システムモデリング技術

メカ・エレキ・ソフトウェアを統合し、
開発の高度化と効率化を実現するシステムモデリング技術

複雑化する製品開発において、メカ（機械）、エレキ（電子）、ソフトウェアが密接に関わるシステムは年々高度化しています。こうした背景のもと、アルプスアルパインでは「システムモデリング技術」を活用することで、システム全体の構造や振る舞いを視覚的かつ論理的に捉えることを実現しています。

アルプスアルパインの目指すシステムモデリング技術とは

我々の目指すシステムモデリングとは、実世界の複合的事象を図や数式モデルとして抽象化し、構成要素間の関係性や挙動を明確化する技術です。これにより、従来は個別に進んでいたメカ・エレキ・ソフトウェアの設計を同じ視点で議論・検証できるようになり、開発初期段階での課題発見や手戻り低減に大きく寄与します。

当社でも創業期はメカ構造を基本としたコンポーネント中心の開発が主流でしたが、社会の電子化が進むとともにエレクトロニクス技術やソフトウェア開発が急速に重要性を増しました。近年では車載関連製品、とくに自動運転・先進運転支援システム（ADAS）においてソフトウェアが中心的役割を担うようになり、システムモデリングを用いた統合的アプローチが不可欠となっています。これらの変化に応じて当社は、エネルギー保存則や物理法則に基づくモデル化技術を蓄積し、早期検証型の開発スタイルであるMBD（モデルベース開発）を幅広く導入しています。

共通モデルによる並行開発と手戻り削減 ― MBD（モデルベース開発）がもたらす開発革新

システムモデリングを始めとしたモデル化技術の最大の魅力は、様々な専門分野の部署を横断して共有できる“共通言語”として機能する点にあります。例えば、制御モデルを用いることで、メカ設計者とソフトウェア開発者がモデルを参照しながら同じ視点で議論できるようになります。これにより、仕様の誤解や部門間の認識違いを減らし、複数領域の並行開発を実現します。

また、モデルを用いたシミュレーションにより、実機がなくても挙動を仮想的に検証できることも大きなメリットです。要件定義・基本設計・詳細設計・実装といった各工程で検証を繰り返すことで、従来は後工程で発覚していた不具合や仕様変更による手戻りを大幅に削減することで、開発期間を短縮しつつ、品質の担保にもつながります。さらに近年では、顧客など取引先企業との間でモデルを交換・共有するケースも増えており、仕様の相互理解や開発スピードの向上など、サプライチェーン全体の効率化にも寄与しています。近年では、モデルそのものが納品物となる事例もあり、モデル品質が製品品質に直結する時代に移りつつあります。

原理原則に基づくモデリング ― “なぜこう動くのか”を可視化し、技術の深度を高める

当社のシステムモデリング技術は、単なる図式化にとどまりません。エネルギーの流れ、物理法則、制御理論といった原理原則に基づき、対象物の振る舞いを数式として再現することを重視しています。例えば、スイッチ操作のメカ動作を力学モデルへ落とし込み、それを電気回路を表すRLCモデルへ等価変換することで、異なる専門領域でも共通した視点で解析を行うことができます。また、空気抵抗を受けて落下する物体の運動を、ニュートンの運動方程式に基づく二階微分方程式としてモデル化することで、終端速度や過渡応答の解析が実現します。

このように、“数式としての振る舞い”を理解しながら設計を進めることは、再現性・妥当性の高い開発を可能にし、エンジニア自身の技術的成長にも直結します。複雑な現象でも原理原則に立ち返って整理することで、新たな気づきや改良点が生まれ、革新的な機能開発につながります。

例：タクトスイッチ操作のモデル化

操作感と制御性能を両立する開発基盤

当社のシステムモデリング技術は、すでに多くの車載製品に活用されています。代表例として挙げられるのが、ドライバーの操作感向上を目的に開発された車載用シフターです。メカ・エレキ・ソフトウェアそれぞれの振る舞いをモデル化し、独自の振動制御アルゴリズムを組み合わせることで、操作時のフィードバックを精密に再現し、上質で安心感のある操作性を実現しました。これらの技術はデータ化向け開発の核となり、多くの製品で価値向上に貢献しています。

システムモデリングは、フロントローディング^※の要となるアプローチであり、開発の効率化と高度化を両立させる基盤技術です。今後も、当社はこの技術を深化させ、メカ・エレキ・ソフトウェアが一体となり製品開発を行い、価値創造を目指していきます。

※開発の初期段階で課題を確認し、後工程の手戻りを減らす手法。