組込み・制御エンジニアの海より深い“モノづくり愛
身のまわりの家電、自動車、ITなどの製品を見ると、マイコン制御のオンパレード、組込みソフトが大活躍している。にもかかわらず、モノづくりの現場で組込み・制御エンジニアにスポットが当たることは少ない。彼らのモノづくりの現場で見せる深い愛を探る

[車、家電などハイテク製品を中心に、増え続ける組み込みソフトのステップ数]
簡単設定で室内環境を爽やかに維持するエアコン、お米を釜炊きのようにふっくらと仕立てる炊飯器、デジカメの画像を銀塩写真のように美しく印刷するプリンター、危険を知らせたり事故を回避したりする車――家電、交通、ITなど、身のまわりのプロダクトのレベルアップは、今日もとどまるところを知らない。「こんなに便利になったのだから、そろそろ進歩も打ち止めだろう」と思っても、新製品が出るたびにあっさりと旧製品を大きく超える性能を実現させてしまう日本の製造業のパワーに、私、Techスナイパーも驚かされっぱなしだ。  プロダクトの性能や機能を向上させるにあたって、重要性が急速に増しているのが、機械を動かすためのソフトウェア。今や、自動巻き式腕時計のように純粋に機械的原理だけで動くメカニズムは少数派。ごく簡単な機械であっても、大抵はマイコンが装着され、ソフトによって動作が制御されている。モノづくりというと、新技術の創出や高度な機構設計が連想されるが、どんなに素晴らしい出来のメカニズムも、ソフトで手を抜くとユーザーはたちまち不快感を覚える。ソフトの高度化や熟成は、見方によってはハードウェア開発以上の重要性をもっているのだ。

ひと口にマイコンと言っても、数種類の信号を処理して動作を決定するといった簡単なものから、数百万行という巨大なプログラムをもち、1000分の1秒以下という単位で機器を制御する高速・大規模システムまで、用途に合わせてさまざまだ。システムの規模や複雑さにかかわらず、PCのような汎用性の高いコンピュータに比べて、情報処理やコマンドの種類がごく狭い範囲に限定されることから、一般的にはターゲットとなる機能を絞り込んだ組込みソフトが使われている。

組込みソフトというと、プログラマがパソコンにかじりつき、アセンブリ言語を使ってせっせと仕様を満たすプログラムを組むといった、いわゆる“職人的” なイメージをもたれがちだ。が、前述のようにプロダクトの性能、機能向上のカギをマイコンが握るようになっている今日、組込みソフト開発はそういった旧来のイメージだけで語ることはできない。プロジェクトによっては、モノづくりの花形としてスポットライトを浴びる主役級の立場にすらなっているのだ。
そこでテクノロジーに目のないTechスナイパーは、今どきの組込みソフトエンジニアのお仕事ぶりにロックオンすることにした。


[スナイパー's eye 組み込み・制御エンジニアたちのモノづくり最前線]
機械を自在に動かす組込みソフト。その最たる活躍の場所は家電、交通部門だろう。ハイテク化著しい民生向けプロダクトの代表格としてエアコンと自動車をチョイス。キーテクノロジーとなる機器をドライブする組込みソフトの開発者に話を聞いた。

■Target1:エアコン
「エアコンがいい動きをするかどうかは、最終的にソフトの力にかかっているんです」

栄えある第一位に選ばれたのは、自由度の高いDELLコンピュータのデスクトップパソコン。Dimensionシリーズ以外も含め、DELLコンピュータを挙げたエンジニアは圧倒的な数を誇り、全体の約4割にも上った。注文生産(BTO)による直接販売のため、スペックの割に製品対価が安いこと、自由に選んで組めるカスタマイズ性の高さが一位に輝いた理由だ。一番人気の機種は9200C。

☆エアコンにとって組込みソフトは最重要テクノロジー
「エアコンの組込みソフト開発は面白いですよ。エアコンはモーターの動かし方ひとつ違っても性能が変わってくるのですが、いい動かし方ができるかどうかというのは、最終的にはソフトの力。責任は大きいですし、大変なこともありますが、それだけにやりがいも大きい」
富士通ゼネラルでエアコンの室外機の制御ソフト開発に携わる柴田豊樹さんは、組込みソフトの重要性をこのように語る。

エアコンにとって、組込みソフトは最重要テクノロジーといっても過言ではない。最近のエアコンは、涼やかな風が打ち水のごとく気持ちよく流れてくるといった高い快適性、空気清浄機能、換気機能といった機能の充実、そして何よりも電力消費量の低さなど、長足の進歩を遂げている。熱交換器などハード面の改良も進んでいるが、それ以上に重要な役割を果たしているのが、制御ロジックの進化と、実際に機器を動作させるためのソフトの品質向上なのである。

「例えばエアコンの暖房運転。最近は省エネのために効率の高いモーターを選ぶ傾向があるんですが、実は高効率モーターには、暖房能力を出しにくいというデメリットがあるんです。必要なときにはその高効率モーターにきちんと仕事をさせて、暖房能力を向上させるのも、ソフト開発者の腕の見せどころなんです」(柴田さん)


☆ソフトの機能向上を目指してハード開発者と異文化交流
エアコンの性能向上を果たすための制御ソフト開発にいそしむ柴田さんだが、もともと大学時代はまったく畑違いの画像処理を専攻していたという。富士通ゼネラルに入社した当初も民生用監視カメラの開発を経て、冷蔵庫、エアコンなど冷熱関係のソフト開発部門に異動した。
「最初はもちろん何もわかりませんでしたよ。何しろまるで予備知識なし。冷蔵庫が何で冷えるのかということも知らないくらいでしたし(笑)。異動した最初の1年は冷蔵庫の開発をやりましたが、そのときは冷凍サイクルの開発担当者から出された仕様書を、そのままソフトに起こすので精いっぱいでした」(柴田さん)

仕様書をそのままソフトに起こすのは、組込みソフトの開発ではごく一般的な手法だ。が、エアコンのように、速度調節や定速回転など単なるスイッチのオン・オフにとどまらない多様な制御が求められる製品では、単に要求されたものを作るだけではすまなくなってきているのだという。
「エアコンの室外機設計部門に移ってから、単にソフトを書き起こすだけでなく、機械についての理解が必要だと感じるようになりました。そこで、なぜそういう仕様が出されるのかといったことを知るために、仕様書を出す側のエンジニアと直接情報交換をしています」(柴田さん)

仕様書のペーパーを見れば、相手がどのように機械を動かしたいのかということは理解できる。が、なぜそのように動かしたいのかという理由はわからない。その理由を知ることが、より質の高い組込みソフトを作るために役立つと考えたのだ。


☆「実際に目で見て確かめられる」のがモノづくりの醍醐味
組込みソフトの開発を始めたころは、単に仕様書どおりのソフトを起こすだけだったが、機械についての理解を深めた今、柴田さんのほうからハードの開発部門に対して、制御の視点から改善案を出すことも少なくないという。ソフトとハードの協調は、今日のモノづくりにおいて、きわめて重要なテーマである。

制御プログラムづくりは簡単ではない。きちんと理屈どおりに作っても、いざ動かしてみると、思いどおりに動かないこともよくあるという。
「理論ではきちんと動くと思われていても、実際に動かしてみるとダメということも珍しくありません。例えばほとんど同じスペックのモーターであっても、別製品に替えた場合、思いどおりの動きをしないといったことはよくあること。そういう現象が起きたらまずは現場に駆けつけ、実際にどうなっているのかを自分の目で確かめるのは、ソフト開発者にとって大切なスタンスです。もちろんうっかり制御を入れ忘れて、慌てて修正したといった経験もありますが(笑)」(柴田さん)

そうした制御ロジックの向上やバグつぶしを徹底させて、初めて質の高いプログラムをモノにできる。柴田さんは物静かで落ち着いた人柄であったが、その言葉の端々から、自分はモノを作っているのだという意識が本当に強く伝わってきた。家電における組込みソフトは、今や、メインストリーム技術なのである。



■Target2:自動車
「制御をミリ秒単位で行う現代の自動車の組込みソフトは、創意工夫の固まりです」

☆「1文字の間違いも許されない」ハイテク自動車部分の制御プログラム
環境、安全などさまざまな性能要求を満たすため、ハイテク化が急速に進んでいるのが自動車。エンジン、自動変速機、安全装置といった大物から電動ドアミラーのようなシンプルなものまで、ありとあらゆる部分がセンサー、マイコン、モーターの固まりである。プログラムの規模は数百万行、ハイブリッドカーともなると合計1000万行オーバー。制御用プログラムとしては、今や航空機並みのすごさである。 「私が入社した90年ころは、自動車の組込みソフトといえば8ビットマイコンクラスが主流でしたが、今では32ビットマイコンが普通。プログラムの規模が大きくなっても、ミスは許されない。1文字でも間違いがあると、ユーザーに迷惑をかけてしまいますから。自動車向けのソフト開発は、やりがいも責任も大きい」
 重電大手で、自動車部品の総合メーカーでもある日立製作所。その自動車部門であるオートモーティブシステムの主任技師として、プロジェクトのマネジメント、ソフトのレビューなどを行っている川津昌義さんは、自動車部品のソフト開発の現状をこう語る。

「今はECU(エンジン制御コンピュータ)のソフトを開発しています。昔のECUはエンジン単体を制御するものでしたが、今は変速機も含めたパワートレインの協調制御となっており、さらに車体姿勢制御やブレーキなどのボディーコントロールとも連携しています。新開発エンジンともなると、開発やチューニングの熟成に数年かかることもあるんです。ソフト技術者の需要は高まる一方ですよ」


☆制御ソフト開発は単純作業にあらず、クリエイティブな仕事
「今の車のコンピュータは処理が高速化していますし、制御もマイクロ秒単位になっています。いちばん避けなければならないのは、車両各部のセンサーからの情報をうまく処理できなかった際に、システムがダウンしてしまうこと。そうならないよう負荷分散させるなど、組込みソフト作りは創意工夫の固まりです」(川津さん)   仕事量が増える一方の自動車向け組込みソフト開発。エンジニアは忙しい毎日を送っているというが、
「組込みソフト開発は、決して単調な仕事ではありません。いろいろな局面で、プログラムは面白いなあと実感することがしばしばあります。例えば新しい考え方のプログラムがきちんと動いたときなど、本当にうれしくなりますね」(川津さん)

  川津さんは小学校時代、当時はやったパソコン「MZ-80」や「PC6001」と出合って、プログラムの面白さを知ったという。高専でもソフト開発を志望し続け、日立にソフト開発者として入社した。
「実際のところ、本当に自分の好きなことを仕事にできたと思っています。もちろん仕事については高いレベルが要求されますが、私にとってソフト開発は趣味の要素も含まれているので、ポジティブに取り組めます」(川津さん)



☆車の本質を知ることでさらにキャリアが広がる
川津さんは入社以降、一貫して組込みソフトエンジニアとしてキャリアアップを図ってきた。スキルを磨くのに役立ったのは、入社後3年間、制御システム設計部で制御ロジックの開発を手がけた経験だったという。
「当時はちょうど、燃料供給装置がキャブレターから電子制御燃料噴射装置への置き換えが進んでいた時代。最初は『エンジンを動かすのにこんなに多くの信号を処理するのか』と驚いたものでしたが、そこで得られたエンジンがどう動くか、センサーがどう信号を出すかといったシステムに関する知識は、プログラムを考えるうえでも大変役立ちました」(川津さん)

 自動車に使われる組込みソフトは多種多様だが、エンジニアのキャリアはおおむね3つに分けられるという。まずは装置をどのように動かすかという制御ロジック開発、そのロジックに基づいた仕様書をソフトに書き起こすプログラミング、できたプログラムを実装した試作車や試作部品をテストして改善を行う評価部隊だ。これは車に限らず、多くの業界に共通するものだ。

「組込みソフトを書くだけなら、プログラミングの知識があればできるでしょう。制御ロジックになるとそうはいかない。制御の対象物がどういう動きをするのか、機構的、物理的な知識が必要になります。評価は動きを計測して、プログラムをどう変えるといいかということを見抜く力が要求されます。いずれの仕事も大切ですが、より大きな仕事をするためには、やはりさまざまな経験を積んで、見識を養うことが重要」(川津さん)
  今後、機会があればハイブリッドシステムなどの新技術にも挑戦したいという川津さん。組込みソフトエンジニアのキャリアはこれからが本番だ。


■モノづくりの面白さを味わえる組込み系への転身は今がチャンス
モノづくりへの興味が尽きないTechスナイパー。二人のエンジニアに取材してみて、組込みソフトの作り込みは匠の技、紛れもないモノづくりの神髄なのだというのが率直な感想である。エアコンや自動車はことさら動きの多いプロダクトで、制御のチューニングにも煮詰めの余地が大きいのだが、組込みソフトの洗練が商品の性能向上に直結しているという点は、分野を問わず、マイコンを使うどのプロダクトにも共通していることだ。ソフトエンジニアは日々、そうした熟成作業にいそしんでいる。その様相、まさに海より深い“モノづくり愛”である。  機械の制御をつかさどる組込みソフトの重要性は、今になって急に高まったわけではない。実は家電や自動車をはじめ、多くの工業製品で電子制御がメインになり始めた80年代から、ソフトは一貫してプロダクト開発のなかでも最も重要なキーテクノロジーに位置づけられてきたのだ。

にもかかわらず、組込み・制御エンジニアが今ひとつ花形と認識されないのは、その自在性にあるのではあるまいか。同じ機械であっても、ソフトの変更ひとつでいくらでも特性を変えることができるのは前述のとおり。また、ソフトエンジニアもそのへんは心得たもので、器用に設計変更に対応する。
「たしかに何か問題が起こった場合、設計変更が大がかりになりがちな機構部分はそのままにしておいて、とりあえずソフトで対応することはよくあります。『ちょっとこれやってよ』というふうに気軽に扱われることにつながっているのかもしれません(笑)」(富士通ゼネラル・柴田さん)  近年は組込みソフト開発へのこんな見方も、明らかに変わってきている。モノづくりが複雑化している今日、仕様書どおりの制御ソフトをプログラマに書いてもらうだけでは、プロダクトの質を上げることが次第に難しくなってきているからだ。今後、ハード、ソフトの両部門がイコールの立場で開発を進めるというスタイルが、ますますトレンド化していくことだろう。また、開発工数が膨大になるにつれ、ソフト部門の負担軽減に本気で取り組む企業も増えてきている。

今日、組込み・制御ソフトのエンジニアは業界を問わず不足気味だ。プログラムもいいが、モノづくりの面白さも味わってみたいと考えているエンジニアにとって、プロダクト系の組込み・制御エンジニアへの転身は有力な選択肢。そして今がそのチャンスである。


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