＃AZAPAの技術力

-part8-  MBSE現場の最前線、ヤマハ発動機の二輪車両開発におけるAZAPAとの取り組み
―2018年から長期間続けている、2輪車両開発案件の内容を中心に―
　

カーボンニュートラルのための電動化や「CASE」への対応など、変革の渦中にあるモビリティ業界。バイクやスクーター等の二輪もまた例外ではない。AZAPAでは2018年よりヤマハ発動機株式会社（以下、ヤマハ発動機）と協力関係を結び、同社の二輪車両開発プロセスをサポートしてきた。

AZAPAの強みであるMBSE（Model-Based Systems Engineering、モデルベースシステムズエンジニアリング）は、ヤマハ発動機の二輪車両開発でどのように活かされているのか。同社のパワートレインユニットで先行研究開発を手掛けるメンバーと、AZAPAのエンジニアが語った。

はじまりは研究部門からの紹介だった

―ヤマハ発動機様とのプロジェクトが始まったきっかけについて教えて下さい。

ヤマハ発動機株式会社 パワートレインユニット パワートレイン先行企画開発統括部 増田貴裕氏（以下、増田氏）：我々の部署ではエンジンやモーターなどのパワートレイン、動力源の開発を行っています。ここ7～8年、当社でもカーボンニュートラルに向けて環境技術を高める必要性が増している一方、二輪事業ならではの“Fun”と“Joy”という価値観も損なってはいけない、むしろこの変化を新たな価値の創出に繋げたいということで、新しい開発手法が求められるようになってきました。

AZAPAさんとの関係は、研究部門の担当者から紹介されたのがきっかけです。二輪の電動化に関するリソースやノウハウ不足を補うためにも、AZAPAに協力してもらって新たな成功事例を生み出そうというのが目的でした。

AZAPA株式会社 システムデザインカンパニー 兼岩潤平（以下、兼岩）：ヤマハ発動機様との関係は約7年になります。AZAPAは当時、創業15年の会社でしたので、知名度もありませんでした。最初はモデルベース開発を普及させる活動として、ヤマハ発動機様とお付き合いさせていただいておりましたので、二輪の電動化に関する開発を一緒に進めさせていただけることが、とても嬉しかったことを覚えています。

まずはモデルベースでコンセプトを紐解くところから

―プロジェクトは、どのように進めていきましたか。

増田：MBSEで大切なのは、コンセプトと手段をうまく結びつけ、理由をもって手段を選択するということ。上位にあるのはコンセプトですから、そこと選択した手段との関係はしっかり整理しなくてはなりません。そのためには、考えた人間が自らシミュレーションを行い妥当性を確認しながら方向性を決めていく必要があるのですが、開発対象が新しく複雑であるほど、自分たちでは細かなところを間違えてしまう可能性があるので、AZAPAさんに検証していただけてありがたかったですね。我々のような開発部門では、システムの完成度が低い状態からスタートするからこそ、シミュレーションが大切になってくるわけですが、それでも潜在的なマイナートラブルは日常的に発生します。よって、見つかった課題を直ぐに対応して検証するスピード感が求められ、結果的に午前と午後で仕様が変わることもよくあるのですが、細かくドキュメントを残していただけるのも非常に助かっています。

兼岩：当初はまずヤマハ発動機様の二輪ならではの製品コンセプトを整理し、「機能と性能」の最適解となるシステムの組合せを、モデルを使って紐解くことから始めました。電動化になるとシステムの組み合わせが複雑になってくるので、まずはシミュレーションでライトに回し、機能や性能が実現できるかどうかをご提案できたのかなと。そこから、全体のアーキテクトを可視化していきました。ドキュメントに関しても、USDM/DFDという形式をとった制御の整理手法をご提案させていただきました。

増田氏：「ライトに回す」というのは、大きなポイントですね。当社の技術者は自分も含めてモノを作るのが大好きな人が多いので、良いものを作ろうとする半面、初めから完成度の高いものを作り込もうしてしまって「隣の仕様が決まっていないのに、ここの仕様を詰めても仕方ないね」というケースも多々あるのです。我々システム関係の人間はそこのバランスを理解し、さじ加減を調整する役割が求められると理解しているのですが、AZAPAさんにも同じポイントで共感していただけたので仕事がしやすかったですね。二輪特有の要求をこちらから出して相手に理解してもらい、四輪の進め方や成功事例をフィードバックして逆に我々が理解して次やることを決めるといった、一緒に勉強しながら進めるスタイルで「これなら間違いないだろう」と思えましたし、メンバーのモチベーションもキープできました。

シミュレーションで「理想に近いモノ作り」が可能に

―一緒に仕事を進める中で、AZAPAのMBSEのどんな点を評価されていますか？

ヤマハ発動機株式会社 パワートレインユニット パワートレイン先行企画開発統括部 平田康祐氏（以下、平田氏）：まず実感したのは、MBSEにおけるシミュレーションの素晴らしさです。電動化したパワートレインでは、多くのコンポーネントを組み合わせて最適解を見つけていかなくてはならないシステムになっているのですが、シミュレーションを数多く回して、計算ベースでより欲しいものに近い解を出せる組み合わせを見つけておけば、モノを作った際に一発目から目標に近い成果物ができる。これは大きな恩恵を受けているなと思います。

兼岩：嬉しい限りです。ヤマハ発動機様と年月を重ねる中で、シミュレーションモデル自体も育ってきているといいますか、中身が固まってきていると感じます。実機との同定も行い、精度も上がってきている。現段階でいえば、実機と近いものがあるのかなと自負しています。先ほど述べたように、あまり細かくしすぎず「ライトに回す」環境がヤマハ発動機様と我々で共通の環境として用意されており、お互いに検証したデータを見ながら「こうだね」「ここがちょっとおかしいな」など、同じ環境のなかで制御の検討や疑問をぶつけたりできる。そういった意味で、本来あるべきモデルベース開発の仕方になっているんじゃないかなと思います。

実車での試験でも期待以上の成果

兼岩：実車での試験に関しては、弊社のVCUに制御モデルからオートコードで生成したソフトを実装し、試験評価でご活用いただきました。その上で実車データをフィードバックしながら、適合定数を直していきましたね。

増田：新機能で使うパラメータはライトに決めました。正確な数字を初めから得ようとすると、そのための作業が必要になってしまうので、我々が持っていない相場値をもって四輪を参考にやってくれたのは助かりました。AZAPAさんがパラメータ同定でパシッと合わせてくれるので、それをきっかけに「走行抵抗の見積が甘かった」とか「モーター効率の計測精度が悪かったね」というポイントに回帰できるので良かったですね。シミュレーションと実機とのコリレーションにもたびたび付き合ってもらい、AZAPAのスキームで上手く短縮してもらったと思います。

ヤマハ発動機株式会社 パワートレインユニット パワートレイン先行企画開発統括部 岸 章太郎氏（以下、岸氏）：私は実験をメインに担当していますが、即時対応性や実装も含めて、AZAPAさんには的確な対応をキラーパスのようにもらっていると感じています。定常のみの性能見積計算だと、楽観的な結果が出るところもあるのですが、過渡を含めると想定外の動きが出てくる。それも加味して事前に「こういう対応を取った方がよい」と情報をいただけるので、実験側も動きやすく感じております。更に、お互いに実験結果などを共有しながら、期待以上の成果が得られたと思います。

増田氏：彼はレギュレーション分野での開発アプローチをAZAPAさんと一緒に進めているのですが、先行している四輪の基準値（といっても仮のものですが）について多くのアドバイスをいただいたということで、非常にありがたいですね。

プロジェクトと共に、モデルも育ってきた

平田氏：今ではプロジェクトと一緒にモデルも育ってきています。最初は非常にざっくりとしたモデルで、選定するコンポーネントの当たり付けをするような用途をメインにシミュレーションを使ったりしていましたが、現在ではモデルが育ち、細かいところの動きを検証するといった用途にも使えるように。「こういう点をちょっと変えていきたい」というような話をAZAPAさんとした際に、先回りしてその情報から周辺のところまで、モデルを回して得られた情報をいろいろとフィードバックしてくれて、モノを作る前に制御の部分まで含めて前倒しで作り込める環境ができつつある。これは非常に助かっています。

増田氏：実際そういう内容は、機械設計担当者や実験担当者などに「このような良い結果が出ているのですが、作ってみませんか？」「実験してみませんか？」と説得する材料にもなりますしね。我々はメカの設計や実験もやっているのですが、基本的に皆時間がないですから「これをやって意味があるのか」というような話になりがちなんです。机上では楽観的な数字が出ても、より複雑な動作をさせたシミュレーションになるとどうしても数字が目減りしてしまう。たとえばAからBに切り替えるのに、ざっくり計算すると0秒で切り替える想定の計算結果になってしまうけれども、その間には過渡状態があり、ロスとラグが発生するのは知っているので「過渡挙動まで加味しても効果の取り代がこんなにあるんですよ、だからやる価値ありますよね？」が言いやすいんですね。

兼岩：確かに数値化できるという点では、実際に想定していなかったところで何か影響が出たり、ある性能を上げようとしたときに別の性能が悪くなったりなどの背反も、シミュレーションだと一緒に見ることができます。両方良くなれば一番よいのですが、それが難しい状況で「ここをこう変えると、ある程度こちらの性能を維持したまま上げられますよ」というデータは、機械設計部門や製造部門への説得材料として使っていただけるのかなと思います。

AZAPAと一緒に開発してきたモデルが「資産」に

平田氏：我々は7～8年前から一貫して電動化に取り組んでいるのですが、当時からAZAPAさんと一緒に育てて使い続けてきたモデルが、まさに「資産」となっていることを実感しています。プロジェクトの方針は少しずつ変わったりもしていますが、モデル自体のベースはずっと同じ。やりたいことに合わせて機能を追加したり変更したり、パラメータを変えたりしながら適応させて、我々の検討の役に立っています。ある程度アーキテクチャを共通化してシステム構築しておけば、モデルも同じものベースに最小限の工数で開発できるので、資産として非常に有効な検討手段ですよね。そういう意味でも、AZAPAさんが我々の中に入ってもらうことでメンバーのモデルに対する理解も高まり、その活用方法も一緒に考えていくことができ、MBSEの良さを実感しています。

増田氏：これから開発のステージがさらに進んでいけば、人や技術などのリソースがもっと必要になります。その際もAZAPAさんと役割分担しながら協力し合える体制ができればいいなと思っていますし、全く別の案件に1から取り組む際も、今までの実績がありますから、お互いに良い意味で甘えながら「資産」を活用していけるでしょう。

兼岩：リソースについていえば、MBSEの環境があれば、基本的には誰でも同じシミュレーションができます。ある程度の知識を持ってくれば、今私たちがやっているのと同じシミュレーションや議論ができるという点では、このプロジェクト自体が資産になっていると感じます。

岸氏：共通の資産として、共通認識とモデルの共通性がありますね。知識が受け継がれていれば、本当に誰でも同じ議論ができる。人によってばらつきが発生しないという意味で、有益な手段だと思います。今後もぜひ一緒にプロジェクトを深めていきたいですね。

MBSEは二輪車両開発にとっても欠かせないツールになる

―これから二輪業界で、MBSEは普及していくと思われますか？

増田：そうですね。今量産している製品に関しては、すでに量産のためのプロセスが確立されていますが、今後は電動化や代替燃料などさまざまな要素が入ってきます。その場合は目的や基準に応じて柔軟に変えていかなければなりませんし、どこから変えていくべきかといったところを理論的に説得するためにもMBSEは必要でしょう。ものを作ることは評価が伴うので失敗の代償が大きくて、だからこそ、ものを作る前にたくさん失敗できるのは効率が良いことになるので、MBSEによるスピーディな開発は有効だと考えています。

岸氏：モデルベース開発は確かに新しい概念で、今までになかったものを既存のプロセスに入れるのは難しい側面もあります。ただシステム系は抽象概念が占める部分が多いので、それを実際にモデル化＝数式として可視化すれば共通言語として使えるようになりますから、MBSEは非常に有効なツールです。あとは、現場での実験で素早く対応できるのは大いに助かっています。今後はコスト面や開発スピードの面からも、MBSEは二輪車両開発にとって欠かせないツールになるでしょう。

四輪と二輪の価値を理解し合い、見据える未来

―最後に、今後のAZAPAとの協力関係について自由なご意見をお聞かせください。

増田氏：今や、自動車や二輪業界は「1社で全部やり切る」時代ではなくなっています。変化が大きい時代だからこそ、1つの組織で全ての開発を担うことよりもスピードが大事。当社には、当社が培ってきた二輪の価値があります。そこはAZAPAさんには設計できないと思うので、今後も「こういうことをやりたい」という意思をアーキテクチャに反映する“背骨”のようなものは自分たちでしっかり定義しますが、それ以外の部分はAZAPAさんに一緒に考えてもらえるといいですね。

兼岩：電動化となるとシステムが複雑になるので、1つの組織や1人の人が全てを抱えてやっていける時代ではなくなっているのは確かです。さまざまな専門分野の人たちが集まって開発する際にも、MBSEのような開発環境があれば多様なメンバーが同じ環境で議論できますし、専門性のある方たちとのコミュニケーションツールにもなる。AZAPAは「Tier0.5」という立場を謳っていますが、間に立つという意味でも「言ったきり」にはならないように私自身も意識しています。

平田氏：AZAPAさんは四輪の知見が豊富で、多くの選択肢を提案してくれるので、それに対して我々は「二輪だったらこうした方がいい」とリアクションができます。考えるきっかけを与えてくださっているという点で、とても助かっています。

増田氏：困ったときに相談すると、2～3案も出してくれたりするのでありがたいですね。我々がまず構想を練り、その構想に対する懸念点をいくつか挙げてAZAPAさんに相談すると、AZAPAさんがモデルを回してくれて、過渡のところなども見てくださり、その上でプラスアルファして「こういうこともしてみてはどうですか？」「こういうポイントは気にする必要がありますか？」などと先回りして色んな提案をいただける。いつも非常に助かっているなと実感しています

兼岩：これからもお互いに、二輪と四輪の価値を理解し合いながら、さまざまな分野でご協力やお手伝いをさせていただければと思っています。

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