition」を提供しています。
日立アステモにおけるvVIRTUALtargetの使用方法については、上記の通りです。エンジンECUの開発では、基本設計が複数の車種や様々な自動車メーカーで流用されることが多いため、テストシナリオの実行時間を短縮できることは大きなメリットとなります。日立アステモは、BSWやSW-Cの統合テストを含め、仮想化の適用範囲を拡大することで、さらなる効率化を目指しています。
ベクターは、vVIRTUALtargetをはじめとする先進的なツールを提供することで、今後も日立アステモのニーズに応えてまいります。
