Model Based Development BASIS
コンカレント社
コンカレント社の提供する提供する
リアルタイムシミュレーション・ソリューション
コンカレント日本株式会社
2011年 4月8日

会社概要
拠点

主な ビジネス・エリア

 本社

 リアルタイム・システム
ジョージア州 アトランタ

航空宇宙、防衛、自動車、金融 研究開発センター

 オン・デマンド

フロリダ州 ポンパーノ・ビーチ

ケーブルTV、Telco

オハイオ州 ソロン ビジネスインテリジェンス

英国 ブラックネル

Media向けコンサルティング

 セールス・サポート オフィス
アジア・太平洋
中国、香港、日本
ヨーロッパ、中東及びアフリカ

従業員数 310名
NASDAQ 上場

英国、ドイツ、フランス

 Classified as Small Business

米国内、多数

www.ccur.com

 製造拠点フロリダ州 ポンパーノ・ビーチ
ニュージャージー州 ファーミングデール©Concurrent NIPPON Corporation 2011

2

会社概要
４０年に及ぶリアルタイム・ソリューションの取り組み
Real- Time Proprietary
Systems Manufacturer

Systems Integrator

SI and Software
Provider1966

1996

2006

real-time OSreal-time UNIX

real-time Linux

RedHawk™ real-time Linux（2002年発表）


9年以上に及ぶ進化型開発ワールドワイドで数千に渡るお客様プロジェクト

時間制約の厳しい分野へ、高い決定性と最小遅延のLinuxを供給

COTS 使用の経済性（ハードウェア）

オープンソース OS

航空宇宙・防衛分野の現場で実証された実力©Concurrent NIPPON Corporation 20113

ソフトウェア開発
ソフトウェア開発
設計（Design）から完成品への道程
 CAE（Computer Aided Engineering ）：Simulationの使用
 設計試作も適合・検証に不可欠
Prototype＝＝設計試作

Designハードウェアプロトタイプハードウェア要求仕様書

制御要求仕様書

ソフトウェアプロトタイプ
実装用コントローラ
実装用コントローラ
プロトタイプReal Products＝＝完成品

Simulation
制御（制御（コントロール）
コントロール）モデル

実装プログラム実装プログラム
実装用コントローラ
実装用コントローラ
（ECU）
ECU）

制御対象（制御対象（プラント）
プラント）
モデル

制御対象製品
車両//部品/
車両
部品/センサ©Concurrent NIPPON Corporation 20114

従来型の従来型の開発の開発の現状
Simulationの使用は低調
 ハードウェアは直接、試作へ。
 ソフトウェアは、コードデバッグ程度
DesignPrototype＝設計試作

ハードウェア
要求仕様書

ハードウェアプロトタイプ

制御要求仕様書

機能試験
Validation

ソフトウェアプロトタイプ

Test

実装用コントローラ
実装用コントローラ
プロトタイプSimulation
制御（制御（コントロール）
コントロール）モデル
制御対象（制御対象（プラント）プラント）
モデル

Real Products＝完成品
実装プログラム実装プログラム
実装用コントローラ
実装用コントローラ
（ECU）
ECU）

制御対象製品
車両//部品/車両
部品/センサ©Concurrent NIPPON Corporation 20115

最近の最近の製品動向
製品機能の多様化（バライアビリティ：variability ） 製品機能の変異的な多様性の存在はコンシューマ向け製品には欠かせない特性
 製品機能のバライアビリティはソフトウェアの柔軟性に依存

製品の複雑化（コンプレキサティ：complexity ） 一部製品では高度な複雑性が要求され、製品価値の源泉となる（無人化・地球外・高度医療等）
 機構及び制御の複雑性は、共にソフトウェアの規模の増大に帰着©Concurrent NIPPON Corporation 20116

ソフトウェア開発
ソフトウェア開発の開発の経済性
ソフトウェアに要求される柔軟性及び規模の増大は、コスト的には悪影響 柔軟性は管理すべき多くの部品（モジュール）が必要
 複雑性は適合・検証による設計の手戻り（デザインループ）の回数及び規模が増加（例：製品プロトタイプからアルゴリズム設計へ）
DesignPrototype＝設計試作

ハードウェア
要求仕様書

ハードウェアプロトタイプ

制御要求仕様書

機能試験
Validation

ソフトウェアプロトタイプ

Test

試作品の試作品の種類、種類、試作回数と回数と増加する
増加する傾向する傾向

実装用コントローラ
実装用コントローラ
プロトタイプSimulation
制御（制御（コントロール）コントロール）
モデル
制御対象（制御対象（プラント）プラント）
モデル

Real Products＝完成品
実装プログラム実装プログラム
実装用コントローラ
実装用コントローラ（ECU））©Concurrent NIPPON Corporation 2011

制御対象製品車両/車両/部品/部品/センサ

試作品（試作品（時として、として、完成品）
完成品）からアルゴ
リズム設計
リズム設計へ設計へ手戻り
手戻りが発生。
発生。
7

対抗策としての対抗策としてのMBDとしてのMBD（Model - Based - Development）
 制御対象に対し、コンピュータ上の抽象モデル（プラントモデル）および制御（コントロール）モデルを定義
 コンピュータ上で適合・検証を行う手法
DesignPrototype＝設計試作

ハードウェア
要求仕様書

ハードウェアプロトタイプ

制御要求仕様書

機能試験
Validation Test

Simulation
制御（制御（コントロール）コントロール）
モデル

SILS
SoftwareIn theLoop
Simulation

制御対象（制御対象（プラント）プラント）
モデル

Real-time Simulation
リアルタイムコントロールモデル

ソフトウェアプロトタイプ

汎用コントローラ

SILRS

RCP

Software In
the Loop
Real-time
Simulation

Rapid
Control
Prototyping

リアルタイムプラントモデル

実装用コントローラ
実装用コントローラ
プロトタイプ【MBDの特徴】
・従来型の開発と比較して、Simulationの比率が大きい。

Real Products＝完成品
実装プログラム実装プログラム
実装用コントローラ
実装用コントローラ（ECU）
ECU）

HILS
Hardware In
the Loop
Simulation©Concurrent NIPPON Corporation 2011

・コンピュータ上で適合検証を行う為のReal-Time Simulationを実施。

制御対象製品
車両//部品/
車両
部品/センサ8

V字型字型モデルの字型モデルの適用モデルの適用
従来型のウォーターフォール型開発（V字型モデル）をMBDに適用
 ソフトウェア外部設計からシステムテストの工程をモデルベー
スで実施
DesignPrototype＝設計試作

ハードウェア
要求仕様書

ハードウェアプロトタイプ

制御要求仕様書
要求分析

適合・・検証
適合
機能試験
Validation Test

Simulation
制御（制御（コントロール）コントロール）
モデル

SILS
SoftwareIn the Loop
Simulation

制御対象（制御対象（プラント）プラント）
モデル

Real-time Simulation
ソフトウェア外部設計
リアルタイムシステム
テスト

汎用コントローラ

コントロールモデル

ソフトウェア
内部設計

コンポーネン
トテスト

SILRS

RCP

Software In
the Loop
Real-timeSimulation

RapidControlコード生成
生成
コードPrototyping

ソフトウェアプロトタイプ
実装用コントローラ
実装用コントローラ
プロトタイプReal Products＝完成品
実装プログラム実装プログラム
実装用コントローラ
実装用コントローラ
（ECU）
ECU）

リアルタイム
レガシー
プラントモデル

品質埋込プロセス
品質埋込プロセス

コード
HILS
Hardware In
the Loop
Simulation

制御対象製品
車両//部品/車両
部品/センサ

品質検証プロセス
品質検証プロセス©Concurrent NIPPON Corporation 20119

多様化を多様化を扱う最善の最善の方法
成果物の体系的な再利用
 ソフトウェア成果物の流用性と組合せ及び最小の新規作成物対する系統だった記述により吸収
 アーキテクチャ記述、システム仕様、ソフトウエア・コンポー
ネント、ドキュメント、テストデータの共通化
DesignPrototype＝設計試作

ハードウェア
要求仕様書

ハードウェアプロトタイプ

制御要求仕様書

機能試験
Validation Test

Simulation
制御（制御（コントロール）コントロール）
モデル

SILS
SoftwareIn the Loop
Simulation

制御対象（制御対象（プラント）
プラント）
モデル

Real-time Simulation
リアルタイムコントロールモデルソフトウェア
プロトタイプ

汎用コントローラ

SILRS

RCP

Software In
the Loop
Real-time
Simulation

RapidControl
Prototyping

リアルタイムプラントモデル

実装用コントローラ
実装用コントローラ
プロトタイプReal Products＝完成品
実装プログラム実装プログラム

Modeling Tool
【MathWorks社】
・MATLAB・Simulink
Code Generator【MathWorks社】
・Real-TimeWorkshop

実装用コントローラ
実装用コントローラ
（ECU）
ECU）

HILS
Hardware In
the Loop
Simulation©Concurrent NIPPON Corporation 2011

制御対象製品
車両//部品/車両
部品/センサ10

複雑化を複雑化を扱う最善の最善の方法
手戻り（デザインループ）の最小化
 品質埋込プロセスと品質検証プロセスをSimulationフェーズに限定することにより、手戻りの大規模ループの極小化が実現
 Real-Time Simulationの必要性と貢献
DesignPrototype＝設計試作

ハードウェア
要求仕様書

ハードウェアプロトタイプ

制御要求仕様書

機能試験
Validation TestSimulation
制御（制御（コントロール）コントロール）
モデル

SILS
SoftwareIn the Loop
Simulation

制御対象（制御対象（プラント）
プラント）
モデル

Real-time Simulation
リアルタイムコントロールモデル

ソフトウェアプロトタイプ

汎用コントローラ

SILRS

RCP

Software Inthe Loop
Real-time
Simulation

Rapid
Control
Prototyping

リアルタイムプラントモデル

実装用コントローラ
実装用コントローラ
プロトタイプReal Products＝完成品
実装プログラム実装プログラム
実装用コントローラ
実装用コントローラ
（ECU）
ECU）

HILS
Hardware In
the Loop
Simulation©Concurrent NIPPON Corporation 2011

制御対象製品
車両//部品/車両部品/センサ

繰り返される手戻りはこの範囲。
最終的な設計試作品を使用した適合試験の回数が抑制される。
11

V字型
字型モデルと手法の字型モデルとMBD手法
モデルと手法の対比
MBDではモデルと実機の組み合わせにより機能を定義
要求分析

要求定義

ECU製品/試作品

V&V
TEST

適合・適合・検証

制御対象製品/試作品
ソフトウェア
外部設計
ソフトウェア
内部設計

システム
テスト

SILS
SILRS
RCP コンポーネン

制御(コントロール)モデル

HILS
Hardware Inthe Loop

制御対象(プラント)モデル

トテスト

コード生成
コード生成

コントローラ（）コントローラ（ECU）
Simulation

Real Product

Software In the Loop
Software In the Real-Time
Loop

HILS
Hardware In the Loop

Rapid Control Prototyping

Verification & Validation Test

ACG

Hardware In the Loop Simulation は、実機の限界を超えた実証や危険な条件の下での検証も行うことが可能。
Simulinkモデルは、『動く仕様書』として仕様の相互理解に貢献。
Rapid Control Prototypingは、早期の仕様固定化への期待が高い。

Simulation

Real Product

レガシー
コード

制御対象
制御対象（（プラントプラント））

Auto Code
Generation©Concurrent NIPPON Corporation 201112

Real-Time simulation 要素
VI-CarRelTime

MATLAB™ Simulink™

Real-time Work Shop™

RedHawk RealReal-Time Linux OS

C/C++記述
C/C++記述コード
記述コード

RCIM

Real-Time Modeling Environment

記述モデル本体
I/F
Cards

COTS※ Computer System

COTS※ ：Commercial Off The Shelf 一般市販品©Concurrent NIPPON Corporation 2011

リアルタイムシミュレーション
実行環境
13SIMulation Workbench特徴
特徴
オープンアーキテクチャ
シームレス
スケーラブル
自動車用HILS/ ドライビングシミュレータ 画面
自動車用

航空機用HILS/ フライトシミュレータ 画面
航空機用©Concurrent NIPPON Corporation 201114

オープンアーキテクチャ（）
オープンアーキテクチャ（1）オープンソース RedHawk Real-time Linux OS
 最新のCPUやハードウェアに対応したOS仕様
 15μ秒以下の応答性能を保証（OSが原因の遅れ時間）

COTS（汎用市販品） 使用の経済性と良好な調達性
 専用ハードウェアは不要 複数メーカから選択できる柔軟性、構成も自由 選択時点で最先端のハードウェアを使用可能

コンカレント・コンピュータは、DELL コンピュータ社・SuperMicro社等からハードウェアのOEM供給を受け、RedHawk Real-time Linuxをバンドルしたコンピュータを『iHawk』ブランドで販売しております。

©Concurrent NIPPON Corporation 201115

オープンアーキテクチャ（）
オープンアーキテクチャ（2）柔軟なコンピュータシステム（ハードウェア）
 最低一つのコンピュータシステム
つのコンピュータシステム（ホストコンピュホストコンピュ-タ）
最低一つのコンピュータシステム（
 I/Oも同一OS下で管理（PCI/PCI-X/PCIe）
HIL/MIL リアルタイムシ
ミュレーションならば、市販のI/Oボードを装着

SIL リアルタイムシミュレーションならば、コンピュータのみ。

ホストとターゲットの統合のメリット
 一般的なHILシステムの様に、特別なハードブラックボックス（リアルタイムシステム）は必要ない→ コスト・セーブ→ コードの『見える化』 （ホストコンピュータ非リアルタイムOS）
リアルタイム©Concurrent NIPPON Corporation 2011

他社製シミュレーショ
他社製シミュレーションボックス

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シームレス（）シームレス（1）シームレス：リアルタイムシミュレーション環境
 MATLAB/Simulinkモデル、Cコード、I/Oインタフェースまで、違和感なく接続可能
 SimulinkモデルとCコードの混在が可能。
 同一機能で表現の異なるモデル（ SimulinkモデルとCコード）の入れ替えも簡単。

→ 同一モデルのバージョン
アップに容易に対応
 シミュレーション中の計算値やI/O入出力値をロギングし、リプレイすることも可能。

RTDB（Real Time Data Base）は、SIMulation Workbenchの機能の一つ。様々なハードウェア、ソフトウェア、モデルのHUBとなります。

→ 繰り返し検証に最適©Concurrent NIPPON Corporation 201117

シームレス（）シームレス（2）シームレス：リアルタイムデバッグ環境
 MATLAB/SimulinkモデルからCコードまで一貫したデバッグ環境

Real-timeWork Shop™

MATLAB™
Simulink™

C/C++記述
C/C++記述コード
記述コード

SIMulation Workbench上で確認した不具合を、直接分析・デバッグするこのが可能。

©Concurrent NIPPON Corporation 201118

スケーラブル
スケーラブル SILSから、Rapid Control Prototyping, HILS, ドライビングシミュレー
タまで同じOSとシミュレーション環境でカバー
要求分析

要求定義

ソフトウェア外ソフトウェア外部設計
ソフトウェア内
ソフトウェア内部設計

適合・適合・検証

SILS
SILRS

システム
テスト

RCP コンポーネン
トテスト

コード生成
コード生成

V&V
TEST

HILS
Hardware Inthe Loop

ACG
Auto Code
Generation

レガシーコ
ード

コンピュータプラットフォームは、コンピュータプラットフォームは、車載可能な車載可能な小型PC
小型PCからPCから大規模から大規模シミュレーションに大規模シミュレーションに耐シミュレーションに耐えるハイエンドシステムまで用途に用途に応じて自由じて自由に自由に選択可能。
選択可能。 RCPとRCPとHILSでHILSで同一の同一のI/OボードのI/Oボードの使用ボードの使用も使用も可能©Concurrent NIPPON Corporation 201119

Software In the Loop Real-time
Simulation
Software In the Loop Real-time Simulation 制御(コントロール) モデルと制御対象(プラント)モデルを使用するSILS
 SILSをリアルタイム・プラットフォームで行うSILRS
要求分析

要求定義

ソフトウェア外ソフトウェア外部設計
ソフトウェア内
ソフトウェア内部設計

適合・適合・検証

SILS
SILRS

システム
テスト

RCP コンポーネント
テスト

コード生成
コード生成

V&V
TEST

HILS
HardwareIn theLoop

ACG
Auto Code
Generation

レガシーコ
ード

制御(コントロール)モデル

制御対象(プラント)モデル

SILSは
SILSは、MATLAB/SimulinkのMATLAB/Simulinkの環境で環境で実施可能ではあるが実施可能ではあるが、ではあるが、次工程で次工程で実施する実施するRCPするRCPやRCPやHILSをHILSを意識して意識して同一して同一プラットホーム同一プラットホームで実施出来れば実施出来れば、れば、非常に非常に効率的。
効率的。
Simulink環境
Simulink環境から環境からSIMulation
からSIMulation Workbench で使用するモジュールのコンパイル
使用するモジュールのコンパイル/するモジュールのコンパイル/リンクが可能
リンクが可能©Concurrent NIPPON Corporation 201120

Rapid Control PrototypingSimulation
Rapid Control Prototyping Simulation
 RCPでは制御対象を実機あるいは試作品に置き換える。
 制御（コントロール）モデルはほとんどの場合、クローズドシ
ステム
要求分析

要求定義

ソフトウェア外ソフトウェア外部設計
ソフトウェア内
ソフトウェア内部設計

適合・適合・検証

SILS
SILRS

システム
テスト

RCP コンポーネント
テスト

コード生成
コード生成

V&V
TEST

HILS
HardwareIn theLoop

ACG
Auto Code
Generation

レガシーコード

市販のI/Fボード

制御(コントロール)モデル

制御対象製品/試作品

RCPは
RCPは『制御（制御（コントロール）コントロール）モデル』
モデル』を実機または実機または試作品または試作品を試作品を対象に対象に実行することが実行することが目的することが目的であり目的であり、であり、実装用コントローラ
実装用コントローラ（コントローラ（ECU等）を模擬することが模擬することが目的することが目的ではない
目的ではない。
ではない。
車載が車載が必要である
必要である場合である場合は場合は、車載可能な車載可能な機能を機能を持つ市販の市販のPCをPCを使用する使用する。
する。OS, シミュレーションプラットフォームを変更
シミュレーションプラットフォームを変更す変更する必要はない
必要はない。
はない。
©Concurrent NIPPON Corporation 201121

Hardware In the Loop (Real-time)
Simulation
Hardware In the Loop (Real-time) Simulation
 SILRS, RCPと同一のOSおよびシミュレーション環境
 要素単体からフルシステムまで同一環境、且つモデルも同じコンカレント製 RCIMボード
要求分析

要求定義

ソフトウェア外ソフトウェア外部設計
ソフトウェア内
ソフトウェア内
部設計

V&V
TEST

適合・適合・検証

SILS
SILRS

システム
テスト

RCP コンポーネント
テスト

コード生成
コード生成

HILS
HardwareIn theLoop

ACG
Auto Code
Generationレガシーコード

市販のI/Fボード

ECU製品/試作品

制御対象(プラント)モデル

HILSとHILSとRCPはリアルタイム・シミュレーション
RCPはリアルタイム・シミュレーション環境
はリアルタイム・シミュレーション環境の環境の観点からは観点からは差からは差が無い。
同じHILSでもHILSでも、でも、スケールの差スケールの差は存在。
存在。RCIMをRCIMを使用することにより使用することにより、することにより、複数システムをクロック複数システムをクロック同期
システムをクロック同期させての同期させての動作させての動作が動作が可能。
可能。
©Concurrent NIPPON Corporation 201122

Human In the Real-time loop
MotionFeedbacksteer

αBthrottle
brakeclutchDriverωBϑ
Platform Modelgear

motorrMotion Cueing

VI-CarRealTime
高性能車両運動モデル
高性能車両運動モデル

Actuator制御
制御

ForceFeedback

SIM WB
Real-time Signal
Database

CustomcodeI/O
adapter

windows©Concurrent NIPPON Corporation 201123

既存システムとの既存システムとの接続システムとの接続
既存の検査装置との接続
 より複雑な動作や独自アルゴリズムの実行（シミュレータ化）
制御機

装
置供試
体

制御機

SW
B

装
置供試
体

既存のHILSシステムとの接続
 より強力なCPUパワーの追加により強力なモデルの実行
既存
シス
テム

E
CU

S
W
B

©Concurrent NIPPON Corporation 2011

既存シス
テ
ム

E
CU24

既存システムとの）既存システムとの接続例
システムとの接続例（
接続例（1）
Steering HILS with Hexapod

鷺宮製作所様ブースにて鷺宮製作所様ブースにて展示中
ブースにて展示中©Concurrent NIPPON Corporation 201125

既存システムとの）既存システムとの接続例
システムとの接続例（
接続例（2）
dSpace - Concurrent Coupling: Block Diagram

Control PC

AnimatordSPACEcontrol

Simwbcontrol- Show „ready“ status- Display selectable tests- Select/start/stop test to run

Ethernet

dSPACE

I/O

Synchronous inter-model communication (30 double precision values ineach direction)

Model

Concurrent (simwb*)

VI-Grade
Model

Reflective Memory
Optional control
DigitalOut line

Simulation cycle (1KHz, TTL)

DigitalOut line* simwb (SIMulation Workbench) is the Concurrent simulation engine©Concurrent NIPPON Corporation 201126

SIMulation Workbenchのの経済性
ハードウェアの進歩と顧客要求
 ハードウェアは陳腐化、顧客要求は増加
導入時に高性能 → ３～５年で顧客要求を満足できない場合も。
初年度2年目
年目

3年目
年目

5年目
年目

6年目
年目

WestmereE7
10(20) core
4/8-way

7年目

8年目

9年目

10年目

11年目

12年目

13年目

14年目

15年目

Sandy
Bridge10(20) core
4-way

顧客要求

性能比

Nehalem EX
Beckton
7500
8(16) core
4-way

4年目
年目

最新製品に最新製品に対するハードウェア性能するハードウェア性能
経過時間

装置更新時期

SIMulation Workbench は市販のハードウェアプラットフォームへ市販のハードウェアプラットフォームへ移行のハードウェアプラットフォームへ移行することにより移行することにより・ 最新の最新のCPU・ BUSアーキテクチャ
BUSアーキテクチャ
・ 高速のなど高速のLAN環境
LAN環境
最新のシミュレーション
最新のシミュレーション環境のシミュレーション環境への環境への移行への移行が移行が可能。
可能。

SIMulation Workbenchは常に最新のコンピュータ環境に対応し、最小の投資で最新のシミュレーション環境をご提供します。
©Concurrent NIPPON Corporation 201127