自動車のサプライチェーンはより複雑かつ協調的なものとなっており、自動車メーカーとそのサプライヤーとの間の長年にわたる関係は、数年前には想像もできなかった形で変化しています。
サプライヤーは、厳密に定義された仕様に合わせて部品を開発するだけでなく、さまざまなテクノロジーをどのように組み合わせるか、何を優先するか、システム アーキテクチャ全体をどのように分割するかを決定する上で、ますます積極的な役割を担うようになっています。 ソフトウェア会社、OEM、ティア 1 および 2 は現在、自動車固有の機能をソフトウェア アプリケーションと統合するために協力しており、新しい機能や機能を追加する際の複雑さとコストを削減するために、サイロを打破して他のものに置き換えています。 その結果、より多くのチップ、より多くのソフトウェア、より多くの統合が行われ、これらの変更を取り巻くかなりの混乱が生じます。
「私が初めてフォードに入社したとき、実際にはチップは 30 つだけでした。コンピューター モジュールは XNUMX つで、それはエンジン コントローラーでした」と入社前に自動車メーカーで XNUMX 年以上勤務したジュディ カラン氏は語ります。 ANSYS 自動車部門の上級主任技術者として。 「私はソフトウェアとその 115 つのコントローラーに取り組みました。 150 年が経ち、現在では 1,000 億 100 万行のコード、XNUMX 個のコントローラー、XNUMX 個のチップが存在し、大きな変化が生じています。 この業界の歴史は XNUMX 年をはるかに超えていますが、ここ数十年で大きな変化が見られ、必要とされるスキルも大きく異なりました。 私が入社したとき、少数のコンピュータ ソフトウェア エンジニアと大勢の機械エンジニアがいました。 現在、さらに多くの電気ソフトウェア エンジニアが必要ですが、不足しています。 自動車業界のエンジニアにとっての課題は、[技術] の変化と文化の変化により、おそらく他の業界よりも重大です。」
この大変動の起源は、スマートフォン革命と密接に結びついています。 「それは人々が電話が自分たちの生活に何をもたらすのかを理解したときでした」とカラン氏は語った。 「そのため、人々はなぜ自分の車がユーザーを認識できず、ユーザーが望んでいることを理解できないのかと疑問を持つようになりました。 「なぜこれだけのボタンがあるのでしょうか？」 電話機がアップグレード可能であるように、なぜアップグレードできないのですか? その後、テスラが登場し、ソフトウェアに基づいて車両全体を起動したとき、人々はこれが未来の方法であることに気づきました。 これらの電気技術者は、この歴史的な車両を再設計しています。 ほとんどの OEM はクリーンシートを持っていません。 彼らには既存のビジネスがあるため、現在、これらの 150 個のモジュールをより大型のスーパーコンピューター タイプのモジュールである新しいアーキテクチャに落とし込み、サプライヤーとすべてのソフトウェアを管理するという多くの作業が行われていますが、まったく異なる関係にあります。」
自動車 OEM が新しいアーキテクチャを採用するには、サプライ チェーンへのアプローチ方法を根本的に変える必要があります。 複数の Tier 1 および Tier 2 サプライヤーがモジュールを個別に開発することはできません。 代わりに、それぞれがどのように特徴付けられ、どのように完全に統合できるかを理解した上で、同期して開発する必要があります。 「Bosch に XNUMX つのモジュールを実行させ、Continental に別のモジュールを実行させ、Aptiv に別のモジュールを実行させ、それらを組み立てラインに接続して、そのエクスペリエンスが素晴らしいものになると考えることはできません。」と彼女は言いました。
これにより、サプライチェーン全体に混乱が生じました。 「OEM 各社は、ドル、マインドシェア、市場シェアをめぐって互いに競争しています」と、自動車および航空エアロのハイブリッド物理および仮想システム担当バイスプレジデントのデイビッド・フリッツ氏は述べています。 シーメンス デジタル インダストリーズ ソフトウェア。 「OEM 間の相互同期はそれほど多くありません。 しかし、現在起こっていることは、Tier 1 が OEM とほぼ XNUMX 対 XNUMX の関係で背後に並んでいることです。それが OEM の生き残りの秘訣だからです。」
たとえば、ボッシュはフォルクスワーゲン グループのブランドに非常に力を入れています。 「複数のOEMですが、同じグループに属しています」とフリッツ氏は言う。 「デンソーにとってはトヨタです。 次に、スバルやマツダなどに目を向けます。 彼らはTier 1とそのような関係を築くのに十分なボリュームを持っておらず、その結果、彼らはさらに遅れをとっています。」
NVIDIA と NVIDIA が関与するエコシステムは、別のダイナミクスを表しています。 Jensen Huang 氏が NVIDIA を立ち上げるために Intel を辞めたとき、Intel は GPU に特に興味を持っていませんでした。 NVIDIA はインテルの顧客ベースに GPU を販売することに成功したため、インテルは独自の GPU を開発しました。 次に、NVIDIA はゲーム市場に軸足を移し、PCIe カードに GPU を搭載しました。 Nvidiaで起こったことは、自動車サプライヤーの分野で起こっていることと似ています。 OEM は、Tier 1 が必要なことを行っていないことに気づき、社内での開発を強化しました。
「これはどの OEM 企業でも起こっています」とフリッツ氏は言います。 「どの OEM も独自の SoC チームを構築しようとしており、現在その過程にあります。」
さまざまなビジネスモデル構成であっても、これらの企業はすべて同じ場所に到達しようとしています。 それには、設計とテストの両方の領域でより多くのコラボレーションが必要になります。
「ここでの大きな問題の XNUMX つは、サプライ チェーンに沿ったソフトウェアの統合です」と、セールスおよびマーケティング担当副社長のラリー・ラピデス氏は述べています。 インペラ。 「各サプライヤーが機能を追加するたびに、それにソフトウェアも追加することになります。 通常、彼らはソースコードを提供しません。 しかし、この実行可能ファイルをどうやってテストするのでしょうか? 受入品質検査を効果的に行うにはどうすればよいですか。 彼らは仕様に合わせてソフトウェアを開発し、仕様に合わせてテストしましたが、金属部品を受け取る場合でもソフトウェアを受け取る場合でも、何らかの受入検査が必要です。 それを迅速かつ包括的な方法で行うのは難しい場合があります。 では、テストが失敗し、ソース コードがない場合はどうなるでしょうか? 興味深いのは、仮想プラットフォームがコミュニケーション手段として使用されていることです。」
ImperasはすでにEDA大手XNUMX社およびそのSystemCシミュレータと連携しているが、ImperasのRISC-Vモデルのおかげでこの連携は加速しているとLapides氏は述べた。 「RISC-V は、自動車分野だけでなく、そのサプライ チェーンの再構築にも貢献する過程にあります。なぜなら、古い主力製品である従来の自動車アーキテクチャの耐用年数が終わりに近づいているからです。 。 彼らは老けて見えるよ。」
チップレット
これらの RISC-V 設計の一部はチップレットの形式になる予定で、自動車 OEM はこれを統合とカスタマイズを合理化する方法とみなしています。 「OEMは、『マスクセットに3万ドルから75億ドルの費用がかかる100nmに移行するつもりで、さらに大規模な開発チームを雇うなら、どこからその人材を集めればいいのだろう？』と言っている。 これは世界最大の人材プールではありません」とフリッツ氏は語った。 "'それ、どうやったら出来るの？' チップレット。 そこで彼らは今、「これらの企業、もしかしたら新興企業にもチップレットを開発してもらうことができる」と言っています。 これらのチップレットは多くの顧客や複数の市場セグメントに販売でき、販売量を増やすことができるため、企業にとってはコスト効率が高くなります。 しかし、梱包について心配する必要はありません。 在庫について心配する必要はありません。 彼らが行うことは、ウェーハを入手し、いくつかをパッケージ化し、個別のテストを行って、それが完了したと判断することだけです。 しかし、あなたが OEM であれば、「今はそれほど大規模なチームを構築する必要はない」と言っているでしょう。 パッケージング チーム、テスト チーム、そしてワークロードに適した動作を実現するチップレットの組み合わせを決定するのに役立つ別のチームが必要ですか? 自動車分野における当社のワークロードは、どの ECU を統合するかによって決まります。 AD にはどのくらいのコンピューティングが必要ですか? ADAS の料金はいくらですか? ハイパーバイザーは必要ですか? そこには多くの変数があります。」
それらの多くは、学際的なテクノロジーの問題も関係しています。
「電気自動車のルネッサンスが起こっています」と、デジタルツインプログラムマネージャーのクリス・ミュース氏は述べています。 Keysight Technologies。 「そこにすべてが移行しているのです。 しかし、自動車はシステムのシステムです。 ドライブトレイン自体もシステムです。 さまざまな方法で自動車を制御し、私たちをトラブルから守ってくれる自動運転システム、そしておそらく将来はどうなるかということは、システムそのものです。 これらのシステムには、多くの高度なコンポーネントとともに、さまざまなシステムが組み込まれている場合があります。 レーダーモジュールも積層アセンブリです。 デジタル コンテンツ、RF コンテンツ、アンテナが含まれています。 機械的にも電気的にも結びついています。 自動運転システム自体の多くと同様に、これは多分野にわたる設計の取り組みです。」
航空宇宙防衛企業は何十年もの間、モデルベース システム エンジニアリング (MBSE) アプローチを使用していました。 自動車会社もそれに続きましたが、航空宇宙ほど進んだ技術はありませんでした。 「今日のシステムは複雑なので、ここではシステムレベルのアプローチが必要です」と Mueth 氏は言います。 「システムのシステム、システム、コンポーネントから始まる階層があります。 しかし、その周りには機械、マルチフィジックス、RF、デジタルなどのさまざまなエンジニアリング分野があり、これらすべてを協力して取り組む必要があります。 これを支援するために、エンジニアリング ライフサイクル内にプロセスとデータの管理機能があります。 コンセプト段階、設計段階、プロトタイピング、テスト検証、研究室、あるいは統合テストを行っている場合でも、テストデータを取得してフィードバックする必要があるため、それらすべてを結び付ける必要があります。仮想ドメインに接続して検証します。 すべてを n まで検証する必要がありますth 高信頼性アプリケーションの学位を取得しています。」
図 1: 自動車における複雑さのさまざまな側面。 出典: キーサイト
しかし、ムエス氏は、これが今日の業界でうまく行われているとは考えていない。 「本来その役割を果たすはずの製品ライフサイクル管理システムは、電気工学の特殊なニーズに合わせて設計されたものではありません。 特殊なデータが生成されます。 作成する必要があるモデルがあります。 彼らは問題に適切に対処していません。 CAE 側にいる場合、機械 CAD 設計の多くは最終的にはアセンブリ プリントになるため、PLM システムとの相乗効果がいくつかあります。 しかし、電気的な面では、それはほとんど存在しません。 それは本当の断絶です。 したがって、高価なプロトタイプの構築を開始する前に、早い段階でできるだけ多くのシミュレーションを行う必要があることを理解するのは難しくありません。 問題があるかどうかを確認するためにプロトタイプの検証を行うまで待つのではなく、できるだけ早くシフトレフト機能を実行して設計に高い信頼を得たいと考えています。」
コンポーネントレベルのワークフローは自動車向けにまだ開発中です。 データセンターのツールを高速化し、コンピューティング リソースを増やすことで、設計フローをさらに左にシフトすることは可能ですが、解決する必要がある次世代の問題は少し異なります。
ライフサイクル管理はさまざまなチームで共有する必要があります」と Mueth 氏は言います。 「おそらく、あなたは自動運転車を設計しているチームでしょう。 テスト担当者、マーケティング担当者、エンジニアリング ライフサイクル内で活動するさまざまな人々と協力する必要があります。 また、データを共同作業して共有する必要があり、構成管理も必要ですが、これは大きな課題です。」
これらすべては V ダイアグラムに適合し、さらには実際の設計が行われる CAE および EDA の領域にも適合する必要があります。
車両内のソフトウェア アプリケーションの重要性がますます高まっていることが、課題と混乱をさらに増しています。 これは、消費者が車内での利用を期待するスマートフォン アプリケーションに特に当てはまります。
Keysight EDAの製品管理、データおよびIP管理担当ディレクター、サイモン・ランス氏は次のように述べています。 「ユーザー エクスペリエンスは、そのデザインとアプリケーションの結果に大きな役割を果たします。 そこでは、CarPlay アプリとその機能を提供する Apple だけでなく、そのシステムに関与する OEM 間の緊密な連携が必要です。 Bluetooth とどのように接続されますか? たとえば、センサーやセンサーデータとどのように連携するのでしょうか? ベンダーはこれらの機能や CarPlay などのソリューションを次のレベルに引き上げようとしています。 彼らは、Spotify を再生したい、Waze や Maps を見たいという主要なアプリケーションを持ち込んでいるだけではありません。 彼らはまた、これらの新しい車両の一部に搭載されるヘッドアップ ディスプレイも導入しています。 彼らはそのデータとユーザーエクスペリエンスを表示しているため、設計面だけでなくプロトタイプの作成やテスト/検証のために、より多くのデータ共有が必要であることは間違いありません。 私たちは皆、車の外で携帯電話を使うことに慣れています。 私たちはそれが車内でもまったく同じであることを望んでいます。」
ドライバーにとってディスプレイを見たり操作したりするのが難しすぎると、特に地図やナビゲーションのように遅延や遅延がある場合、ドライバーは満足しないでしょう。 「その複雑な問題は Apple CarPlay で解決されました」とランス氏は語った。 「彼らはこれらすべてを取り入れ、ビジュアルとサウンドを含めた素晴らしい全体的なエクスペリエンスを提供するアプリを持っています。 内部では、他の OEM によって構築された他のすべてのコンポーネントとインターフェイスしており、結局のところ、それらがどのように通信し、どのように連携して動作するかが重要になります。 特定のシステム環境下では何が起こるのでしょうか? 彼らはどう反応するでしょうか。 どちらが引き継ぎますか？ 衝突が起こるとしましょう。 車のインターフェイスは、Spotify の次のトラックの表示からブレーキ補助、センサーの作動などにどのように迅速に移行するのでしょうか? 全体的なユーザー エクスペリエンスを必要とするこれらの側面に関して、OEM 間のデータ共有と緊密なコラボレーションが増えています。」
接続する
これを大局的に考えると、デザインチェーンは重なり合い、変化しており、それはまだ整理されていません。 「OEM は調整する必要があり、標準 API を部分的に使用して調整を行っています」と、同社のソリューションおよびビジネス開発担当バイスプレジデントのフランク・シルマイスター氏は述べています。 アルテリス。 「2.5年半前の車でも独自の地図システムを搭載しています。 ただし、Apple CarPlay を使用して外部ソースに接続し、ディスプレイ上の機能の大部分を引き継ぐことができます。 これは、ユーザーがプログラミングできるようにする API と調整し、テストする必要があります。」
また、機能の優先順位付けも必要です。 「たとえば、車をバックに入れると、すぐにバックカメラが画面に表示され、すべてが無効になります」とシルマイスター氏は語った。 「別の状況としては、心拍数が見えるように医療機器を潜在的に接続し、心拍数がゼロになったら車を停止したほうがよい場合があります。 これはバリュー チェーンのコラボレーションです。ティア 1 サプライヤーがこれを販売する可能性がありますが、関連するものを販売したり、デザイン チェーン内の他の OEM に依存している可能性があるためです。 これにより、デザインチェーンが今よりもさらに楽しくなります。 規模の経済を実現したいのは、そうしないと OEM が自社で行う可能性があるからです。」
まとめ
サプライチェーンにとってコラボレーションは珍しいことではありませんが、その量と複雑さは増大しています。 「例えば、ボッシュとNXPまたはSTとの間のコラボレーションは、長い間行われてきました」とインペラスのラピデス氏は語った。 「しかし今では、純粋な SoC 設計に加えて、別の意味でのコラボレーションが増えてきています。 ソフトウェア側では、たとえば AUTOSAR (AUTomotive Open System Architecture) などでそれを見てきましたが、これは異なります。 AUTOSAR は誰もが使用できる中立的なプラットフォームでしたが、依然として差別化が必要です。 では、ソフトウェアの開発とテストにおいてサプライチェーン全体にわたってどのように協力するのでしょうか?」
それはまだ完全には明らかではありません。 「自動車業界では、OEM 間の相互同期を実現するこのような伝統的なコラボレーションを行ってきました」とラピデス氏は述べています。 「伝統的に、それはAUTOSAR、おそらく組み込みLinux、そして間違いなく全体的なSoC設計に関するものでした。 しかし現在では、AUTOSAR の外、OS の外のソフトウェア領域でのコラボレーションがさらに増えています。 プロセッサー側とプロセッサーで何ができるかという点でのコラボレーションが増えてきています。 これらは本当に興味深いものです。特に自動車分野では、AI がセンサーを使って最先端に進出しています。 それは自動車の制御と同期の分野に進出します。 つまり、2 つのレイヤーが存在することになります。 さらに、VXNUMXX が実現し始めると、データセンター AI もこれに貢献することになります。 どのような言葉で表すにしても、自動車業界では興味深いコラボレーションの拡大が数多く起こっています。 自動車は現在、さまざまな面で半導体業界の最先端を走っていますが、それはソフトウェア面でも最先端を行っているからです。 OEM とそのサプライ チェーン間のソフトウェア コラボレーション、システム コラボレーションという点でここで起こっていることは、他の業界にも影響を与えるでしょう。」
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