モデルベース開発
受託開発ソリューション

モデルベース開発の上流から下流工程まで
サポートいたします。

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モデルベース開発とは

組み込みシステム開発で注目されているモデルベース開発(MBD=Model Based Development)とは、設計工程でコンピューター上に作成する「モデル」を用いることで、シミュレーション検証を行いながら複雑な組み込み開発を進めていく手法です。
具体的には、制御システムの挙動や仕様書を、MATLABやSimulinkといったツールを使用して「モデル」として形式化します。このモデリングを基にシミュレーションを行うことで、ソフトウェアの妥当性や制御の動作を上流工程で確認・検証します。

モデルベース開発(MBD=Model Based Development)は、特に車載システム開発において普及が顕著です。ソフトウェア用いて仮想環境で現実と同様のモデルを作成し、そのモデルをベースにシミュレーション機能を活用することで、自動車の開発期間の短縮と、品質を向上させるメリットを享受できます。
専門的には、MILS とHILS を取り入れて挙動を検証します。MILS(Model-in-the-Loop Simulation)は、ソフトウェアのみでのシミュレーションを指し、HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)は、このモデルをハードウェアと組み合わせて試作せずに実機同等の検証を行う方法です。これにより、開発プロセスでの「戻り」、つまり修正や再設計の工数の増大を抑えることができます。

組み込み制御システムの複雑性が高まる中、MBD手法の有効性は増しています。エンジニアリングの初期段階で問題を特定し、ソフトウェアとハードウェアの相互作用を確認することで、全体の品質と効率を向上させるベースとなるからです。
自動運転制御の開発が進む自動車業界だけでなく、医療機器開発やロボット開発など、幅広い先進分野での活用も期待されています。

mw partner

富士ソフト株式会社は、​
MathWorks Connections Programのメンバーです。​

Webサイト:モデルベース開発 自動化ソリューション​

モデルベース開発の業界別実績Achievements

富士ソフトは、モデルベース開発の上流から下流のフェーズまでご支援いたします。​当社は自動車業界を中心に様々なモデルベース開発の実績があります。モデルベース開発のメリット・デメリット、具体例に関するご相談もお気軽にお問い合わせください。
​ モデルベース開発(Model Based Development)は、特に自動車産業や宇宙産業、産業用ロボットの分野で急速に普及しています。この方法では、システム設計の初期段階から、数式やフローチャートを使用してシステムの挙動を定義し、抽象的なモデルを作成します。モデルはシミュレータで「動く」プロトタイプとして再現され、物理現象やエンジンのような特定のハードウェア(hardware)の挙動を細かく網羅してシミュレーション(simulation)を行います。

自動車/自動運転

  • ADAS制御
  • 自動運転制御
  • 認識アルゴリズム
  • 自動駐車制御

自動車/パワートレイン

  • シフト制御
  • 高圧電池
  • FCV制御
  • エンジン/パワートレイン
  • エネルギーマネジメント
  • トランスミッション制御
  • HEV/EV制御

自動車/シャシー

  • シャシー統合制御
  • サスペンション
  • ステアリング
  • ブレーキ

自動車/その他

  • エアバック
  • AUTOSAR
  • V2X

産業ロボット

  • ピッキングロボット制御

モデルベース開発の開発領域

対応範囲

モデルベース開発の工程や制御対象により、様々な技術力が必要となります。
富士ソフトはモデルベース開発の中でも特に5つの領域に注力しています。

MBD

対応サービス

制御エンジニアリング

制御工学の知見を有したエンジニアが対象制御装置の制御設計をご支援いたします。お客様が制御設計のコアな作業に注力できるように、制御モデルの作成から、実験データの分析、期待する制御信号を出力するためのモデル設計をします。

MBSEエンジニアリング

MBSEやMBDのプロセス構築のコンサルティングや、システムズエンジニアリングに準じたSysMLモデルを作成します。対象システムを詳細に分析し、ステークホルダー間で共有可能な、可読性の高い成果物を作成・実装します。​

MBDエンジニアリング

対象システムにおけるモデルベース開発を実施します。
​ 作業の自動化やデータの可視化のためのMATLABスクリプトを開発し、効率的に作業を進めます。

オートコードエンジニアリング

制御仕様モデルから組込C開発まで、一連の作業を実施します。
様々な組込C開発の実績を活かし、最適なコードを自動生成する環境を構築します。

自動化システムインテグレーション

Git/JenkinsによるCIサーバ環境を構築し、MATLAB/Simulink製品ファミリやMATLABスクリプト、効率化ツール操作の自動化を実施します。
HILSを含めたモデルベース開発の作業プロセスを自動化することで、作業工数や人的ミスの低減を実現します。

モデルベース開発 対応環境・開発ツール等​

モデルベース開発に関連する開発環境、開発ツールなど、関連する様々な実績を有しております。
例えばMATLAB/SimulinkのMILS・HILSです。以下はその一部を抜粋したものとなります。

MATLAB/Simulinkプロダクトファミリ

  • MATLAB
  • Simulink
  • Stateflow
  • Automated Driving Toolbox
  • AUTOSAR Blockset
  • Communications Toolbox
  • Computer Vision Toolbox
  • Control System Toolbox
  • Curve Fitting Toolbox
  • Deep Learning Toolbox
  • DSP System Toolbox
  • Embedded Coder
  • Fixed-Point Designer
  • HDL Coder
  • Image Processing Toolbox
  • Instrument Control Toolbox
  • MATLAB Coder
  • MATLAB Compiler
  • MATLAB Compiler SDK
  • MATLAB Report Generator
  • Model Predictive Control Toolbox
  • Model-Based Calibration Toolbox
  • Optimization Toolbox
  • Parallel Computing Toolbox
  • Polyspace Bug Finder
  • Polyspace Code Prover
  • RoadRunner
  • RoadRunner Asset Library
  • RoadRunner Scenario
  • Robotics System Toolbox
  • ROS Toolbox
  • Signal Processing Toolbox
  • Simscape
  • Simscape Electrical
  • Simscape Multibody
  • Simulink Check
  • Simulink Coder
  • Simulink Compiler
  • Simulink Control Design
  • Simulink Coverage
  • Simulink Design Verifier
  • Simulink Fixed Point
  • Simulink Real-Time
  • Simulink Report Generator
  • Requirements Toolbox
  • Simulink Test
  • Statistics and Machine Learning Toolbox
  • System Composer
  • Vehicle Dynamics Blockset

モデリングツール

  • CarMaker(IPG Automotive)
  • CarSim(バーチャルメカニクス)
  • Enterprise Architect(Sparx Systems)
  • Doors(IBM)
  • CARLA

シミュレーション環境

  • MILS
  • SILS
  • PILS
  • HILS
  • RCP
  • Back-to-Back(B2B MIL-MIL)
  • Back-to-Back(B2B MIL-SIL)

その他開発ツール

  • ControlDesk(dSPACE)
  • VEOS(dSPACE)
  • TargetLink(dSPACE)
  • Reactis(Reactive Systems)
  • カバレッジマスターwinAMS
    (ガイオ・テクノロジー)
  • CANalyzer(Vector)
  • CANoe(Vector)

※MATLAB/Simulinkプロダクトファミリの製品名は、The MathWorks, Inc. の商標または登録商標です。その他のブランド名や製品名は、それぞれ各社の商標または登録商標です。

モデルベース開発 事例(具体例)

このアプローチの大きな利点(メリット)は、実装前に机上でシステムの挙動を確認し、エラーや意図しない挙動を早期に発見できることです。コーディングやプログラミングの段階に進む前に、意図的な仕様のすり合わせや、フィードバックを基にした修正が可能です。これにより、製造業やIoT、グローバル市場での品質向上が期待されます。​
特に規制が厳しい自動車産業や宇宙産業では、MATLAB/Simulinkでモデリングし、MILSやHILSなどのシミュレーションで挙動の妥当性を検証することで、精度の高いシステム設計が可能となります。また何度もの「戻り」や大幅な修正を減らすことができるため、莫大なコスト削減や時間の短縮が期待できます。​​

モデルベース開発 自動化支援

モデルベース開発の顧客課題に対する最適な自動化ソリューションをご提供しました。
既存プロセスに対する課題を抽出し
作業プロセス全体の工数&人的ミスを極力削減した自動化環境づくりを実現しました。

ソフトウェア開発

モデルベース開発
自動化ソリューション
車載ECU開発

技術構成要素
  • MATLAB/Simulink/Stateflow
  • Simulink Test/Simulink Check/Simulink Design Verifier/Simulink Coverage/MATLAB Coder/
    Embedded Coder/MATLAB Report Generator/Simulink Report Generator/App Designer
  • Git/SVN
  • Jenkins/GitHub Actions/Blue Prism

モデルベース開発 オートコード向けモデル開発

モデルベース開発を導入されたお客様へモデリングガイドラインの策定やマニュアルを作成し、レガシー環境と同等の可読性・実行効率を保持したオートコード制御ができるよう支援いたしました。

ソフトウェア開発

モデルベース開発
車載ECU開発

技術構成要素
  • MATLAB/Simulink/Stateflow
  • Embedded Coder/MATLAB Coder/Simulink Coder/Simulink Report Generator/
    Simulink Design Verifier/Simulink Test/Simulink Coverage/HDL Coder/Fixed-Point Designer

制御エンジニア 車載ECU開発サポート

制御アルゴリズムの検討からモデルシミュレーション結果の改善提案まで、一緒に検討できるチーム体制をご提供しました。
富士ソフトだからこそできる適切な作業フローの検討・適切な人材のアサインを実施しました。

ソフトウェア開発

モデルベース開発
車載ECU開発

技術構成要素
  • MATLAB/Simulink/Stateflow
  • Control System Toolbox
  • ControlDesk/CANalyzer/CarSim/CarMaker
  • RoadRunner

モデルベースシステムズエンジニアリング コンサルティング

既存の開発プロセスやお客様製品にモデルベースシステムズエンジニアリング(MBSE)をテーラリングし、最適な開発プロセスのご提案から運用サポートまでコンサルティング形式で実施しました。

ソフトウェア開発

モデルベース開発
モデルベースシステムズエンジニアリング
車載ECU開発

技術構成要素
  • MATLAB/Simulink/Stateflow
  • Requirements Toolbox/System Composer/Simulink Test/MATLAB Coder/Simulink Coder/
    Embedded Coder/Polyspace Bug Finder
  • CANalyzer
  • Enterprise Architect

MBD自動化ソリューションもおまかせ下さい

モデルベース開発に関連する作業の自動化および効率化もご相談ください。

MATLAB/Simulink製品ファミリー向けに作業の自動化や作業の効率化、レポートカスタマイズ、
品質の均一化のためのソリューションを提供いたします。

詳細はこちら

モデルベース開発(MBD)と従来の組み込み開発の違い

モデルベース開発(MBD)と従来の組み込み開発の違いについては、自動車(車両)産業や航空分野、医療機器開発など多様な市場ニーズを考慮に入れる必要があります。​

従来の組み込み開発では、テキストやフローチャートで作成された紙の仕様書からコーディングを行い、そこではじめてハードウェア(hardware)での検証を行います。これまでの制御システム開発プロセスは、ハードウェアとの依存関係が大きい、といえます。最終的な検証テストにはハードウェアが必要なので、何回かの試作を繰り返しながら開発を進める必要があります。またハードウェアの完成が遅延すると、ソフトウエア検証工程にも影響をおよぼします。​

一方モデルベース開発では、MATLAB/Simulinkなどのツールを用いて、コンピューター上のモデルからシミュレーションを駆使し開発を行います。これにより開発と検証を同時並行的に進めることができ、上流工程の効率化が可能となります。​

モデルベース開発のシミュレーションとしては、HILSやMILS、SILSなどがあります。これらを用いることで実機を用いたテストなしに、ソフトウエアの挙動やシステムの動作を仮想上で再現することが可能となります。​

そのため複雑な組み込みシステム開発の効率化・短時間化が実現可能となり、大幅な開発期間の短縮効果が期待できます。開発サイクルの短化が求められる自動車業界では、頻繁なマイナーチェンジや新型車の登場、ADASや自動運転などの制御システム開発がこれを象徴しています。​

モデルベース開発の需要が日に日に増大しています。モデルベース開発は設計段階(アーキテクチャ)でシミュレーションを活用できるため、開発プロセスとして定着すれば、①設計品質の向上、②後戻り工数の削減、③自動コード生成による人的ミスの低減効率化、④検証工程の効率化短縮、⑤試作回数の削減により、開発期間の短縮効果が大きくなります。​

モデルベース開発(MBD)のメリット・デメリット

「MBDのメリット」​

①開発スピードが向上する

設計段階で妥当性検証を行えるため、試作回数や手戻りが低減され、開発スピードの向上が期待できます。​制御システム開発などの上流工程において、ステークホルダーのニーズを満たしているかを確認できることは、開発者の不安を払拭できるだけでなく、開発のスピード化・効率化にもつながります。​​
従来の組込み開発プロセスでは、システムが完成するまで妥当性の検証ができませんでした。しかしモデルベース開発では設計しながらシミュレーションを行うことができ、これにより試作回数や手戻り低減が期待できます。​​
アジャイル開発的にシステム設計・ソフトウェア設計段階の早期にシミュレーションを繰り返し、試作(プロトタイピング)段階の戻しやエラーを削減することで、開発スピードを速められるのがモデルベース開発のメリットです。この場合、仮想のプラントモデルが用いられます。

②品質と効率が向上する

モデルベース開発ではシミュレーションにより意図的に故障注入が可能です。故障注入(Fault Injection)とは、制御システム欠陥を意図的に作成することです。​
ハードウェアに欠陥をあえて加えるのは、コスト的にも時間的にも簡単なことではありません。ただ、ソフトウエアであれば比較的簡単に行うことができます。​
モデルベース開発は、設計段階でさまざまな故障や欠陥をシミュレーションで検証できるため、品質の向上が期待できます。これは、医療機器や航空分野でも利用されています。​

③モデルが再利用可能な資産になる

モデルベース開発で作成した「モデル」は今、開発ならびに技術継承に使える企業の資産となります。再利用は従来型よりモデルベースの方が圧倒的に有利です。従来の組込みシステム開発でもソフトウエアの資産化は行われていましたが、「モデル」は仕様書としての機能や動作の検証機能がセットになっているため、コードの解読・再利用にかかる時間とコストを削減できるからです。特に自動車産業や航空分野では、再現性と精度が求められるため、モデルベース開発のメリットが大きいと言えます。​

「MBDのデメリット」

①開発プロセスの工数が増加する

モデルベース開発は、従来のV字モデル(ソフトウェア開発の流れをV字で可視化したモデル)の左側でモデルを作成しシミュレーションを行う必要があります。エンジニアリングの一環として、シミュレーションにより妥当性の確認を実行することができますが、従来の開発プロセスに比べると工数が増大します。理由は、ソフトウェアとしての「制御するモデル」とは別に、ハードウェアとしての「制御されるモデル(プラントモデル)」を作成する必要があるからです。この場合、HILやMIL、SILSといった手法が採用されます。​

②教育・人材育成(技術習得)に時間と手間がかかる

モデルベース開発では、新たに制御対象となるハードウエアのプラントモデルの作成が必要となります。そのためモデルベース開発に取り組むなら、教育・研修制度や人員体制の見直しが不可欠です。もしくは、モデルベース開発を委託する必要があります。​​​
モデルベース開発は、従来の組込み開発に比べ、対応環境やツールの利用率が高くなります。そのため従来の設計者では、モデルベース開発のための対応環境や開発ツールの技術習得に時間がかかるのです。​特に、実機の制御システムを開発する際には、モデリングやSysMLsysmlのようなツールの利用、さらにはソフトウエア開発のスキルが必要になるため、教育・人材育成には大きな工数が必要となります。​

まずはご相談ください

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そんな時は、質問だけでも結構です。お急ぎの場合も迅速に対応させて頂きますのでお気軽にお問い合わせ下さい。

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Tel050-3000-2102
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