(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の手順に従って設計者の意思決定を誘導する意思決定誘導手段と、
前記意思決定誘導手段による誘導に基づく前記設計者による一連の意思決定の履歴を、個々の意思決定の意味を示し、ノード間が意志決定部品により接続されたグラフ構造の形式によって記録する意思決定履歴記録手段と、
前記意思決定履歴記録手段に記録された意思決定履歴のグラフ構造からサブシステムを抽出し、該抽出されたサブシステム間において成立する関係を表すサブシステム間関係ネットワークを合成するシステム合成手段と、を具備することを特徴とするシステム設計支援装置。
【請求項２】
前記意思決定履歴記録手段に記録された意思決定履歴のグラフ構造に基づいて意思決定の整合性を検証する整合性検証手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム設計支援装置。
【請求項３】
前記意思決定部品は、少なくとも、状況想定、問題特定、意図設定、意図分解、および手段適用のいずれかを表すものであることを特徴とする請求項２に記載のシステム設計支援装置。
【請求項４】
前記意志決定部品に意味を対応付けする部品対応手段をさらに具備し、前記グラフ構造は該部品対応手段によりそれぞれ意味が対応付けされた意思決定部品の組み合わせからなることを特徴とする請求項３または４に記載のシステム設計支援装置。
【請求項５】
前記意志決定誘導手段は、
状態遷移による誘導手順を記憶する誘導手順記憶手段と、
前記誘導手順に沿った状態遷移時における所要の入出力手順および処理手順を記憶する記憶手段と、
前記処理手順に利用される領域知識データベースと、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム設計支援装置。
【請求項６】
前記サブシステム間に成立する関係を分類し体系化するためのサブシステム間関係部品をさらに具備し、前記サブシステム間関係ネットワークは、該サブシステム間関係部品の組み合わせからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム設計支援装置。
【請求項７】
前記サブシステム間関係部品は、少なくとも、代替、バックアップ、協調、分担、および利用のいずれかを表す部品であることを特徴とする請求項７に記載のシステム設計支援装置。
【請求項８】
前記意思決定履歴記録手段が記録する意思決定履歴と、前記サブシステム間関係部品とを関連付けるために該サブシステム間関係部品に意味を対応付けする部品変換手段をさらに具備し、
前記システム合成手段は、前記部品変換手段により意味が対応づけされたサブシステム間関係部品を用いて前記サブシステム間関係ネットワークを合成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、システム開発時における設計作業を支援するシステム設計支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
システム設計支援に関連して幾つかの従来技術が知られている。いわゆる目的樹木を用いたシステム設計支援は、「目的」と、目的を達成するための「手段」との関係を明らかにし、個々の手段をさらに下位の目的として展開する手法を利用するものである。また、社会システム分析の一手法として知られるＩＳＭ(Interpretive Structural Modeling)法がある。ＩＳＭ法では、人間と計算機との対話により大規模システムを構成する多くの要素項目間の因果関係を明らかにするためのグラフ図を導出する（参考文献：「大規模システム」，田村坦之編，昭晃堂，ISBN4-7856-9021-6）。また、「革新的な問題や新しい問題に出会ったとき、問題解決の指針を与える方法論」としてＴＲＩＺが知られている。ＴＲＩＺは、過去の革新的な問題解決の方法そのものを構造化し、定石化することによって新たに革新的な問題解決を行う場合の問題解決期間を短縮し、本質的な解決策の発見を支援する方法である（参考文献：「ＴＲＩＺ入門  思考の法則性を使ったモノづくりの考え方」，日刊工業新聞社，Victor R. Fey, Eugene I.Rivin,ISBN4-526-04111-4）。また、一般的な設計支援の領域では『工学設計』に代表される、いわゆる設計の枠組みが提唱されてきた（参考文献：「工学設計」，G Pahl, W.Beitz著，設計工学研究グループ訳，培風館１９９５年）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
大規模システムを設計する場合を考える。大規模システムは、システム化の対象が大規模かつ複雑であり、システムに関する問題点、手段、および効果の関連が見えにくいといった性質がある。ここに本明細書では「問題複合体」なる用語を定義する。「問題複合体」とは、例えば大規模システムに潜在するような複雑に絡み合った問題そのもの、若しくはその性質を意味するものとする。
【０００４】
また、大規模システムには、システム全体の整合性を捉えにくいという性質もある。このため従来では、これらの性質により大規模システムの設計時において考察漏れが発生しやすくなるという問題点がある。
【０００５】
上述した目的樹木は、下位の手段がどのように相互作用して上位の目的を充足するかを説明しないので、目的樹木からは目的と手段の間の充足関係のみしか把握できず、大規模システムに潜在する問題複合体に対し適切かつ柔軟に対応できないという欠点がある。一方、ＩＳＭ法は、システム化対象の因果関係の構造を明らかにする点において目的樹木よりも優位であるが、ＩＳＭ法は因果関係を踏まえた具体的なシステムの機能及び構造の設計方法を提示するものではなく、やはり不適当である。
【０００６】
一般的な設計方法論の多くは、先ずシステム分析を行い、解決手段（「ソリューション」とも呼ばれる）を発見してサブシステムを設計し、最後にサブシステムを合成するという一連の手順を提示し、概念設計、機能設計、詳細設計という具合にシステムが詳細化されるまでの各設計段階の枠組みを提示する。しかしながら、このような一般的な設計方法論は単に枠組みを示すだけの教科書的なものであるから、具体的で実用的な設計方法に関しては何ら提示しない。例えば、概念を具体的にどのようにして記述するのか、それにより概念をどのようにして設計するか、などについては不明である。
【０００７】
また、システム設計時において問題解決を支援する従来技術は、上述したＴＲＩＺに代表されるように、絞り込まれた問題点に対する解答の発見には優れている。しかしながら、システム分析からシステム合成までを含めた一貫した支援はできていないのが現状である。
【０００８】
本発明はかかる事情を考慮してなされたものであり、システムが抱える問題複合体の構造（手段、効果、問題点の関連付け）を、充足する根拠等を示すことで明確化し、設計過程における意思決定の履歴に基づいて整合性を検証し、さらに概念の合成を行うことによりシステムの機能設計及び構造設計を一貫して支援し、これによりシステム設計時における考察漏れの防止抑制に寄与するシステム設計支援装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。
【００１０】
本発明のシステム設計支援装置は、所定の手順に従って設計者の意思決定を誘導する意思決定誘導手段と、前記意思決定誘導手段による誘導に基づく前記設計者による一連の意思決定の履歴を、個々の意思決定の意味を示し、ノード間が意志決定部品により接続されたグラフ構造の形式によって記録する意思決定履歴記録手段と、前記意思決定履歴記録手段に記録された意思決定履歴のグラフ構造からサブシステムを抽出し、該抽出されたサブシステム間において成立する関係を表すサブシステム間関係ネットワークを合成するシステム合成手段と、を具備する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るシステム設計支援装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態のシステム設計支援装置は意思決定誘導手段２、意思決定部品４、サブシステム間関係部品６、意思決定履歴記録手段８、部品対応手段１０、整合性検証手段１２、サブシステム間関係記録手段１４、システム合成手段１６、および部品変換手段１８から構成されている。意思決定誘導手段２は、入出力手順記憶手段２０、処理手順記憶手段２２、誘導手順記憶手段２４、および領域知識ＤＢ（データベース）２６から構成されている。
【００１２】
意思決定誘導手段２は、設計者に対し誘導（ナビゲーション）を行うことにより、設計に関係する一連の意思決定活動を支援する。ここで、本実施形態では、一連の意思決定活動を構成する各要素として、
（１）状況の設定、
（２）設定された状況におけるシステムの問題点の特定、
（３）問題点に対する設計意図の設定、
（４）設計意図の分解、
（５）設計意図を満たす解決手段の検索、
（６）解決手段が複数ある場合の選択、および
（７）解決手段の適用
を想定する。なお、意思決定活動の構成要素は上記（１）〜（７）のみに限定されず適宜に追加、変更および削除等が可能であることは言うまでもない。
【００１３】
本発明において「誘導」とは、主に、設計者が次に行なうべき設計活動を例えば表示器等に提示することであり、この過程において設計者により意思決定がなされる。また、設計上の矛盾や考察漏れについても誘導の過程において提示がなされる。次に行なうべき設計活動の提示は、意思決定誘導手段２が意思決定の進行に合わせて適切な誘導手順を選択して提示することにより実現される。
【００１４】
より具体的に、意思決定を誘導によって支援する際には、意思決定部品４が用いられる。意思決定部品４は、意思決定における事象間の依存関係を示す情報であって、意思決定の経緯に相当する情報である。例えば、問題を有するシステムＡ、解決策Ｂ、およびこの問題が解決されたシステムＣを考える。設計者の意思決定によりシステムＡの解決手段として解決策Ｂが選択され、システムＣが設計された場合、手段適用の意思決定部品（後述する図８に示す）が適用されることによりＡ，Ｂ，Ｃ間の依存関係を示す情報として意思決定の経緯が記録されたことになる。意思決定部品４の具体的な構成例として、少なくとも、状況想定、問題特定、意図設定、意図分解、および手段適用等を表す部品を用意することが好ましい。
【００１５】
意思決定履歴記録手段８は、意思決定誘導手段２を通じて行われた設計者の意思決定の履歴を示す情報を実際に記録する手段である。すなわち、意思決定において考慮された問題点、設計意図、および解決案若しくは解決手段の選択と適用の履歴を記録する。履歴は、例えばグラフ構造の形式を利用して記録される。意思決定部品４を用いる構成の本実施形態の場合、意思決定履歴は、事象をノードとし、意思決定部品４をノード間の接続部品とするグラフ構造の形式で記録される。
【００１６】
部品対応手段１０は、複数の意思決定部品４のそれぞれについて、その意味を対応づけする手段である。ここでいう部品の意味とは、部品に接続する事象間の依存関係が論理的に記述されたものをいう。部品対応手段１０を利用することで意思決定履歴のグラフ構造を、論理的なグラフ構造に変換する。
【００１７】
整合性検証手段１２は、意思決定履歴記録手段８により記録がなされた意思決定履歴の記録を参照して矛盾およびその可能性を検出し、設計者に対し意思決定誘導手段２を通じて通知する。矛盾およびその可能性の検出は、意思決定過程の依存関係を論理的に記述しないグラフ構造を記録する構成を採った場合については、グラフ構造のみに基づく所定の計算に従って行う。また、本実施形態のように意思決定部品４および部品対応手段１０を利用して依存関係が論理的に記述されたグラフ構造を記録する構成を採った場合は、グラフ構造に基づく計算に加え、論理演算も併せて行なうようにし、両者の結果に基づいて検出を行う。
【００１８】
サブシステム間関係記録手段１４は、設計対象のシステムを構成するサブシステム間において成立する関係を調べ、その階層構造を記録する手段である。ここで、サブシステム間関係部品６が利用される。サブシステム間関係部品６は、サブシステム間に成立する関係を分類し体系化したものであって、少なくとも、代替、バックアップ、協調、分担、利用等を表す部品からなる。これらサブシステム間関係部品を用いることにより、目的に対する単なる機能分解の集合としてのシステムではなく、設計時における設計者の意図までをも厳密に反映した関係ネットワークとしてのシステムを設計する。この関係ネットワークのことを本明細書ではシステムの概念という。
【００１９】
部品変換手段１８は、サブシステム間関係部品６のそれぞれに対し意味を対応づける。ここでいう意味とは、サブシステム間関係を介したサブシステムの論理的な依存関係の記述情報からなる。
【００２０】
システム合成手段１６は、部品変換手段１８を利用し、意思決定履歴の記録を参照してサブシステムを抽出し、サブシステム間に成立する関係（サブシステム間関係）や階層関係を抽出する。なお、本実施形態のようにサブシステム間関係部品６を用いる構成を採った場合は、グラフ構造に基づく計算に従って抽出を行う。また、本実施形態のように部品変換手段１８によりサブシステム間関係の論理的な意味を定義する構成を採った場合は、グラフ構造に基づく計算に加えて論理演算を併せて行なうようにし、両者の結果に基づいて抽出を行う。サブシステム間関係記録手段１４は抽出結果を記録する。
【００２１】
図２は、以上のように構成された本実施形態によるシステム設計支援の一連の流れを説明するための図である。
【００２２】
先ず意思決定誘導手段２は、設計者に対し一連の意思決定活動を誘導する。設計過程で生じた設計者の意思決定の履歴が意思決定履歴記録手段８によりグラフ構造の形式で記録される。意思決定部品４に基づくグラフ構造によれば、手段、問題点、および効果の関連付け、すなわち問題複合体が明らかとなる。意思決定部品４のそれぞれの論理的な意味は部品対応手段１０により定義されており、意思決定の履歴の記録であるグラフ構造に基づいて問題複合体の論理的な依存関係が計算される。問題複合体の依存関係が明らかになると、整合性検証手段１２はグラフ探索アルゴリズムや論理演算法に従って設計過程における整合性を検証する。これにより矛盾および矛盾の可能性が検出され、考察漏れを防ぐことができる。
【００２３】
システム合成手段１６は、意思決定の履歴を記録しているグラフ構造からサブシステム、サブシステム間関係、およびシステム階層を部品変換手段１８を利用して抽出し、その抽出結果に基づいてシステムを合成する。システム階層とは、サブシステム間の階層を有する関係ネットワークのことである。
【００２４】
以上のように構成された本実施形態に係るシステム設計支援装置によれば、システム設計の過程において、システムが抱える問題複合体の構造（手段、効果、問題点の関連付け）を明確化し、設計過程における意思決定の履歴に基づいて整合性を検証し、さらに概念の合成を行うことによりシステムの機能設計及び構造設計を一貫して支援できる。したがって、システム設計時における考察漏れを防止抑制できる。
【００２５】
ここで、本発明を例えば交通システムのサブシステムの一つである「衝突防止システム」の設計を支援する装置として実施する場合について説明する。本装置の概略構成は図１に示したものと同様である。
【００２６】
まず、意思決定誘導手段２に関し、その詳細構成を以下に説明する。本実施形態では、意思決定誘導手段２が有する領域知識ＤＢ２６、誘導手順記憶手段２４、入出力手順記憶手段２０、および処理手順記憶手段２２に関し、それぞれ図３乃至図６に示す具体的な知識およびデータが用意される。
【００２７】
入出力手順記憶手段２０は、設計者との入出力に関する手順を記録する手段であって、意思決定誘導プロセスが、ある内部状態に遷移した時に設計者とどのような入出力（やり取り）を行うかを定義するものである。本実施形態において入出力手順は、入出力のルールが列挙されたテーブル形式で表現される。
【００２８】
処理手順記憶手段２２は、設計者からの入力に対して意思決定誘導手段２が行なうべき処理手順を記録する手段である。本実施形態において処理手順は、状態遷移する際の処理の内容を定義するテーブル形式で表現される。
【００２９】
誘導手順記憶手段２４は、設計者への誘導手順を記録する手段であって、意思決定誘導手段２が次に採るべき誘導手順を記録するものである。本実施形態において誘導手順は、意思決定誘導プロセスの内部状態に対して入力があった際に、実行すべき処理と処理終了後に遷移する次の内部状態とを定義するテーブル形式で表現される。
【００３０】
領域知識ＤＢ２６は、設計を行なおうとする対象の領域知識を備えたデータベースであって、本実施形態においては引数付きの問合せに対する解答が列挙されたテーブル形式で表現される。
【００３１】
なお、領域知識ＤＢ２６は同等の効果を有する他のデータベースを利用してもよい。例えば、関係データベース、オブジェクト指向データベース、および知識ベースなどを利用してもよい。上述したＴＲＩＺも知識ベースの一つである。また本実施形態では入出力、処理、および誘導の各手順についてもテーブル形式で表現されることとしたが、同等の効果を有する別のもの、例えば状態遷移図あるいはこれと同等な計算機プログラムなどを利用してもよい。
【００３２】
＜＜意思決定誘導手段＞＞
ここで、意思決定誘導手段２による意思決定の過程を詳細に説明する。
【００３３】
意思決定誘導手段２は、図７に示す概略手順に基づき、設計者との入出力や計算処理を行なって、意思決定過程の履歴を記録する。
【００３４】
本実施形態では図８に示す意思決定部品４を利用して設計誘導を行なう。意思決定部品４は大別して、問題特定、意思設定、意図設定、意図分解、状況設定、状況分岐、手段適用に分類され、さらに意図設定は、事前対策、根本解決、事後回復に詳細化され、また意図分解は協調分解、順序分解、代替展開、並行分解に詳細化され、それぞれ部品に接続できるデータの型が定義されている。データの型にはシステム、状況、意図、解決手段等がある。
【００３５】
以下、意思決定誘導手段２と設計者との一連のやり取りを例示する。記号“＞”は、意思決定誘導手段２による設計者への出力表示を表す。
【００３６】
意思決定誘導手段２は、適宜に以前の探索点に戻って別の枝を探索する、いわゆるバックトラックを行なうものとする。
【００３７】
最初に設計者は、意思決定履歴記録の初期化を指示し、事象＝「車が走行する」を入力する。
思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞事象＝「車が走行する」に関連する状況がありますか？
＞［状況設定］［検索］［状況無］
ここで設計者は［状況設定］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象−状況設定／表示−＞事象：状況設定）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「状況設定」部品を表示する。
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞状況を入力してください
ここで設計者は状況＝「障害物がある場合」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象：状況設定−状況入力／表接計算−＞新事象）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「状況設定」部品を表示して「車が走行する」に接続し、値＝「車が走行する＆障害物」を計算する。
【００３８】
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞「車が走行する＆障害物」に対して
＞次の作業を選択して下さい
＞［副作用］［矛盾検索］
ここで設計者は［副作用］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（新事象−副作用／ｎｏｐ−＞新事象：副作用）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞副作用となる事象を入力して下さい
ここで設計者は事象＝「運転する→衝突する」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（新事象：副作用−事象入力／接続−＞副事象）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞何か問題がありますか
＞［問題特定］［問題なし］
ここで設計者は［問題特定］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（副事象−問題特定／ｎｏｐ−＞副事象：問題特定）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞問題点を入力して下さい
ここで設計者は問題点＝「衝突する」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（副事象：問題特定−問題入力／接続−＞問題事象）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞問題＝「衝突する」をどのように解決しますか？
＞［根本解決］［事前回避］［事後回復］
ここで設計者は［根本解決］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（問題事象−根本解決／表接計算−＞意図）
意思決定誘導手段２が処理手順記憶手段２２に基づき「根本解決」部品を表示し「運転する→衝突する」に接続し、値＝「障害物があっても衝突しない」を計算する。
【００３９】
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞意図：「障害物があっても衝突しない」をどのように充足しますか？
＞［手段適用］［手段検索］
ここで設計者は［手段適用］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図−手段適用／ｎｏｐ−＞意図：手段適用）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞解決手段を入力して下さい
ここで設計者は手段＝「人間が回避する」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図：手段適用−手段入力／手段入力−＞事象）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「人間が回避するシステム」を計算する。
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞事象＝「人間が回避するシステム」に関連する状況がありますか？
＞［状況設定］［検索］［状況無］
ここで設計者は［状況無］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象−状況無／停止−＞システム）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導し、「障害物があっても衝突しない」までバックトラックする。
＞サブシステム＝「人間が回避するシステム」
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞意図＝「障害物があっても衝突しない」をどのように充足しますか？
＞［手段適用］［手段検索］
ここで設計者は［手段適用］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図−手段適用／ｎｏｐ−＞意図：手段適用）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞解決手段を入力して下さい
ここで設計者は手段＝「車が回避する」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図：手段適用−手段入力／手段入力−＞事象）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「車が回避するシステム」を計算する。
【００４０】
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞事象＝「車が回避するシステム」に関連する状況がありますか？
＞［状況設定］［検索］［状況無］
ここで設計者は［状況無］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象−状況無／停止−＞システム）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞サブシステム＝「車が回避するシステム」
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞事象＝「人間が回避するシステム」に関連する状況がありますか？
＞［状況設定］［検索］［状況無］
ここで設計者は［状況設定］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象−状況設定／表示−＞事象：状況設定）
意思決定誘導手段２が処理手順記憶手段２２に基づき「状況設定」部品を表示する。
【００４１】
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞状況を入力してください
ここで設計者は状況＝「視界不良な場合」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象：状況設定−状況入力／表接計算−＞新事象）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「状況設定」部品を表示し、「人間が回避するシステム」に接続し、値＝「人間が回避する＆視界不良」を計算する。
【００４２】
意図決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞「人間が回避する＆視界不良」に対して
＞次の作業を選択して下さい
＞［副作用］［矛盾検索］
ここで設計者は［副作用］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（新事象−副作用／ｎｏｐ−＞新事象：副作用）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞副作用となる事象を入力して下さい
ここで設計者は事象＝「見落とす→衝突する」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（新事象：副作用−事象入力／接続−＞副事象）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞何か問題がありますか
＞［問題特定］［問題なし］
ここで設計者は［問題特定］を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（副事象−問題特定／ｎｏｐ−＞副事象：問題特定）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞問題点を入力して下さい
ここで設計者は問題点＝［衝突する］を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（副事象：問題特定−問題入力／接続−＞問題事象）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞問題＝「衝突する」をどのように解決しますか？
＞［根本解決］［事前回避］［事後回復］
ここで設計者は「根本解決」を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（問題事象−根本解決／表接計算−＞意図）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「根本解決」部品を表示し「見落とす→衝突する」に接続し、値＝「視界不良でも見落とさない」を計算する。
【００４３】
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞意図＝「視界不良でも見落とさない」をどのように充足しますか？
＞［手段適用］［手段検索］
ここで設計者は「手段適用」を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図−手段適用／ｎｏｐ−＞意図：手段適用）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞解決手段を入力して下さい
ここで設計者は手段＝「人間に通知する」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図：手段適用−手段入力／手段入力−＞事象）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「視界不良のとき障害物を通知するシステム」を計算する。
【００４４】
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞事象＝「視界不良のとき障害物を通知するシステム」に関連する状況がありますか？
＞［状況設定］［検索］［状況無］
ここで設計者は「状況無」を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象−状況無／停止−＞システム）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導し、「視界不良でも見落とさない」までバックトラックする。
＞意図＝「視界不良でも見落とさない」をどのように充足しますか？
＞［手段適用］［手段検索］
ここで設計者は「手段適用」を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図−手段適用／ｎｏｐ−＞意図：手段適用）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞解決手段を入力して下さい
ここで設計者は手段＝「回避を指示する」を入力する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（意図：手段適用−手段入力／手段入力−＞事象）
意思決定誘導手段２は処理手順記憶手段２２に基づき「視界不良のとき障害物回避指示するシステム」を計算する。
【００４５】
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞事象＝「視界不良のとき障害物回避指示するシステム」に関連する状況がありますか？
＞［状況設定］［検索］［状況無］
ここで設計者は「状況無」を選択する。
意思決定誘導手段２は誘導手順記憶手段２４に基づき次のように状態遷移を行う。
（事象−状況無／停止−＞システム）
意思決定誘導手段２は入出力手順記憶手段２０に基づき設計活動を次のように誘導する。
＞サブシステム＝「視界不良のとき障害物回避指示するシステム」
以上詳細に説明した意思決定誘導の過程において、意思決定履歴記録手段８は意思決定履歴を記録する。これを図９にグラフ形式によって示す。このグラフは設計活動における誘導に基づく意志決定の順序に沿った有向グラフである。
【００４６】
＜＜部品対応手段＞＞
図１０は部品対応手段における意志決定部品の意味定義を示す図である。
部品対応手段１０は、意思決定部品４とその論理的な意味との対応付けを与えるものであって、意思決定部品４に接続されるデータ間の論理的な依存関係を、論理積（Ａｎｄ）や論理和（Ｏｒ）等の論理式に基づく分岐や合流によって定義する。図９に示した意思決定履歴の記録は、部品対応手段１０を利用することにより図１１に示す論理的な依存関係として解釈される。
【００４７】
＜＜部品変換手段＞＞
図１２は、サブシステム間関係とその意味定義の対比を示す図である。
【００４８】
サブシステム間関係部品６とその論理的な意味定義の対応付けである。意味定義における「バックアップ」とは論理的には論理積に相当するが、バックアップされる側とバックアップする側とは区別される。これらの対応づけは部品変換手段１８により定義される。
【００４９】
＜＜システム合成手段＞＞
システム合成手段１６は、部品変換手段１８を利用して、意思決定履歴の記録をサブシステム間関係ネットワークに変換する。
【００５０】
図１３は、システム合成手段１６による処理の手順を示す図である。図１１に示した意思決定履歴において、「手段適用」に関連した部分グラフの各々をサブシステム（ＳｕｂＳｙｓ１，ＳｕｂＳｙｓ２，ＳｕｂＳｙｓ３，ＳｕｂＳｙｓ４）として抽出し置き換えたグラフを図１４に示す。
【００５１】
ここで、図１４のように得られたグラフ構造から関節接点（連結なグラフからその点を除くと非連結なグラフになる点）の集合を計算する。なおここでの計算にはグラフに関するアルゴリズムとして一般的に用いられる計算を利用してもよい。
【００５２】
図１５は図１４のグラフ構造において関節点を計算した結果を示す図である。同図に示されるように、Ｎ１′，ＳｕｂＳｙｓ２，およびＮ３′が関節点として検出されている。
【００５３】
図１４のグラフ構造を、得られた関節点において部分グラフに分割する。関節点による分割はシステム階層に対応する。元のグラフ構造のノードと区別するために新たに、抽出されたシステム階層に名前を付し、個々の部分グラフについてもシステム階層名を考慮して修正を施す。図１６に、関節点にて分解されたグラフ構造を示す。同図に示されるように、関節点Ｎ１′，ＳｕｂＳｙｓ２，およびＮ３′に対し、それぞれＳｙｓＬｅｖｅｌ１，ＳｙｓＬｅｖｅｌ２，およびＳｙｓＬｅｖｅｌ３からなる３つのシステム階層が抽出されている。分割された各部分グラフ内において下位階層に対応するノードは、システム階層名に書き換わっている。
【００５４】
部品変換手段１８は、部分グラフの理論的依存関係に基づいてサブシステム間関係を抽出する。図１７は分割された部分グラフをサブシステム間関係に変換する様子を示している。
【００５５】
得られたサブシステム間関係（部分）は、階層関係を考慮した上でシステム（サブシステム間関係ネットワーク）として合成される。この時点における合成結果を図１８に示す。
【００５６】
＜＜整合性検証手段＞＞
整合性検証手段１２は、意思決定履歴のグラフ構造において、グラフ上の任意の解決手段あるいは想定状況に対し、直接関連のある解決手段および想定状況を探索し、これら解決手段および想定状況間で矛盾が発生するか否かを検証する。本実施形態のように部品対応手段１０によりグラフが論理的な依存関係として記録される構成を採る場合は、論理積（ＡＮＤ）結合をする解決手段および想定状況のうち、有向グラフの上流が探索範囲となる。
【００５７】
これらの整合性の検証は、システム設計において新たな状況を設定したり、解決手段を探索して適応する場合に実施される。図１１において解決手段Ｍ３に直接関連する解決手段および想定状況は、Ｓ１，Ｓ２，およびＭ２である。
【００５８】
また整合性検証手段１２は、システム合成時にサブシステム間関係を、代替からバックアップ関係に変更する場合にも整合性を検証する。これは論理的には代替のＯＲ結合からバックアップの方向付きＡＮＤ結合への変更に相当する。方向付きＡＮＤ結合の場合（バックアップの場合）、バックアップするグラフ枝（有向グラフの下流の部分グラフ）に含まれる想定状況や解決手段が、バックアップされるグラフ枝（有向グラフの下流の部分グラフ）に含まれる想定状況や解決手段に対して矛盾しないか否かを検証する。矛盾が発生する場合、バックアップへの変更自体が問題であることがわかる。
【００５９】
本実施形態では、図１８に対して、ＳｕｂＳｙｓ１とＳｙｓＬｅｖｅｌ２との間の「代替」関係をＳｕｂＳｙｓ１からＳｙｓＬｅｖｅｌ２への「バックアップ」関係に変更した場合、整合性検証手段１２により、ＳｕｂＳｙｓ１の解決手段：Ｍ１（車による回避）、ＳｙｓＬｅｖｅｌ２に関する解決手段、想定状況：Ｍ２（人による回避，Ｓ２（視界不良），Ｍ３（障害物を知らせる）の間の整合性を検証する。整合性検証手段１２は、バックアップへの変更があったとき意思決定履歴にも変更結果を反映させる。ＳｕｂＳｙｓ３とＳｕｂＳｙｓ４との間においても同様に「代替」から「バックアップ」への変更を行なう。
【００６０】
＜＜最終的な設計結果＞＞
本実施形態のシステム設計支援装置によれば、最終的に、図１９に示すシステム構造、および図２０に示す意思決定の履歴が得られる。
【００６１】
図１９に示されるシステム構造を自然言語によって書き下すと、「障害物がある場合に、さらに視界不良の場合は、障害物通知を行い、これが失敗したら、回避指示を行なう。視界不良でない場合は運転手（人）が回避操作を行なう。これらのサブシステムが失敗したら、車両による自動回避を行なう。障害物が無い場合は通常通りの走行を行なう、車両走行システム」となる。
【００６２】
図１９に示すシステム階層構造は、設計者がサブシステムをどのような意図で抽出しシステム化したかを示すものであり、システムに対する設計者のコンセプト（概念）を表現しているといえる。
【００６３】
＜＜他の実施形態＞＞
上述した実施形態では、サブシステム間関係を限定することとしたが、本発明は、サブシステム間関係の種類を特定のものだけに限定しない。例えば、ソフトウェアのオブジェクト指向設計技術における最上流のシステム分析の図も利用可能であり、これをサブシステム間の関係ネットワークと見なすことができる。かかる構成例についても本発明の適用対象の範囲に含まれる。また、例えばＵＭＬ（Unified Modeling Language）手法におけるユースケース図の設計支援についても本発明の原理を適用できる。さらに他の例として、オブジェクト指向におけるクラス階層図やインターフェースの階層図を設計する際、階層図をクラスやインターフェースの関係（継承、集合）による関係ネットワークであると見なせば、これも本発明の適用対象の範囲に含まれる。例えば、ＯＭＧ（Object Modeling Group）における分散オブジェクトシステムのシステム構成はインターフェース階層図によって定義されるが、本発明によればこれを設計支援できる。
【００６４】
さらに、従来のシステム設計で用いられる、システムを構成する機能の入出力関係の表現である機能展開図や機能の順番の表現であるプロセス図も、それぞれ、入出力、順番をサブシステム間関係と見なせば、本発明の適用対象の範囲に含まれ、これらを設計支援できる。
【００６５】
以上説明したように本発明の実施形態に係るシステム設計支援装置によれば、意思決定履歴を意思決定部品４を利用して記録することにより、システム化対象の問題複合体（手段、問題点、効果の関連付け）の構造をグラフ構造として明確化できる。意思決定履歴の記録が、部品対応手段１０によって定義される意思決定部品４の意味に従って解釈され、設計過程において論理的に整合性を検証できる。さらに、システム合成手段１６を用いて、意思決定履歴を記録するグラフ構造からサブシステムおよびサブシステム間関係やシステム階層を抽出し、システムを合成するので、設計時の考察漏れを防止抑制できる。また、設計者がシステム分析を行ない解決手段の探索と適用を行なって最終的にシステム合成を行なうまで過程を一貫して支援できる。
【００６６】
本発明は上述した実施形態のみに限定されず種々変形して実施可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればシステムの機能設計及び構造設計を一貫して支援し、これによりシステム設計時における考察漏れの防止抑制に寄与するシステム設計支援装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシステム設計支援装置の概略構成を示すブロック図
【図２】実施形態に係るシステム設計支援の一連の流れを説明するための図
【図３】実施形態に係る領域知識ＤＢの具体例を示す図
【図４】実施形態に係る誘導手順記憶手段の具体例を示す図
【図５】実施形態に係る入出力手順記憶手段の具体例を示す図
【図６】実施形態に係る処理手順記憶手段の具体例を示す図
【図７】実施形態に係る意思決定誘導手段の具体例を示す図
【図８】実施形態に係る意思決定部品の具体例を示す図
【図９】実施形態に係る意思決定履歴の記録内容を示す図
【図１０】実施形態に係る意思決定部品の意味定義を示す図
【図１１】実施形態に係る意思決定履歴の論理的な依存関係を示す図
【図１２】実施形態に係るサブシステム関係部品とその意味定義を示す図
【図１３】実施形態に係るシステム合成手段による処理の手順を示す図
【図１４】実施形態に係るサブシステムを抽出し置き換えた後のグラフ構造を示す図
【図１５】実施形態に係る図１４のグラフ構造において関節点を計算した結果を示す図
【図１６】実施形態に係る関節点にて分解されたグラフ構造を示す図
【図１７】実施形態に係る分割された部分グラフをサブシステム間関係に変換する様子を示す図
【図１８】実施形態に係る合成されたシステムを示す図
【図１９】実施形態に係る最終的に得られたシステム構造を示す図
【図２０】実施形態に係る最終的に得られた意思決定履歴を示す図
【符号の説明】
２…意思決定誘導手段
４…意思決定部品
６…サブシステム間関係部品
８…意思決定履歴記録手段
１０…部品対応手段
１２…整合性検証手段
１４…サブシステム間関係記録手段
１６…システム合成手段
１８…部品変換手段
２０…入出力手順記憶手段
２２…処理手順記憶手段
２４…誘導手順記憶手段
２６…領域知識ＤＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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