seminar/2020/10/20/1200_IoT時代の組み込み系ソフトウェア - 豚吐露＠wiki

IoT時代の組込み系ソフトウェア開発における課題と提言／金子 博(株式会社東芝)

2020-10-20(火) 12:00-12:50 CEATEC 2020 ONLINE

近年の組み込みソフト

開発の形態
→アンケート実施結果から擦り合わせが必要になっている。
　→擦り合わせ型が増加
　→組み合わせ型：横ばい
　→混合型：微減
→擦り合わせ型：機能要素と構造要素が多対多で対応
　→部品感の関連が強い
　　→部品設計の擦り合わせが必要

IoT時代における組み込みソフト開発の新しい波
→大規模化、短納期化、複雑化、複数機種並列開発＋新しい波

• I4.0 (Industry 4.0)
• SoS (System of Systems) → Complex System
• CPS (Cyber Physical Systems)
• Artificial Intelligence (AI)
• Big Data
• DX

ハイプ・サイクル - ガードナー
→多くのIoT関連技術は過度な期待のピーク期を過ぎた辺り

• IoTセキュリティ
• アジャイル・プロジェクト・マネジメント
• エッジ・コンピューティング
• IoTプラットフォーム
• モノのインターネット
• DevOps
• OT(運用技術)とIT(情報技術)の融合

IoT開発の実態

• 業種：工業制御、建設機器＞コンピュータ周辺機器＞輸送機器、自動車機器＞エンタープライズ系＞...
• 開発形態：擦り合わせ開発が多い
• 開発方法：ウォーターフォール≫アジャイル型開発

 →過去から大きな変化は無い
 →アジャイル開発の目的：仕様編k脳への柔軟性

課題/施策/スキル
→設計
　→重要スキルの認識が高い
→次点：開発コスト、運用コスト、セキュリティ、人材育成
　→上位課題だが対策に遅れ
→要求分析、セキュリティ、企画は常に上位
　→テスト、人材育成が近年重視

モデリング：アーキテクチャ≫要求、設計＞データ、ビジネス

IoT開発で必要な施策：アジャイル＞PoC (Proof of Concept 概念実証)、DevOps＞CI (Continuous Integration)、SPL (Software Product Line)

開発プロセスの課題

要求変化への適応性、柔軟性、俊敏性が求められる

IoT開発の特徴

• デバイス、エッジ開発

 課題：常時接続、長期運用、遠隔保守、機能・品質要求
 →要求変更の用意性や保守対応の速さが求められる

• 情報技術サービス開発

 課題：SoS開発、システムスケーラビリティ
 →PoC積極活用が増えている

• ネットワーク設計

 課題：情報量に合わせたネットワーク、ネットワーク障害、優先・無線全てへの対応
 →様々なプロトコルへの対応、初めて接続されたデバイスへの対応

• IoTシステム開発プロセス

 課題：新しい要求、要求変動、新技術導入、既存資産活用、新しいシステム保守
 →素早いシステム機能更新、安全性、DevOps・CPSへの対応

IoTシステム事例

• 通れた道マップ：テレマティクス(GPS)
• 列車位置情報サービス：列車GPS
• バスドライバ監視システム：テレマティクス、ウェアラブルセンサ
• エアコン遠隔監視：機器センサ
• 化学プラントの予兆保全：プラント内計測器
• 重機保守管理：テレマティクス(双方向)

 →KOMTRAX

• LPガス配送業務効率化：機器センサ(流量計)
• サーモスタット：機器センサ、コントローラ

各国のIoTシステム開発リファレンスモデル

• 独：RAMI4.0 (Reference Architecture Model for Industrie 4.0)
• 米：IIRA (Industrial Internet Reference Architecture)
• 日：IVIプラットフォーム2017 (Industrial Value chain Initiative)

→オープン化
→IoT開発の覇権争いとなるか？

日本の各社のIoTプラットフォーム

• 日立：Lumada：データマネジメント
• 三菱：INFOPRISM：セキュリティ
• 富士通：K5：AI、データ分析
• 東芝：TIRA：統合型

IoTシステムの普及、IoTアーキテクチャの標準化、IoTプラットフォームの普及
→理解が困難
　→JEITAモデルの検討 JEITA IoT参照モデル

モデルケースで学ぶ「IoTシステム開発」

スマートガレージを題材にした事例
→IoT化のモデル変化、着目点、ビジネス変化への適応性

• モデリング、JEITA IoT分類モデル
• IoT時代の開発観点追加

 →ビジネスモデリング、安全・安心設計(IPAモデル利用)、品質対応(IPAモデル利用)、エッジ側実装設計例

• ワークショップ
• モデリングに関するFAQ

JEITAスマートガレージ

雨に濡れないでガレージを開閉する
車を止めてガレージ開閉
ガレージを開けたまま外出したくない

IoT時代のガレージシステムをデザイン
→ベーシックモデル、保守機能搭載モデル共同利用モデル、サービス連携モデル

スマートガレージの課題

• サービス連携と発展
• 安全、安心
• モデル図とアーキテクチャ
• 実装
• セキュリティ

IoT開発の課題は多いが、既存の手法で解決できる。
→ただし、IoTならではの対応、工夫が必要

IoT開発の課題に対する解決策
→開発スタイルの変化
　→従来型：企画→ハード設計→ソフト設計
　　→PoC先導型開発：仮設・コンセプト→試作→コンセプト検証→実用化開発
　　　→プロトタイプとPoCの違い
　　　　→プロトタイプ：コンセプトが決まった上での試作
　　　　→PoC：コンセプトの検証も含めた試作→成功が確約されたものではない
　　　　　→あるべき姿からPoC：バックキャスティングによるPoCアプローチ
　　　　　　→ニーズからPoCするとあるべき姿にたどり着き難い

コア技術を生かした新しいニーズへの対応

システム設計 モデリングの実施
→ビジネス設計：ユースケース、アクティビティ図
　→IoTシステム設計：クラス図、シーケンス図
　　→組み込みシステム設計：クラス図、シーケンス図
　　　→組み込みsw設計：クラス図、シーケンス図
　　　　→ソフトウェア実装

IoTアーキテクチャの変化

IoT初期→フォグ化→エッジコンピューティング＋フォグ

運用
→DevOps：要求変更への対応
→SPLE(Software Product Line Engineering)：後で発生する変動店対応

DevOps
→運用からの早期反映
→要求変動への早期対応
→リリース管理
→遠隔アップデート

エッジデバイスの更新自動化
→アジャイル
→CI、CD
→テスト自動化
→構成管理
→OTA (Over-The-Air)アップデートと安全性

PoC/PoB (ラピッドプロトタイピング)
リファクタリング

IoTにもたらされるモダナイゼーション

• リビルド

 現行システムをbaseに新たに開発する
 現行システムの改善版
 時間とコストがかかる
 運用実績不足から品質への不安

• リプレース

 ベンダー製品をbaseにシステムを置き換える
 機能差分によっては追加で開発が必要
 コスト、安定稼働に不安

• リライト

 ツールを用いて開発環境を変換
 変換後の環境(言語)にある新しいframeworkを適用できる

• ラッピング

 既存システムを利用し、一部機能を利用できるようにする
 容易に対応できるが、構造が複雑になる可能性大

• リインターフェース

 UIの完了
 既存システムを利用し利便性を高める

• リホスト

 H/W、OSなどの期限切れに伴う既存システムの移行
 新しい環境への対応で見直しの対象が大きくなる→コスト、品質に不安

• リファクタリング

 I/Fと機能を維持し、保守性、機能改善を行う
 クローンコード対策、ロジック効率化が目的

• リドキュメント

 既存ドキュメントの再整備

DXと組み込み

DX (Digital Transformation)

DXで重視されるスキル
→既存お延長線上に無い斬新な発想
→類似、アブダクションに基づく新しい発想
→自立組織

開発手法の変化：ウォーターフォール→アジャイル

まとめ

ドキュメントに文字が多い...
かなり先端なお話だったので、ついていけない所もちらほら。
重要なキーワードは分かったので、そちらの勉強も進める。

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更新日： 2020年12月24日 (木) 17時23分50秒