このブログは「Build High-End Two-Wheeler HMIs Cost-Effectively」を翻訳・一部加筆したものです。
Industry Insights Blog Series（業界動向ブログシリーズ）
二輪車業界におけるデジタル化と電動化の進展に伴い、ライダーが求める核心的な要素は、速度と強力なエンジンではなくなりました。自動車業界と同様に、コネクティビティ、ナビゲーション、コンパニオンアプリなど、新たな機能や性能がユーザーの標準的な期待値として定着しています。
当初は高級モーターサイクル向けに設計されたこれらの先進機能は、現在では低価格モデルにも需要が高まっています。具体的には、都市交通向けのマイクロモビリティソリューション（例：スクーター、モペッド、三輪車）や、パワースポーツ（バイク、電動バイク）およびレクリエーション車両（ジェットスキー、スノーモービルなど）にも採用されています。
二輪車向け高度なHMI機能
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グラフィカルユーザーインターフェース持ったスマートダッシュボードを搭載し、車両の状態や旅行情報などを表示する
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高度なドライバー支援システム（ARAS）には、地図表示・ナビゲーションシステム、アダプティブクルーズコントロール、および死角監視システムが含まれる
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コンパニオンアプリの統合によるリモート診断、ライド分析、盗難追跡機能
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カスタマイズ可能なライドモードで、パフォーマンスと操作感・外観を都市部や長距離走行など、さまざまなシーンに合わせて調整可能
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音声コマンド機能により、ヘルメットに統合された音声制御システムを通じてナビゲーション、メディア、または通話の操作が可能
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オーバー・ザ・エア（OTA）ソフトウェア更新により、ディーラーを訪れることなく、新しい「プレミアム」機能の追加、パフォーマンスの向上、およびバグの修正が可能
現代の二輪車において、デジタルディスプレイはブランド体験の重要な要素であり、車両全体の流動性、迅速性、エレガンスといった特徴を反映すべきです。スタイリッシュなスプラッシュスクリーンアニメーション、ダイナミックな多言語メニュー、そしてリアルタイムでのデータとの迅速なインタラクションを組み込む能力は、製品の成功に大きな差を生みます。二輪車のような競争の激しい市場において、このような先進的な機能とプレミアムなデザインをコストと市場投入時間を抑えながら組み込む能力が、新製品の成功と失敗を分ける決定的な要因となります。
価格に敏感な市場では、成功は、マップやナビゲーションなどの高度な機能を、パフォーマンスやコストパフォーマンスを犠牲にすることなく提供できるかどうかにかかっています。
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二輪車市場には、特にコストに敏感な地域であるAPAC地域において、市場を定義する一定の価格帯が存在します。デジタルダッシュボードに割り当てられる予算は、現実的に実現可能な範囲に強力な制約を課します。予算には、マイクロコントローラー（MCU）またはマイクロプロセッサー（MPU）、メインボード、メモリ、TFT LCDディスプレイ、HMIデザインなど、すべての必須電子部品をカバーする必要があります。
現在、ナビゲーションや地図機能などのプレミアム機能を搭載するには、通常、高性能なSoCやMPUが必要となり、これだけで全体の予算を超えてしまう可能性があります。さらに、ディスプレイやメモリ、その他の要素のコストを加えると、予算を大幅に超過する可能性があります。しかし、低コストのMCUを使用する場合、ディスプレイ、メモリ、筐体などに割り当てられる予算が大幅に増加します。
その課題は、そのような高度な機能を、MCUのようなリソースが限られたデバイスに移植することになります。
目標は、製造メーカーがマイクロコントローラー（MCU）のようなコスト効率の良いソリューションにおいても、イノベーションと高度な機能を提供できるようにすることで、投資利益率（ROI）を最大化することです。これと同時に、ライダーにとって不可欠な応答性と安全性を維持します。
ハイエンド機能のコストを抑制する方法
要するに、最終的なソフトウェアの機能、性能、品質は、ハードウェアのリソースやコストだけで決定されるわけではありません。ここでは、ソフトウェア開発フレームワークの選択が、既成のソリューション、リソースの最適化、さらには安全性において大きな差を生むことがわかります。これを各要素に分解して説明しましょう。
なぜドゥカティがMCUにQtを選択したのか
コスト効率の良いハードウェア
マイクロコントローラーは、高速起動、高精度なタイミング、熱効率、およびリアルタイム制御を必要とするアプリケーションにおいて、堅牢なデバイスとして機能します。しかし、リソース利用に制約を課すという課題を抱えていますが、技術進歩により、これらの制約は次第に緩和されつつあります。
価格帯が柔軟性をほとんど許さないものの、それはイノベーションを促進する要因となっています。メーカーは、支出する1ドルあたりの価値を最大化するため、部品を慎重に選択する必要があります。
MCUおよび低性能MPU向けに最適化された、Qt Quick Ultralite （QUL） グラフィックスエンジンとそのハードウェアアクセラレーション機能は、リソース制約のあるデバイス上で魅力的なビジュアルと高度な機能を実現するために必要な小さなメモリ使用量を提供します。
ソフトウェアのフットプリントをさらに削減し、パフォーマンスを向上させるため、OEMは、Qt for MCUのようなOS非依存のフレームワークを使用してbare metal上でシステムを構築できます。このアーキテクチャにより、開発者はGUI開発を低レベルなハードウェアドライバーやシステム構成から分離できます。
不要なソフトウェア層と依存関係を削除することで、結果としてスリムで効率的なシステムが実現され、最小限のリソースを使用しながらも、豊かで現代的なユーザー体験を提供します。
高度に最適化されたコンポーネント
機能面において、製造メーカーが時間とコストの両面で全てを一から開発することは現実的ではありません。代わりに、信頼できるフレームワークを活用し、特定の用途に最適化された生産グレードのコンポーネントと、UI設計から多様なターゲットへのデプロイメント、テストまでを簡素化するツールセットを提供するソリューションに依存すべきです。
Qtは、自動車業界を含む多様な業界で20年の開発実績を有し、そのHMIライブラリ（例えばQt Quickなど）は、重要なモビリティ用途をターゲットに、高性能を核に設計されています。特にQt for MCUsでは、低スペックデバイス向けに最適化されたUI要素（メーター、スライダー、メニューなど）を、メーカーのブランドに合った「デザインと操作感」にカスタマイズ可能です。さらにプレミアムな体験を実現するため、Qt for MCUsは豊富なアニメーションツールを活用し、スマートフォンのようなインタラクティブでダイナミックなUXを構築できます。また、QML言語はUIのパフォーマンスをさらに向上させるための創造的なリソースと柔軟性を提供します。
Qt QuickがQt Quick Ultraliteの拡張機能であるため、低スペックデバイス向けに開発された高度に最適化されたソリューションの完全な再利用性が、ハイエンドデバイスでも保証されています。
同じソリューションを二度開発する必要がないという明らかな利点に加え、MCU向けに開発された高性能アプリケーションを、単一のMPUベースのデバイス上で同時に実行できる点にもメリットがあります。
ストリーミング
ライダーに高度な機能を提供しつつ、二輪車のHMIを軽量化するための別の方法は、スマートフォンからクラスターディスプレイにアプリをストリーミングすることです。このソリューションは、Eclipse Reference HMI において採用され、スマートフォンのナビゲーションシステムを二輪車のクラスターに移植するために活用されています。
Check our Two-Wheeler Reference HMI
代替ソリューションでは、MCU上でオフライン地図を表示するためにQt Quick Ultralite Locationを活用しています。これにより、GPUを活用しハードウェアの性能を最大限に引き出すことで、メモリ使用量を最小限に抑えながら、効率的な地図レンダリングと最高のパフォーマンスを実現します。
ストリーミングは、クラスターシステムを軽量化しながら高度な機能を実現します。コンパニオンアプリは、ナビゲーション、音楽サービス、お気に入りの設定、その他のアプリを含む、あらゆるコンテンツをクラスターディスプレイに配信できます。
安全性を標準装備
安全性は二輪車にとってプレミアム機能ではないと主張する人は少なくありません。規制環境はこの点でまだ分散しているものの、これまで議論されてきたHMI機能の多くは安全性だけでなく使いやすさにも影響を及ぼします。しかし、Qt Framework内で十分にカバーされているもう一つの安全性と信頼性の層があります。それは機能安全と安全基準への準拠であり、例えばAUTOSAR規格で定められた基準などが該当します。
後者に関して、Qt Groupは顧客およびAUTOSARベンダーと緊密に協力し、安全なAUTOSAR Classicアーキテクチャ上で動作するGUIアプリケーションの要件を把握するため、MCU向けQtの堅牢で実績のある統合を提供することを目的としています。その結果、Qt for MCUsとAUTOSAR Classicアプリケーションの堅牢なリファレンス統合が利用可能となり、ソフトウェア統合の労力を大幅に削減できます。シミュレーションと品質管理のためのツールも、Qt for MCUsのAUTOSAR Classicサポートの一部として提供されており、開発プロセス全体をさらに効率化します。
機能安全に関しては、Qt Safe Rendererは、厳格な自動車業界の要件を満たすように認証されています。このレンダラーは、安全クリティカルなUI要素（速度表示、警告灯、方向指示灯、EVのバッテリー温度など）を、メイン（安全クリティカルでない）アプリケーションから独立してレンダリングし、メインシステムがクラッシュしたり応答しなくなったりした場合でも、安全に関連する視覚情報が信頼性を持って表示されることを保証します。これにより、OEMは自動車アプリケーションの機能安全で必要なISO 26262（ASIL Dまで）などの安全基準への準拠を支援します。
結論
高度な機能（ナビゲーションやコネクティビティなど）に対する市場需要の増加、および低価格帯の二輪車においても高級感のあるデザインや操作感への要望が高まっていることが、OEM各社間でより多くの機能を提供し、より低コストで、より短い納期で実現するための激しい競争を促しています。もちろん、これについては当社の関連記事「Rapid Prototyping」をご参照ください。ここでは、これらの要件を実現するための主要な要素の一部を、QtおよびQt for MCUsで利用可能なソリューションとしてご紹介しました。
次回の二輪車プロジェクトでさらにコスト効率の良いクイックスタートをご希望の場合、当社の「Eclipse Reference HMI」をご確認ください。
Qtのマイクロモビリティに関する詳細は、こちらをご覧ください。
通常、このような「プレミアム」機能には追加料金がかかりますが、現在ではこれらの機能を製品に組み込むことが、売れる製品と売れない製品の差を決定付ける要因となっています。