複雑なシステムの継続的なバリデーションとバージョン管理

現代の自動運転車両のアーキテクチャは、センサー フュージョン、意思決定、アクチュエーションにわたる数千の相互接続された要件を管理しています。従来のバリデーション手法は、多くの場合、網羅的な再テストに依存しており、エンジニアリング リソースを大きく消耗するうえに、重要な依存関係を見落とすリスクもあります。インパクト分析は、変更に影響を受けるテストケースのみを特定し、ISO 26262、ISO 21448:2022、および ASPICE などの安全規格への準拠を維持しながら、変更の影響を受けるテストケースのみを特定できる、的を絞ったソリューションを提供します。

このブログ記事では、インパクト分析がバリデーションを効率化する方法と、Applied Intuition のオートモーティブ AI 向けアプローチの詳細を解説します。

システムアーキテクチャの理解

車両やその他のシステムアーキテクチャは、大規模で相互接続されたグラフとして理解するのが最も適切です。ノードは要件を表し、エッジはサブシステム間の依存関係を定義します。たとえば、認識モジュールの出力は、パス プランニングと衝突回避の両方に入力される場合があります。この階層構造の最下層では、テストケースがシステムのリーフ要件をバリデーションします。

これらのアーキテクチャを維持するには、3 つの主要な課題があります。

• ECU の依存関係を更新するといった小さな変更でも、システム全体に波及する可能性があります
• コンポーネント間の間接的な相互作用が予期せぬ故障を引き起こす可能性があります
• 規制基準は、要件からテストケースまでの詳細なトラッキング可能性を要求します

クリティカル パスの特定や変更の波及影響の評価を迅速に行う上で、ホワイトボード形式の図やヒートマップなどのビジュアライゼーション ツールが役立ちます。Applied Intuition の Validation Toolset は、これらの機能を提供し、複雑なシステム モデルを実行可能なインサイトへと変換します。

バージョン管理アプローチ

システムバージョン管理は、アーキテクチャの進化を管理するための構造化された手法を確立します。高レベルな機能仕様から低レベルなテストケースまで、アーキテクチャ階層全体の時間的スナップショットをキャプチャすることで、チームは監査可能な基準点を確立し、3 つの重要な機能を実現します。

• 精密な変更トラッキング: スナップショット間の時間的比較により、要件のメタデータ更新、依存関係の追加、テストケースの削除など、細かな変更を特定できます。例えば、センサーフュージョンアルゴリズムの遅延閾値を変更した場合、その変更がパーセプションとパスプラニングのサブシステムに及ぼす影響を評価できます。これは ISO 26262 の要件変更のトラッキング可能性要件と一致しています
• コンプライアンス対応監査: バージョン履歴はアーキテクチャ決定を文書化し、規制当局にセーフティ クリティカルなプロセスの不変な証拠を提供します‍
• ターゲットを絞った故障隔離: バリデーション失敗が発生した場合、スナップショットの比較により、特定バージョン間の変更に原因分析を絞り込むことができます 

これらのスナップショットはデジタルツイン環境と統合され、初期テスト時に存在しなかったような極端な気象条件を含む新たなエッジケース下で、過去のアーキテクチャの状態がどのように動作するかをバリデーションします。

インパクト分析の核となる概念

インパクト分析は、現代のバリデーションプロセスの計算基盤として機能し、アーキテクチャの変更が複雑なシステムにどのように伝播するかを体系的に特定します。この手法の核心は、バリデーション範囲を最適化しつつ安全性を維持するため、2 つの相互依存するメカニズムを組み合わせたものです。

階層的依存関係トラッキング

システムアーキテクチャの要件とテストケースは接続されたグラフを形成し、エッジは機能的およびセーフティー クリティカルな関係を表現します。インパクト分析はこれらの接続を双方向でトラッキングします:

• 上流: 変更された要件に影響を受けるすべてのテストケースを特定します (例: LiDAR オブジェクト検出閾値の更新が認識モジュールテストに影響を与える)
• 下流: 失敗したテストケースを根本原因の要件まで遡及します (例: センサー フュージョンの更新が原因のパスプラニング失敗)

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ルールベースの優先順位付け

セーフティー クリティカルなパスは、自動車業界の基準に準拠した設定可能なルールにより優先されます。これらのルールは、セーフティー クリティカルなコンポーネント (例: ブレーキシステム) に対して即時再テストを強制しつつ、非クリティカルな更新 (例: インフォテインメント UI) に対して段階的なバリデーションを可能にします。

インパクト分析のメリット

インパクト分析により、エンジニアリングチームは各変更によって実際に影響を受けるテストケースのみをバリデーションでき、徹底的な再テストと比較して時間と計算リソースを節約できます。このターゲットを絞ったアプローチはイテレーションを加速し、エンジニアが意味のある改善に集中できるようにします。

また、変更の伝播方法を明確に可視化するため、故障の根本原因を特定し、重要な問題を迅速に解決することが容易になります。変更の体系的なトラッキングは、ISO 26262 などの安全基準への準拠を支援し、規制当局向けの信頼性の高い監査トレイルを作成します。より頻繁で焦点を絞ったバリデーションサイクルをサポートすることで、インパクト分析はチームが現代の自動車開発の要求に対応するペースを維持するのに役立ちます。

Applied Intuition のアプローチ

Applied Intuition の Validation Toolset は、現代の自動運転車両のアーキテクチャの複雑さを管理するために設計されています。エンジニアはアーキテクチャのスナップショットをキャプチャ、比較、分析し、変更をトラッキングし、バリデーションとテストへの影響を即座に確認できます。

主要な機能には以下のものが含まれます。

• アーキテクチャのバージョン間の違いを強調するスナップショットと変更検出
• 直接的および間接的なインパクト分析のためのカスタマイズ可能な依存関係ルール
• 再バリデーションが必要なテストケースのみを自動的に抽出
• 内部チームと顧客チームの両方のバリデーションワークフローとのシームレスな統合

当初、主要な OEM のビークル OS プログラム向けに開発された当社のインパクト分析機能は、現在当社のバリデーションワークフローの中核を成しています。細粒度の依存関係のトラッキングと自動変更検出により、コンプライアンスを確保し、開発を加速します。インパクト分析はバックグラウンドで静かに動作しますが、チームがテストが必要な部分を効率的に特定するのを支援し、継続的統合と進化するアーキテクチャの両方をサポートすることで、一貫した価値を提供します。

実装上の考慮事項

効果的なインパクト分析には、いくつかのコアな実践が不可欠です。正確な結果を得るには、要件、サブシステム、テストケース間の明確な依存関係ルールが不可欠であり、特に安全性が重視される領域では、業界標準との整合性が重要となります。

堅牢なトラッキング可能性は、インパクト分析とコンプライアンスをさらに支援します。要件とテストケースをリンクし、更新が関連するテストを自動的にフラグ付けすることで、信頼性の高い監査トレイルを作成し、バリデーションを効率化します。

モジュール式で階層的なアーキテクチャは、変更を隔離し依存関係を可視化することで、システムが進化しても分析の正確性を維持します。要件管理と CI/CD パイプラインとの統合により、変更検出が自動化され、インパクト分析がエンジニアリングワークフローの継続的な一部となり、アジャイル開発を支援します。

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結論

インパクト分析は、自動運転車両業界における複雑なシステムアーキテクチャのバリデーション方法を根本から変革しています。従来の「すべてを再テストする」という力業的な手法から脱却することで、エンジニアリングチームは変更ごとに再バリデーションが必要なテストケースを正確に特定するための詳細な洞察を活用できるようになりました。これにより、イテレーションの高速化、無駄な作業の削減、自動車開発で求められる高い安全性とコンプライアンス基準の維持が実現します。

Applied Intuition のアプローチは、アーキテクチャのスナップショット取得、カスタマイズ可能な依存関係ルール、自動インパクト分析を組み合わせることで、社内チームと顧客の双方に対し、複雑性を自信を持って管理する力を提供します。アーキテクチャが進化し、規模が拡大するにつれ、これらの機能はバリデーションプロセスが効率的、透明性があり、堅牢であることを保証します。

今後、インパクト分析は、ますます高度化する自律システムに対応するためのインテリジェントかつ適応的なテスト戦略の中核要素となります。こうした手法を開発ワークフローに組み込むことで、信頼性と安全性を維持しながら、業界が求めるスピードでイノベーションを加速できます。