Pintsch:デジタル連動装置用テストシステムの導入に成功

さまざまなサブシステム間のベンダー横断的な相互運用性を確保すること

CANoe
vTESTstudio
VectorCAST
VT System
VIO System

「Digital Rail Germany Fast-Track Programme」の一環として、Pintsch社はNeuProに準拠した標準化されたインターフェースを備えたデジタル連動装置(DSTW)を開発しています。同社は、さまざまなサブシステム間のベンダー横断的な相互運用性を確保するという課題に直面しています。こうした複雑な要件を満たすため、Pintsch社はベクター社の実績あるテスト・シミュレーションシステム「CANoe」を採用しています。

以下のインタビューでは、Pintsch社が新製品の開発および検証において克服しなければならなかった課題、CANoeを選択した理由、そしてこれまでにどのような成果を上げてきたかについてご紹介します。デジタル制御・シグナリング技術の世界に関するこれらの興味深い洞察から、ぜひインスピレーションを得てください!

当社のお客様

PINTSCHは、180年以上の実績を持つ、鉄道インフラ向け安全関連製品のトップメーカーです。同社は1843年にユリウス・ピントシュによって設立され、以来発展を続けてきました。現在、PINTSCHは踏切、入換設備、車軸計数技術、スイッチ加熱システム向けの革新的なシステムソリューションを提供しています。同社の製品は、最高の信頼性、モジュール性、そして最先端の技術を特徴としています。

インタビュー対象者

プロジェクトの概要およびテスト・シミュレーションの要件

「Digital Rail Germany Fast-Track Programme」の一環として、Pintsch社は、NeuProに準拠した標準インターフェイスを備えたデジタル連動システム(DSTW)の開発を委託されました。さらに、Pintsch社は7つの導入プロジェクトのうち1つについて総合請負業者として責任を負っており、さまざまなサブシステム間のメーカー横断的な相互運用性を確保しなければなりません。

Pintsch社は、DSTWシステム全体をテストし、DSTWサブシステムの段階的な統合を確実にするためのモジュール式テストシステムを必要としています。このシステムは、完全自動化されたテストシーケンスの実施や、仮想通信パートナーのシミュレーション作成にも使用可能です。このテストシステムは、相互運用性テストから運用テスト、性能テストに至るまで、あらゆる種類のテストを網羅し、開発段階での使用に加え、受入試験システムとしても使用されることが求められています。

ピントシュ氏の観点から、新製品のテストや検証を行う上で、最大の課題は何でしょうか?

Pintsch:私たちにとって重要なのは、テスト環境のアーキテクチャにおいて抽象化レベルの分離を実現することです。サブシステム間の通信プロトコルの詳細は抽象化され、テストケースレベルでは考慮されないようにしなければなりません。また、実参加者とシミュレートされた参加者のさまざまな組み合わせに対する多数の構成が、維持管理可能な状態であることも重要です。テスト環境においては、実の通信パーティシパントとシミュレートされた通信パーティシパントとの切り替えが容易に行えることが求められます。

もう一つの大きな課題は、配列要素の数が膨大であり、それに応じてシミュレータの数も非常に多くなる点にあります。コピー&ペーストによる解決策では、保守が困難な冗長なコードが生じてしまうため、シミュレータ向けにスケーラブルなソリューションを開発する必要があります。具体的には、個別にパラメーター化が可能でありながら、共通の汎用的な動作モデルを共有するオブジェクトの配列として実装することが求められます。

また、開発部門の既存のライフサイクル管理(ELM)システムへの一貫した統合を確保することも、私たちにとって重要な課題です。これは、結果のトレーサビリティと再現性に関する関連標準の要件を満たすために重要です。

このセグメントでは、どのベクター製品ポートフォリオが利用可能ですか?

ベクター:当社のCANoeツールは、複雑なシステムやネットワークのシミュレーション、解析、および自動テストを簡素化します。1996年の市場投入以来、CANoeは継続的に開発が進められており、現在では多種多様な通信プロトコルやバスシステムの包括的な検証に使用されています。 これには、デジタル鉄道シグナリングシステムにおけるアプリケーションに関連するSCI-XX/RaSTA(EULYNXおよびNeuProベース)、OPC UA、EtherCAT、CAN、CANopen、Modbus、MQTTなどが含まれます。vTESTstudioツールは、テストシーケンスの設計を容易に行えるようサポートします。

ネットワーク通信(EthernetおよびCAN)は、VNインターフェースを介してCANoeに接続されます。VT Systemを使用することで、拡張性が高く、モジュール式で効率的なHILテストを行うことができます。VIO Systemは、シンプルなI/Oテストに最適です。どちらのシステムも、アナログデータとデジタルデータの円滑な交換を可能にします。また、ポートフォリオには、ユニットテスト用のVectorCASTツールも含まれています。

ピントシュ社はなぜCANoeを選択したのでしょうか?

Pintsch:当初、私たちは独自のテスト環境を開発しないことを意識的に決定しました。私たちの目標は、長期的な可用性とサポートが提供され、かつツールの将来的な開発の恩恵を受けられる、確立された標準ソリューションに依存することでした。さらに、多様性を確保するため、自社開発製品とテスト環境が同じプロトコルスタックを使用することを避けたいと考えました。 市場調査を行った結果、いわゆるRaSTAバインディング、すなわちRaSTA(Rail Safe Transport Application)およびBTP(Bahntechnisches Protokoll)スタックを備え、さらにEtherCATオプションにより、さまざまなデバイスを接続するための標準化されたインターフェイスを提供するツール「CANoe」を見つけました。テスト自動化ツール「vTESTstudio」と組み合わせることで、これは上記で述べたテスト環境の要件をすべて満たしています。

また、Vector社のConnection Utilityを活用することで、テスト管理ツールへの必要な接続も実現可能です。RaSTAバインディングが市場に登場した初期段階から開発を開始したため、Vector社からはパイロット顧客として直接的な開発者サポートを受けられたほか、何よりも鉄道特有の機能の今後の開発に意見を反映させる機会も得ることができました。

このツールについて、どのようなご経験をお持ちですか? ピントシュはこれまでにどのような成果を上げてきましたか?

ピントシュ:現在、CANoeには指令・コントロールレベルのあらゆる要素に対応したシミュレータが備わっており、特定のプロジェクトに基づいて、連動装置(ESTW-ZE)をシミュレーション環境でテストすることが可能になりました。これには運用テストも含まれており、車軸計数システムを刺激することで列車の走行をシミュレートすることもできます。 また、CANoeのテストベンチを使用して、スイッチ、信号機、車軸計数システムなどの実際のシステムをテストしています。このセットアップでは、CANoeが連動装置の通信機能を担います。

パイロットお客様パートナーシップの一環として、ベクター社はBTPレベルでのフォールトインジェクション機能を拡張し、オブジェクト配列の取り扱い能力も向上させました。現在、RaSTAレベルでのフォールトインジェクションを可能にするための作業も進行中です。

CANoe Execution Adapterと自社開発の自動化スクリプトを活用することで、CANoeのテスト管理ツール(ETM)から直接一連のテストケースを実行できる、一貫性のあるツールチェーンを構築することができました。さらに、テスト環境の認定を視野に入れ、ELM内ですべてのテスト環境設計要素を管理するための構成管理システムを構築しました。

要約すると、現時点では、ベクターのツールチェーンを基盤としたシステムテスト用のテストベンチコンセプトが確立されており、今後はこれを基盤としてテストケースライブラリを構築することを目指しています。

ベクター社は、共同開発を通じて得られた知見を製品開発にどのように活かしているのでしょうか?

Vector:パイロット顧客であるPintsch社との継続的な良好な協力関係に基づく成果として、当社は制御および安全技術要素の保護を目的に特別に設計されたCANoe用add-onを開発いたしました。このadd-onは、現在すべてのお客様にご利用いただけます。 Pintsch社がRaSTA参加デバイスのシミュレーションおよびテストに使用した基本機能に加え、アプリケーションレベルおよびRaSTAレベル(EULYNXおよびNeuPro)でのフォールトインジェクション機能、ならびにSMIおよびSDIインターフェイス向けのOPC UAプロトコルのサポートも含まれています。新規ユーザーがCANoeをすぐに使い始められるよう、わかりやすい設定例、技術機能に関する詳細なドキュメント、およびCANoeの最初の操作手順を解説するチュートリアルをご用意しております。

ピントシュは今後、どのような活動を計画しているのでしょうか?

Pintsch:何よりもまず、システム要件に基づいて完全なテストカバレッジを達成し、既存のテストケースカタログにテストを実装することを目的として、テストケースライブラリの構築を引き続き進めています。

OPC UA や AMQP など、サブシステムのテストに必要な追加プロトコルの実装に加え、今後のロードマップには、DIN EN 50128 に準拠したクラス T2 ツールとしてのテスト環境の認定も含まれています。これら両点について、ベクターの皆様との良好な協力関係を今後も継続していきたいと考えています。

長期的には、ベクターのテスト環境を、開発に併行する「継続的インテグレーション/ビルド/テスト(CI/CB/T)」環境の一部として使用することを目標としています。

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