自動車用ソフトウェア：戦略的開発のオプション

前回の記事では、自動車用ソフトウェアの重要性の高まりについて書き、design-build-marketing-useの概念を使用して、ソフトウェアとハ​​ードウェアの違いを示しました。その記事のポイントは、ソフトウェアプラットフォーム戦略が自動車ソフトウェア市場で成功するための最良の方法であるということです。



ソフトウェア開発の計画と実装が非常に難しいことは悪名高い事実です。大規模なソフトウェア製品の作成に費やされた時間を見積もることは特に困難です。この状況は1960年代から続いており、そのすべてが「神話の男-月」という本に詳しく説明されています。これはFredBrooksによる本で、1975年に発行され、1995年に更新されました。ソフトウェア開発プロセスを終了する問題は、Brooksの法則によって定式化できます。期限に間に合わない場合、追加の人的資源は開発時間を増やすだけです。



この記事では、自動車用ソフトウェアプラットフォーム市場の現状を見ていきます。すべてのソフトウェアプラットフォームは、プログラムの実行に必要なハードウェアに依存しています。自動車用ソフトウェア市場セグメントをカバーし、重要な製品の例を提供します。ただし、最初に、ソフトウェアプラットフォームとは何かを理解し、それらの長所と短所も考慮する必要があります。

プラットフォームの概要

プラットフォームは、過去の開発の結果を使用して、互いに類似した製品を作成できるようにするテクノロジーです。プラットフォーム実装戦略の一環として、多くの製品または製品ファミリは、各製品を個別に開発するよりもはるかに低コストで開発できます。自動車業界では、さまざまなエンジン、インテリア、フォームファクターを備えた共通のシャーシが使用されています。 BEVプラットフォームは、現在、自動車業界で重要なトレンドになりつつあります。さらに、このアプローチはコンピューター業界では非常に一般的です。多くの場合、さまざまなレベルのプラットフォーム（プロセッサーやハードウェアから、ソフトウェアやアプリケーションのプラットフォームまで）を見つけることができます。



ソフトウェアプラットフォームの使用は、メインフレームやミニコンピューターからパーソナルコンピューターやタブレットPCまで、コンピューター業界のすべてのセグメントで重要な戦略になっています。ソフトウェアプラットフォームはスマートフォン市場のバックボーンでもあり、iOSとAndroidの背後にある主要な推進力になっています。ソフトウェアプラットフォームは、自動車業界でも重要性を増しており、ソフトウェアに依存する新興の車両市場では特に重要です。



ソフトウェアプラットフォームにも欠点があります。それらの実装には大量のコードを書く必要があり、多くの場合遅くなります。また、ハードウェア要件を増やすこともできます。ただし、ほとんどの場合、長所が短所を上回ります。



ソフトウェアプラットフォームは通常、特定の機能を実装するための多くのソフトウェアモジュールのコレクションです。ただし、大規模なプラットフォームで使用される小さなプログラムの場合もあります。したがって、ソフトウェアプラットフォームは、サイズとコードの複雑さが大きく異なる可能性があります。重要な側面は、ソフトウェアモジュールを再利用して開発と保守のコストを節約し、ソフトウェアエラーの総数を減らすことで信頼性のレベルを高めることです。



ソフトウェアプラットフォームを使用および実装するための鍵は、モジュラーブロック構造を作成し、モジュール間または異なるプラットフォーム間の通信を提供できるようにするAPIです。特定のソフトウェア市場セグメントのAPIは、成功した場合、補完的なソフトウェアモジュールのエコシステムを形成し、時間の経過とともにプラットフォームのコストと使用を大幅に増加させます。

自動車用ソフトウェアプラットフォーム

自動車市場のソフトウェアプラットフォームは急速に成長しており、自動車ソフトウェア業界全体に大きな影響を与えており、今後10年間も成長が続くと予想されています。以下の表は、自動車業界で使用されている主要なソフトウェアプラットフォームのステータスをまとめたものです。他にも多くのプラットフォームがあります。開発に関する詳細が不足しているため、この記事では取り上げていません。次のセクションでは、表にリストされている各ソフトウェアプラットフォームの概要を説明します。

OS

すべての自動車用ECUには、さまざまなハードウェアコンポーネントを制御するためのソフトウェアと、制御ユニットによって実行されるアプリケーションが必要です。



すべての自動車用制御ユニットには、すべてのECUがサポートするように設計されているハードウェアコンポーネントとアプリケーションを制御するさまざまなプログラムを制御するためのソフトウェアが必要です。 Automotive Consortiumは、AUTOSARプラットフォームの機能を開発し、拡張し続けています。 AUTOSARは、ECUによって実行されるアプリケーション用の標準APIを備えた階層型ソフトウェアアーキテクチャです。また、自動車業界で使用されているほとんどのマイクロプロセッサアーキテクチャと互換性のある独立したインターフェイスを備えています。 AUTOSARは、ドライバーアシスタンスシステムやその他の従来のECUアプリケーション向けの業界をリードするソフトウェアプラットフォームです。ただし、AUTOSARは、インフォテインメントシステムのように、複雑で広範なコードベースを持つブロックを管理することはできません。



これらすべてがオペレーティングシステムへの扉を開き、自動車システムに適用されるようにハイテク産業で使用され始めました。オペレーティングシステムは、自動車業界に大きな影響を与えた最初のハイテクソフトウェアプラットフォームでした。ハイテクオペレーティングシステムは、最新のインフォテインメントおよびテレマティクスシステムで使用されています。また、複雑なオペレーティングシステムがECUで使用されており、ADASシステムもこの方向に進んでいます。



一部の制御ユニットでは安全要件が強化されており、認定（ISO 26262など）に合格したシステムが必要です。現在、どのLinuxバージョンにもそのような認定はありません。このようなブロックは、QNX、Green Hills、およびセキュリティ証明書を持つ他の同様のオペレーティングシステムを使用します。



インフォテインメントシステムは、OSを使用するシステムの最高レベルの開発です。 OSプラットフォーム市場では、QNXとさまざまなバージョンのLinux（AGL、Android、およびGENIVI互換バージョン）との間に戦いがあります。 GoogleのAndroidは、飛躍的に発展しています。 Androidの成功は、2014年にOpen Automotive Alliance（OAA）が設立されたことに端を発しています。この提携には現在、クライスラー、フィアット、フォード、GM、ホンダ、ヒュンダイ、マツダ、メルセデスベンツ、日産、ルノー、トヨタ、VWなどの大手OEMを含む60のブランドが含まれています。



OSプラットフォームには通常、さまざまな機能を提供するために必要なミドルウェアと呼ばれる多数のプログラムが含まれています。ミドルウェアは一種のソフトウェアの接着剤です。このソフトウェアは、OSカーネルからは利用できないサービスへのアクセスをさまざまなアプリケーションに提供します。ミドルウェアは、ユーティリティから自動車部品のハードウェアインターフェイスまで多岐にわたります。HMIとユーザーインターフェイスは、ミドルウェアとも呼ばれます。

OSハイパーバイザー

ハイパーバイザーは、複数のオペレーティングシステムとそのアプリケーションを管理するための小さなソフトウェアプラットフォームです。



このプラットフォームは、仮想マシンモニター（VMM）とも呼ばれます。仮想化は1960年代からコンピューター業界で使用されており、データセンターの重要なテクノロジーです。ハイパーバイザーは、さまざまな問題を解決し、費用対効果の高いソリューションになる可能性があるため、自動車用ソフトウェアで重要性を増しています。



ハイパーバイザーの利点を示す2つの例があります。最初の例：米国で販売されているすべての車両に取り付ける必要のあるバックアップモニターは、安全性要件が高まっているシステムのコンポーネントです。2番目の例：インフォテインメントシステムのディスプレイは、情報を表示するための理想的なバックアップメディアである可能性がありますが、Linuxは必要なセキュリティ認証を持っていないため、このスキームでは使用できません。解決策は、LinuxをQNX、Green Hills、またはセキュリティ認証を備えた他のOSと統合するハイパーバイザーである可能性があります。



機器クラスターとインフォテインメントの統合は、ハイパーバイザーがソリューションである状況のもう1つの例です。また、ハイパーバイザーは特定の電子制御ユニットと組み合わせて使用​​できます。

テレマティクスシステム

テレマティックシステムには、テレマティックデータを処理するSaaSサービスと相互作用するソフトウェアプラットフォームが組み込まれています。オンボードテレマティクスシステムはオペレーティングシステムを使用しており、QNXはこの市場セグメントのリーダーです（QNXがOnStarで使用されているため）。主要なTier1ベンダーは、ソフトウェアとハ​​ードウェアをテレマティクスシステムに統合しています。インフォテインメントシステムのTier-1プロバイダーのいくつかは、テレマティクスシステムの主要プロバイダーでもあります。



SaaSテレマティクスソフトウェアプラットフォームは、テレマティクスサービスプロバイダー（TSP）（OnStar、SiriusXM、Verizon Telematics、WirelessCarなど）が所有しています。OnStarはGMの車両でのみ使用されますが、他のサプライヤーには多くのOEM顧客がいます。WirelessCarシステムは現在主にVWが所有しており、追加のリソースの注入により市場での地位が拡大する可能性があります。



テレマティクスサービスプロバイダーは、企業がネットワーク化された自動車機能のためにSaaSプラットフォームを展開しているため、Microsoft、AWS、およびGoogleのクラウドベースのリソースを活用し始めています。

インフォテインメントシステム

ハイテクインフォテインメントシステムは、シリーズ生産で最も洗練された自動車システムです。彼らは通常、サウンドおよびナビゲーションシステムとさまざまな異なるアプリケーションが組み込まれた洗練されたディスプレイシステムを備えています。



テレマティクスシステム、機器クラスター、およびHUDに接続する機能を備えたシステムがあります。インフォテインメントシステムには、ドライバーまたは乗客を制御および操作するための広範なユーザーインターフェイスもあります。多くのインフォテインメントシステムは、スマートフォンやさまざまなアプリケーションを以下で説明する仮想パーソナルアシスタント（VPA）と組み合わせて使用​​するためのソフトウェアプラットフォームへの接続を提供します。インフォテインメントシステムは、無線およびサイバーセキュリティソフトウェアテクノロジーも広範囲に使用します。これについては、次のセクションでも説明します。



したがって、いくつかの異なるソフトウェアプラットフォームをインフォテインメントシステムと組み合わせて使用​​できます。このスキームの主要なソフトウェアプラットフォームはOSです。これは、インフォテインメントシステムに関連するすべてのソフトウェアを間接的に制御するためです。これらのシステムでは、主な市場シェアはLinuxグループのさまざまなオペレーティングシステムによって占められており、特にAndroidはますます重要になっています。ただし、インフォテインメントシステムのOSの選択は、OEMによって大きく異なります。



また、多くのインフォテインメントプラットフォームはナビゲーションソフトウェアシステムを使用しています-約25％（シェアは国によって異なります）。ナビゲーションソフトウェアプラットフォームは、通常、自動車およびその他の業界のナビゲーションを専門とする企業によって提供されます。Tier-1サプライヤーは、ナビゲーションソフトウェアも提供できます。



最新のインフォテインメントシステムのほとんどはディスプレイを使用しており、平均ディスプレイサイズは毎年増加しています。現在、ディスプレイはインフォテインメントシステムの約60％に組み込まれています。一部のハイエンドシステムでは、グラフィックアクセラレータを使用してディスプレイ出力のパフォーマンスを向上させています。

スマートフォンとモバイルアプリケーションの統合

今日、スマートフォンはドライバーの生活に欠かせないものになっています。多くのドライバーは、デバイスからの注意散漫を減らすために、インフォテインメントシステムでスマートフォンのアプリを使用したいと考えています。いくつかのOEMは、モバイルアプリケーションをインフォテインメントシステムに統合するためのプラットフォームを開発しました。しかし、AppleのCarPlayとAndroid Autoの人気は、他の誰よりも優れています。多くのインフォテインメントシステムは、CarPlayとAndroid Autoの両方をサポートして、最新のスマートフォンとやり取りできるようにしています。 Baidu CarLifeは主に中国で使用されており、Android Autoは中国では利用できないため、このシステムは非常に強力な位置を占めています。



CarPlayとAndroidAutoの人気は、使い慣れたユーザーインターフェイスと、両方のプラットフォーム向けの多数の車固有のアプリという2つの主な要因によって推進されています。ただし、iOSおよびAndroidアプリは、それ自体ではCarPlayまたはAndroidアプリのようには機能しません。これらのアプリケーションは、特定のプラットフォームで動作するように変更する必要があります。最も人気のあるのは、地図、駐車場と交通データ、音楽、ポッドキャスト、オーディオブック、ニュース、メッセージ、カレンダーを備えたアプリです。



65の異なる自動車メーカーの500を超える自動車モデルがCarPlayで動作します。Android Autoは、60の自動車メーカーのほぼ同じ数の車両で動作します。

仮想パーソナルアシスタント

音声アシスタント、または仮想パーソナルアシスタント（VPA）は、自動車業界で十分に証明されています。多くのドライバーは、スマートフォンや家庭用デバイスで音声アシスタントを使用しています。 OEMは独自のアシスタントを作成しようとしましたが、音声アシスタントを備えたハイテクプラットフォームが引き継ぎました。音声アシスタントの主要な開発者は、スマートホームとスマートフォンの市場をリードしているのと同じ会社です。AmazonとそのAlexa、Googleとそのアシスタント、AppleとSiriです。 AIと音声認識技術の進歩により、ドライバーの気が散ることが少なくなるため、音声アシスタントの需要が形成されています。



車内で音声アシスタントを使用するには、2つの方法があります。モバイルアプリケーションをCarPlayまたはAndroid Autoに統合する方法と、カーインフォテインメントシステム内のアシスタントを備えた別のソフトウェアプラットフォームを使用する方法です。統合アシスタントのリーダーはAlexaであり、Androidのアシスタントは堅実な2位を保持しています。Appleはスマートフォン統合のマーケットリーダーであるため、AppleのSiriは主にCarPlayで使用されます。AlexaとGoogleAssistantは、モバイルアプリの統合にも使用されます。



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