自動運転時代の自動車ソフトウェアテスト：成功させるポイント

自動車業界が進化する中で、車両に組み込まれる高度なソフトウェアは、現代の運転体験を形作る重要な要素となっています。ソフトウェア定義車両（SDV）の登場により、車載ソフトウェアはますます複雑化し、よりスマートで安全かつ効率的な車両が実現されています。しかし、ソフトウェアへの依存が高まる中で、システムがさまざまな条件下で期待通りに機能することを保証するためには、厳密なテストが必要です。

本ブログでは、自動車ソフトウェアテストにおける基本的な要件、従うべきベストプラクティス、および高品質な車載ソフトウェアを確保するために関与する主要な基準について探ります。また、ソフトウェアインザループ（SIL）やハードウェアインザループ（HIL）など、車載ソフトウェアの機能性と信頼性を検証するために重要なテスト手法についても説明します。

自動車ソフトウェアテストの概要

車載ソフトウェアテストは、ソフトウェア定義車両（SDV）の開発ライフサイクルにおいて重要なフェーズです。インフォテインメントシステムから先進運転支援システム（ADAS）まで、車両のソフトウェアシステムの複雑さが増す中で、安全性、セキュリティ、パフォーマンスを確保するための包括的なテスト手順が求められます。これらのシステムは重要な役割を果たすため、テストは機能性だけでなく、安全性もカバーし、実際の運転条件下での検証が必要です。

車載ソフトウェアテストの主要な側面には、ソフトウェアが確立された業界基準に準拠しているかを確認すること、ソフトウェアがあらゆる条件下で正しく動作するかを検証すること、システム内の潜在的な脆弱性を特定することが含まれます。

自動車ソフトウェアテスト環境

車載ソフトウェアテストの環境は多岐にわたり、実際の運転条件をできるだけ正確にシミュレートするために、さまざまな環境や手法を組み合わせて使用することがよくあります。主に使用されるテスト環境には、ソフトウェアインザループ（SIL）テストとハードウェアインザループ（HIL）テストの2つがあります。

ソフトウェアインザループ（SIL）テスト

ソフトウェアインザループ（SIL）テストは、ソフトウェアの個別のコンポーネントやモジュールを、より大きなシステムに統合する前に孤立させて検証する手法です。この方法では、実際のハードウェアを必要とせず、シミュレートされた環境でソフトウェアアルゴリズムや制御ロジックをテストすることができます。

SILテストには、エラーの早期発見、開発初期段階での物理的なハードウェア要件を避けることによるコスト削減、さらにはテストサイクルの短縮など、いくつかの利点があります。特に自動運転やADAS（先進運転支援システム）の分野では、精密な制御が求められるため、SILテストは非常に有用です。

ハードウェアインザループ（HIL）テスト

ハードウェアインザループ（HIL）テストは、実際のハードウェアコンポーネントをシミュレーション環境に接続して行う、より高度なテスト手法です。この手法により、ソフトウェアとハードウェアの相互作用をリアルタイムで検証でき、実際の運転条件をシミュレートして、統合されたシステムが期待通りに機能するかを確認します。

HILテストは、エンジン管理、ブレーキシステム、パワーステアリングなどのECU（電子制御ユニット）を含む重要な車載システムのテストに不可欠です。HILを使用することで、車両のソフトウェアが孤立したコンポーネントだけでなく、実際のハードウェアと連携した状態でも優れたパフォーマンスを発揮することを検証できます。

自動車ソフトウェア品質のための主要な基準

車載ソフトウェアは、安全性、機能性、規制要件の遵守を確保するために、厳格な業界基準を満たす必要があります。以下は、車載ソフトウェアが遵守すべき主要な基準です。

ISO 26262

ISO 26262は、製造された自動車における電気および電子システムの機能安全に関する国際的な標準です。この基準は、危険を特定し、リスクを評価し、車両システムの安全性を確保するための措置を実施するためのフレームワークを提供します。車載ソフトウェアは、事故やけがを引き起こす可能性のある故障を防ぐために、ISO 26262に準拠して開発およびテストされなければなりません。

MISRA C/C++

MISRA CおよびMISRA C++は、車載ソフトウェア開発で一般的に使用されるCおよびC++プログラミング言語で信頼性が高く安全なコードを書くためのガイドラインです。これらのガイドラインは、メモリアクセス違反や未定義の動作など、エラーや脆弱性のリスクを最小限に抑えるためのコード作成ルールを提供します。MISRA C/C++に準拠することは、車載ソフトウェアが堅牢で安全であることを確保するために不可欠です。

AUTOSAR

AUTOSAR（Automotive Open System Architecture）は、車載制御ユニットのための標準化されたソフトウェアアーキテクチャを定義するグローバルな開発パートナーシップです。AUTOSAR標準は、モジュラーでスケーラブルな方法でソフトウェアを開発するための基盤を提供し、車両のエコシステムに新しいコンポーネントや技術を統合しやすくします。車載ソフトウェアは、複数のECU間での互換性と統合の容易さを確保するために、AUTOSARに準拠して開発されなければなりません。

車載ソフトウェアのテストレベル

車載ソフトウェアのテストは、機能性や統合性の異なる側面に焦点を当てたさまざまなレベルで実施されます。以下は、主要なテストレベルとその要件です。

ソフトウェアユニット検証（SWE.4）

ソフトウェアユニット検証（SWE.4）は、個別のソフトウェアユニットやコンポーネントが意図通りに機能することを確認することに重点を置いています。このテストでは、特定のモジュール内での論理、制御フロー、データ処理をテストし、通常は関数やクラスレベルで行われます。SWE.4テストは、ソフトウェアユニットが全体のシステムに統合される前に正しく実装されていることを確認します。

ソフトウェア統合および統合テスト（SWE.5）

個別のソフトウェアユニットが検証された後、次のステップは統合テストです。これは、複数のソフトウェアユニットを組み合わせ、その相互作用をテストして、シームレスに連携することを確認するものです。SWE.5テストは、ソフトウェアコンポーネントが広範なシステムに統合された際に、期待通りに機能することを検証します。

ソフトウェア適格性テスト（SWE.6）

ソフトウェア適格性テストは、ソフトウェアが特定の要件や性能基準を満たす能力を評価するものです。これは、ソフトウェアがさまざまな条件下で動作できること、また機能的および安全要求を満たすことを確認するための重要なステップです。

システム統合および統合テスト（SYS.4）

システム統合テスト（SYS.4）は、すべてのソフトウェアコンポーネントが大規模なシステム内で連携して機能することを確認します。これには、システム全体の機能性の検証、競合のチェック、そして通常および極端な条件下でシステムが期待通りに動作することを確保する作業が含まれます。

システム適格性テスト（SYS.5）

システム適格性テストは、システム全体が安全性、性能、信頼性に関する要件を含む要件を満たす能力を評価するものです。SYS.5テストは、実際の運転シナリオにおいてシステムが正しく機能することを確認し、道路条件、交通、環境要因などのさまざまな変数を考慮します。

車載ソフトウェアテストのベストプラクティス

高品質な車載ソフトウェアを実現するためには、企業が一連のベストプラクティスを遵守する必要があります。これらのプラクティスは、ソフトウェアが徹底的にテストされ、業界標準に準拠し、最適なパフォーマンスを発揮できることを保証します。

高品質な要件定義

成功するソフトウェアテストの基盤は、明確で一貫した要件定義から始まります。ソフトウェアが何を実現すべきか、機能的、安全性、パフォーマンスに関する要件を明確にすることが重要です。不完全または曖昧な要件は誤解を招き、テストシナリオの漏れを引き起こす可能性があります。

プロトタイプによる設計検証

開発初期段階でプロトタイプを使用してソフトウェア設計を検証することは、潜在的な問題を特定し、ソフトウェアアーキテクチャを洗練させるのに役立ちます。プロトタイピングにより、チームはさまざまな設計の代替案を検討し、選択したアプローチが車両の運用ニーズに適合するかを確認できます。

テスト可能なソフトウェアの構築

車載ソフトウェアは、テスト可能性を考慮して設計する必要があります。モジュラー設計により、個々のコンポーネントのテストが容易になり、問題の特定やメンテナンスがしやすくなります。テスト可能なソフトウェアを設計することで、開発者はテストプロセスを効率化し、全体的な開発時間を短縮できます。

包括的なテストカバレッジ

徹底的なテストカバレッジは、さまざまな運転条件下で発生する可能性のある問題を特定するために不可欠です。テストは、個々の機能とその他のシステムとの相互作用、エッジケースや実際のシナリオをカバーする必要があります。これにより、ソフトウェアが稀な状況や極端な状況でも期待通りに動作することが保証されます。

リアルタイムおよびストレステスト

リアルタイムテストは、速度の急激な変化や過酷な天候条件など、さまざまなシナリオに対するソフトウェアの応答をテストすることで、実際の運転条件をシミュレートします。ストレステストは、高負荷や圧力下でのソフトウェアの動作を評価し、限界まで動作しているときでも正常に機能し続けることを確認します。

ユーザーエクスペリエンステスト

ユーザーエクスペリエンステスト（UXテスト）は、車載ソフトウェアのインターフェースが直感的でアクセスしやすく、使いやすいことを保証します。現代の車両は、ナビゲーションからエンターテイメントまで、ソフトウェアに大きく依存しているため、ユーザーエクスペリエンスがポジティブであることは顧客満足にとって重要です。

セキュリティおよびコンプライアンス

車載ソフトウェアは、安全性を確保するためにセキュリティが強化されている必要があります。車両のシステムをハッキングやその他のセキュリティ脅威から保護し、セキュリティ基準に準拠し、すべてのソフトウェアコンポーネントが脆弱性テストを受けていることを確認することは、ユーザーデータを守り、信頼を維持するために不可欠です。

継続的インテグレーションとテスト

継続的インテグレーション（CI）は、現代のソフトウェア開発において不可欠なプラクティスです。コード変更を定期的に共有リポジトリに統合することで、チームは早期に問題を特定し、開発プロセスを通じてソフトウェアが機能し続けることを確認できます。CIフレームワーク内での自動化されたテストは、エラーを減らし、ソフトウェアの品質を向上させるのに役立ちます。

専門のソフトウェアテスト企業へのアウトソーシング

車載ソフトウェアの複雑さを考慮すると、専門のソフトウェアテスト企業へのアウトソーシングが、高品質なテストを実現するために有効です。これらの企業は、車載ソフトウェアテストの手法、標準、ツールに関する専門知識を持ち、製造業者がコア開発に集中しつつ、徹底的かつ規格に準拠したテストを実施することができます。LQAに今すぐご連絡いただき、車載業界向けの高品質な組み込みソフトウェアテストをご利用ください。