Automotive SPICE 4.0 SYS.4の本質：つなげば終わりではない、”システム設計の整合性”を見極める
Automotive SPICE 4.0 に関するコラム、今回は SYS.4：システム統合および統合検証プロセスをテーマにお届けします。 はじめにAutomotive SPICE 4.0におけるSYS.4（システム統合および統合検証）とSYS.5（システム検証）は、システム開発の最終段階に位置づけられます。SYS.4では、SYS.3（システムアーキテクチャ設計）で設計したシステムエレメントを統合し、エレメント間のインタフェースや相互の振る舞いが設計通りに機能するかどうかを検証します。その後、SYS.5では、統合後のシステムが要求通りに動作するかどうかを確認することが求められます。しかし現場では、「システム要求に基づくテストは実施しているものの、設計されたシステム構造や振る舞いが正しく再現されているかを確認する視点が不足している」といった課題がしばしば見られます。表面的には動作しているように見えても、設計で意図されたインタフェース、動作シナリオが正しく実現されていないケースも少なくありません。たとえば、仕様通りに信号線が接続されていない、設計と異なる条件で処理が動いているといった状況です。 統合して明らかになる「設計と現実のギャップ」あるプロジェクトで、複数のECUやアクチュエータ、センサを含むシステムの統合工程に入りました。各チームは単体での試験を終えており、「統合しても問題なく動くだろう」と楽観視されていました。そして統合後すぐに、SYS.5で求められるシステム要求に対する検証が始まりました。ところが、ECUの起動タイミングが数百ミリ秒ずれただけで通信が確立せず、他のユニットが初期化エラーを起こすなど、思わぬ問題が発生しました。個別には正常だった電源ONシーケンスでも、統合環境では起動が不安定になる例もありました。さらに、擬似環境では正常に動いていたセンサとECUの接続も、実機では信号の立ち上がりや微小なノイズの影響で、ECUが信号を誤認識する事象が確認されました。仕様上問題ないはずの電圧レベルでも、実際にはセンサが“未接続”と誤判定するケースもありました。このように、統合して初めて明らかになる設計と現実のギャップは少なくありません。 「段階的統合」で見えてくる、システムとしての整合性SYS.4（システム統合および統合検証）では、「段階的な統合・検証」がキーワードです。具体的には、 システムエレメント間のインタフェースを確認しながらサブシステムを構築 サブシステム間を統合し、最終的なシステム全体を完成・検証というステップを踏み、システム全体の整合性を評価していきます。この過程では、電磁インタフェース、光インタフェース、コネクタや圧入、沿面距離・空間距離といった物理的な接続要素も重要です。なお、これらの項目には従来ハードウェアやメカ設計の領域と捉えられがちなものも含みますが、システムエレメント間のインタフェースの整合性として、システム統合の中で評価すべき重要な要素とされています。これらは仮想環境やシミュレーションでは評価が難しく、実際の統合（実統合）を行わなければ検証できません。製品が完成し、動作しているということは、どこかの工程で何らかの検証が行われているはずです。ただし、システムの視点をもつ担当者（いわゆる“システムグループ”）が不在であることもあり、Automotive SPICEで求められるような体系的かつ論理的な整合性の証明が行われていないケースも見受けられます。だからこそ、製品開発に関わる関係者がそれぞれどのような活動を行っているのかを全体として整理し、不足があれば補完していくような活動が重要です。このように、部分的な検証や整理されていない活動の積み重ねだけでは、システム全体の整合性を十分に評価することは困難です。すなわち、「統合検証」とは単に「最後にすべてを接続して動作確認する工程」ではなく、段階的な統合と検証を通じて、最終的に「アーキテクチャ設計で意図した接続関係やモード遷移が成立しているか」を評価する必要があります。たとえば次のような観点です： 運用モードの遷移（スタートアップ、スリープ、シャットダウンなど）が意図通りか 電源、CAN/LIN、アナログ信号など、物理インタフェースの整合性とタイミング 通信レイテンシやセンサ遅延による制御応答の影響これらはハードウェアやソフトウェア単独での試験では見えにくく、統合環境でこそ明らかになります。状態遷移ではなく、「モード挙動」として捉えるソフトウェアでは状態遷移表によって振る舞いを定義・検証することがありますが、SYS.4の観点では、「システムとしてのモード」とその全体挙動に注目します。たとえば以下のようなケース： システム起動時、すべてのシステムエレメントがタイミングよく初期化され、安定動作に入れるか？ スリープ復帰後、センサや通信系が適切に再起動し、制御がスムーズに再開できるか？ 異常発生後の復旧プロセスで、他のシステムエレメントに悪影響を及ぼさず、安全に切り替えられるか？これらは「状態遷移」だけでは捉えきれない、時間軸上の振る舞いや依存関係の問題です。こうした観点を踏まえ、設計意図をどのように検証へつなげていくかが問われます。設計意図を検証へつなぐためにこうしたSYS.4での検証を成立させるためには、前段階であるSYS.3において、システム全体の相互作用や外部環境要因による影響の検証に関する考慮がなされていることが前提となります。SYS.3でそれらが十分に記述されていない場合、SYS.4での整合性検証は困難になります。とはいえ、実際の車両開発の現場では、初回の開発フェーズからすべての外部環境要因による影響や振る舞いを設計に盛り込むのは困難なケースも多くあります。そうした場合は、SYS.5で得られた知見や不具合を、次の開発サイクルでのSYS.3およびSYS.4に反映させるという、継続的なV字開発の積み重ねが重要になります。また、SYS.3のシステム設計者とSYS.4のシステム検証者が異なる場合には、設計意図や想定されるシステム間の相互作用、起動シーケンスや電源設計上の前提などが十分に文書化・伝達されていなければ、SYS.4で本コラムで述べたような検証は難しくなります。設計と検証の橋渡しを行う情報伝達のプロセスも、品質保証の鍵となります。 まとめSYS.4の統合検証では、まず物理的な接続確認という基本を押さえたうえで、設計の意図や統合の前提が、システム全体として成立しているかを検証します。ここでの検証が不十分だと、最終段階や客先で重大な不具合が顕在化するリスクがあります。設計と検証は一方通行ではなく、相互に補完し合い循環的に成熟させるべき関係です。SYS.4を通じて、設計の妥当性を裏付け、次の開発サイクルへと知見をつなげていくことが、システム設計の真の“整合性”を育む鍵となるでしょう。あわせて、製品開発に関わる関係者がどのような活動を行っているのかを全体として整理し、不足があれば補っていくことも欠かせません。活動の連携や重複、見落としを明らかにすることで、統合検証の質はさらに高まります。今一度、自社のSYS.4プロセスを見直し、「設計者の意図や前提条件が、検証シナリオや試験条件にきちんと反映されているか」「想定されたモード挙動や副作用が試験されているか」といった観点から、検証の質を点検してみてはいかがでしょうか。 さいごに今回のコラムはいかがでしたでしょうか？本コラムの内容が、自社の開発プロセスの見直しや改善のきっかけになれば幸いです。現場で似たような悩みに直面している方にとっても、少しでもヒントになれば嬉しい限りです。ご相談いただければ、これまでの経験を活かしてお力になれることもあるかもしれません。どうぞお気軽にお問い合わせください。（安部宏典）