エンピリカルソフトウェア工学における産学連携
奈良先端科学技術大学院大学
情報科学研究科松本健一

e-Society基盤ソフトウェアの総合開発 中
第11回ＮＡＩＳＴ産学連携フォーラム
間成果報告会２００５／９／１２

1エンピリカルソフトウェア工学（ＥＳＥ）

e-Society基盤ソフトウェアの総合開発 中
第11回ＮＡＩＳＴ産学連携フォーラム
間成果報告会２００５／９／１２

2

ソフトウェア開発の危機
ソフトウェア開発の高信頼化，高生産化が求められている．
z ソフトウェアのバグは多大な社会的損失を引き起こす．

2005年3月22日 300系新幹線でＡＴＣのプログラムミス．計100編成で機能停止．
z 2005年2月1日 乗用車8車種でエンジン制御プログラムに不具合．リコールに．
zz 開発者一人当たりの開発量は増える一方である．

第3世代携帯電話のプログラム規模はおよそ500万行．1985年から銀行に導入された第3次オンラインシステムに匹敵する．
z 1998年から2003年の5年間で，情報サービス産業の売上高は45%増加したが，就業者数は6%しか増えていない．
z3
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中間成果報告会
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エンピリカルソフトウェア工学（ＥＳＥ）とは
z ソフトウェア工学に実証性の概念を前提とするアプローチ．
z Empirical=Experiment+Experience．
z 目的に応じた測定データ（実証・実績データ）に基づいてソフトウェアの生産性や信頼性の向上を目指す．
z

科学的根拠に基づいてプロジェクトの改善を行うには必須．

z 国際的なジャーナル，国際会議，研究会なども軌道に乗ってきている．
International Journal of Empirical Software Engineeringz International Symposium on Empirical Software Engineeringz International Software Engineering Research Network(ISERN)
z4
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２００５／９／１２4

ＥＳＥの必要性(by Prof. Victor R. Basili)z 他の工学分野ではごく当たり前のアプローチである．
物事を理解するためにモデルを作る．

理解が正しいことを確かめる．

確かめた結果を分析する．

例：適用領域，問題解決プロセス，．．．

例：モデルのテスト，実世界での実験，．．．

例：学習，知識の獲得，．．．
5

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２００５／９／１２

5他分野における測定と高信頼化・高生産化
z 自動車業界では，開発現場での測定データに基づいて，現在でも，年間100万件の改善を実施し，年間1000億円の合理化を達成している．
z ＰＯＳシステム（販売時点管理）

スーパーマーケットやコンビニエンスストアの店舗で，商品を販売するごとに商品の販売情報を記録し，集計結果を在庫管理やマーケティング材料として用いるシステム．
z 緻密な在庫・受発注管理ができるようになるほか，複数の店舗の販売動向を比較したり，天候と売り上げを重ね合わせて傾向をつかむなど、他のデータと連携した分析・活用が可能となる．
z6
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6

受注ソフトウェア開発における測定の実態

測定データ
５１％

コスト見積りの根拠

経験や類推
４３％

（社）情報サービス産業協会（JISA），「情報サービス産業における受注（社）情報サービス産業協会（JISA），「情報サービス産業における受注ソフトウェア開発の技術課題に関わるアンケート調査」，2004年．
，2004年．
ソフトウェア開発の技術課題に関わるアンケート調査」
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２００５／９／１２

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ＥＳＥにおける３つの段階
z 観察（Empirical observations）

実験や調査で確認された事実．
z 現象を表現することができる．
zz 法則（Laws）

繰り返される観察.
z 現象が起こるコンテキストを理解し，現象を予測することができる．
zz 理論（Theories）

因果関係．
z 現象を説明することができる．
zA. Endres, D. Rombach, A Handbook of Software and Systems Engineering:
Empirical Observations, Laws, and Theories, Addison Wesley (2003).
吉舗紀子訳，ＥＡＳＥプロジェクト監修，ソフトウェア工学・システム工学ハンドブック：
エンピリカルアプローチによる法則とその理論，コンピュータ・エージ社（2005）．
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２００５／９／１２88

ＥＡＳＥプロジェクト

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間成果報告会２００５／９／１２9

概要
z Empirical Approach to Software Engineering.
z 文部科学省リーディングプロジェクト．
ze-Society基盤ソフトウェアの総合開発．
z

データ収集に基づくソフトウェア開発支援システム．

z 主要組織．

奈良先端科学技術大学院大学，大阪大学，
z ＮＴＴソフトウェア，日立製作所，日立公共システム，ＳＲＡ先端技術研究所．
zz 平成15年度から5年計画で実施中．

10
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10

目標z 実証・実績データに基づくソフトウェア開発技術の実現

実証・実績データ収集システムの構築
z 分析したデータに基づいて開発作業を支援するシステムの構築
zz 実証・実績データに基づくソフトウェア開発技術の現場への普及，促進11
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11実証・実績データに基づく開発支援z 自動データ収集

構成管理履歴z 障害履歴z メール履歴

DataCollectionz

z データ分析メトリクス
z プロジェクト分類z 協調フィルタリング
z ソフトウェア部品検索zData
Analysis

Feedback

エンピリカル環境
エンピリカル環境

z 生産性，信頼性改善のためのフィードバック

観察と規則化z 過去のプロジェクトの具体的な事例
ze-Society基盤ソフトウェアの総合開発
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1212

エンピリカル環境の概念
組織内で情報のやりとり
外部に流す必要なし

収集

分析

インターネット（パブリックドメインソフト、オープンソース開発データ）

改善

関連会社
ソフトウェア開発会社
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1313

ＥＰＭ: Empirical Project Monitorz エンピリカル環境の一部を実現したシステム．
z ソフトウェア開発プロジェクトデータを自動収集可能．
z オープンソースソフトウェアがフロントエンド．
Goal

バグに関するGNATSデータを分析することによって，企業における特定のプロジェクトにおいて，プロジェクトマネージャの視点から，プロダクトの品質を評価する

Question
重要度の高いバグの修正数の曲線は？

重要度毎のバグの修正数（GNATS)
Metric

優先度が高いバグが未解決となっている時間の平均は？

優先順位毎のバグの修正数（ＧＮＡＴＳ）

優先順位毎のバグの修正完了日（ＧＮＡＴＳ）

優先順位毎のバグの登録日（ＧＮＡＴＳ）

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14ＥＡＳＥデータ分析技術
ソフトウェアプロダクトの収集・解析・検索システムＳＰＡＲＳ
コードクローン分析
協調フィルタリング
ロジカルカップリング
ＧＱＭ（Ｇｏａｌ／Ｑｕｅｓｔｉｏｎ／Ｍｅｔｒｉｃ）モデル

管理者支援

システム構造の複雑化原因の推定，及び，再設計必要性の判定
類似性の可視化

プロジェクト遅延リスク
検出モデルの評価
障害対応進捗管理モ
デルの評価

クラスとメソッド間利用関係情報の有用性
評価

ファイル規模，累積不具合数，不具合の修正に要する工数，などの見積り

クローン分布の評価
クローン分布の評価

開発者支援

コンポーネントランクの評価
エキスパート同定

現状把握
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バグが混入しやすいモジュール（ファイル）の判別

異常検知

リファクタリング候補の提示

予測

助言

1515

4つの基盤技術（ＥＡＳＥロードマップ）
社会的インパクト
波及効果

工数
上流プロダクト データ
データ
プロジェクト
助言
計画データ
予測

コミュニケーション
データ

異常検知

データ
収集技術

ソフトウェアの高信頼化
高生産化

データ
分析技術
フィードバック
技術 データ
代替案

共有技術

関連事例

社会資産形成品質データ 現状把握
下流プロダクト
データ

分析結果

組織間共有
プロジェクト間共有

収集データ

開発者間共有2003/4

2004/4e-Society基盤ソフトウェアの総合開発
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2005/4

2006/4

2007/4

2008/31616

ＥＳＥにおける産学連携e-Society基盤ソフトウェアの総合開発 中
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技術移転ではなくデータや知識の共有を
z 学から産への一方的な技術移転ではなく，研究と開発の共生関係を実現する．（by Prof. Victor R. Basili）
ソフトウェア工学研究

ソフトウェア開発
理解，改善モデル

開発対象
システム
反映

構築，検証
データ
（目的変数）

観測操作

コンテキスト（説明変数）

z 研究者と開発者が（文字通り）近い距離にいることが双方にとって良い結果を生む．
松本 健一：“エンピリカルソフトウェア工学の現状と展望：SELが遺した１３の教訓”，
SEC Journal，Vol.1，No.2，pp.6-13(平17-4)．
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1818中ノ島方式
z 従来の産学連携モデルのように，産と学の間に橋を架けるのではなく，産と学の自由な交流の場を設ける．
z 企業に対しては企業の言葉で対応し，学に対しては学の言葉で対応する人材を育成する．
結果の検証

実データ

産業界

ＥＳＥラボ

ツール，方法論

大学

モデル、知見ＥＡＳＥでは千里中央に設置．
中核企業４社のソフトウェア技術者と中核大学のポスドクが同居．

19
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中間成果報告会
２００５／９／１２

19ＥＡＳＥにおける産学連携の現状
業界全体での連携
ＥＰＭのオープンソース化

１０００プロジェクト
定量データの分析（ＳＥＣからの委託研究）

マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析（ＳＥＣとの共同研究）

Data-driven

Goal-driven

実プロジェクトでのＥＰＭ適用，データ分析（日立ＧＰ，三菱ＳＳとの共同研究）

企業単位での連携
20
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中間成果報告会
２００５／９／１２20

連携１：実プロジェクトでのＥＰＭ
適用，データ分析

業界全体での連携
ＥＰＭのオープンソース化

１０００プロジェクト
定量データの分析（ＳＥＣからの委託研究）

マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析（ＳＥＣとの共同研究）

Data-driven

Goal-driven

実プロジェクトでのＥＰＭ適用，データ分析（日立ＧＰ，三菱ＳＳとの共同研究）

企業単位での連携

連携企業名

日立公共システムエンジニアリング

三菱スペース・ソフトウエア

適用対象ソフトウェア

自治体庁内業務向けパッケージソ ある企業から委託されたソフトウェア
フトウェア

開発言語

Ｊａｖａ

Ｊａｖａ 他

開発期間

6ヶ月

10ヶ月

開発規模

130,000行

250,000行

EPM導入・運用コスト

25人日

11人日

開 発 者 に よ る Ｅ Ｐ Ｍ 自動データ収集は有用．
データ収集は，開発作業を妨げない．
主観評価
分析結果の提示方式は，ソフトウェ プロジェクトの推移を，収集データでアとその開発過程を客観的に見る 客観的に把握可能．
有用な手段．

21
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21

業界全体での連携
ＥＰＭのオープンソース化

連携１：データ分析体制

１０００プロジェクト
定量データの分析（ＳＥＣからの委託研究）

マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析（ＳＥＣとの共同研究）

Data-driven

Goal-driven

実プロジェクトでのＥＰＭ適用，データ分析（日立ＧＰ，三菱ＳＳとの共同研究）

企業単位での連携

全体統括
プロジェクト管理

プロジェクト管理事務局
EPM適用組織研究グループ

EPM推進グループ

データ分析評価

日立公共システム
エンジニアリング（株）

開発支援
開発

メトリクス
プロセス

普及

データ分析タスクフォース

三菱スペース・ソフトウエア（株）
データ分析タスクフォース

プロジェクト管理

導入

データ共有

ソフトウェア・エンジニア
リング・センター

ＥＰＭ適用企業毎に
住商情報システム（株）
研究グループ，ＥＰＭ（株）日立システムアンドサービス推進グループ，およ川鉄情報システム（株）
横河電気（株）び，当該企業技術者
高知工科大に跨る「データ分析タ
阪南大学スクフォース」を設置
大阪大学
奈良先端科学技術
大学院大学

データ分析タスクフォース

技術委員会

EPM産業部会

海外アドバイザー
外部評価委員会
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ソフトウェアエンジニア
リング技術研究組合
トヨタ自動車（株）（株）デンソー日本電気（株）（株）日立製作所
富士通（株）
松下電器産業（株）（株）ＮＴＴデータ2222連携２：マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析
文部科学省

ＩＰＡ

マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析（ＳＥＣとの共同研究）

Goal-driven

実プロジェクトでのＥＰＭ適用，データ分析（日立ＧＰ，三菱ＳＳとの共同研究）

企業単位での連携

プローブ情報プラットフォームの開発
ソフトウェアエンジニアリング
手法の適用
ＥＰＭ

開発データ自動収集
手法の指導
ＥＰＭ

開発支援

ＳＥＣ
開発データ
１０００プロジェクト
データ

ソフトウェア・エンジニアリング・センター
自動車メーカ
大手ＩＴベンダ
７社

分析結果

データ分析

１０００プロジェクト
定量データの分析（ＳＥＣからの委託研究）

Data-driven

ソフトウェアエンジニアリング
技術研究組合データ収集システム（ＥＰＭ）の開発

ＥＡＳＥ
プロジェクト

業界全体での連携
ＥＰＭのオープンソース化

データ分析

実証実験の実施（データ収集，分析結果フィードバック）

情報処理推進機構（ＩＰＡ）が経済産業省の支援を受けて，２００４年１０月に設立した．日
本のソフトウェア分野における競争力強化を目
的に，産学官が連携して解決策を見出すのが狙い．
具体的には，エンタープライズ系ソフトウェア開発力強化，組み込みソフトウェア開発力強化，先進ソフトウェア開発プロジェクトの３つを柱に活動を展開している．

23
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２００５／９／１２23

連携３：１０００プロジェクト
定量データの分析

業界全体での連携
ＥＰＭのオープンソース化

１０００プロジェクト
定量データの分析（ＳＥＣからの委託研究）

マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析（ＳＥＣとの共同研究）

Data-driven

Goal-driven

実プロジェクトでのＥＰＭ適用，データ分析（日立ＧＰ，三菱ＳＳとの共同研究）

企業単位での連携

工数，信頼性，生産性

プロジェクト特性値

協調フィルタリングによる予測

規模（ＦＰ，ＬＯＣ）
工期
プロジェクト種別
開発プラットフォーム
開発言語
外注率
要求仕様の明確さ
スキルレベル．．．

類似度計算

プロジェクト間類似度

変数選択

多次元尺度構成法
プロジェクト分類（×１０００プロジェクト）

グループ毎の特徴分析（例：外注率が高く要求仕様が不明確）
類似関係グラフユークリッド距離モデル

独立行政法人 情報処理推進機構 ソフトウェア・エンジニアリング・センター監修，ソフトウェア開発
データ白書2005 -IT企業1000プロジェクトの定量データを徹底分析-，日経ＢＰ社 （2005）．
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２００５／９／１２2424連携４：ＥＰＭのオープンソース化
http://www.empirical.jp/research/epm.html

業界全体での連携
ＥＰＭのオープンソース化

１０００プロジェクト
定量データの分析（ＳＥＣからの委託研究）

マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析（ＳＥＣとの共同研究）

Data-driven

Goal-driven

実プロジェクトでのＥＰＭ適用，データ分析（日立ＧＰ，三菱ＳＳとの共同研究）

企業単位での連携

z Common

Public License（ Ｃ Ｐ Ｌ ） に 特 約 条 項 を 付 し た
Empirical Project Monitor License（ＥＰＭＬ）を作成した．
z 使用者は，ＣＰＬかＥＰＭＬのいずれかを選択する．
2005/8 ＥＰＭ0.92β英語版オープンソース化
2005/6 ＥＰＭ0.92β日本語版オープンソース化

2004/12 ＥＰＭ0.92α版リリース

2004/5 ＥＰＭ0.91α版リリース

ＣＰＬ
米IBMが，IBM Public Licenseをベースに作成したライセンス規定．CPLのソースコードと独自開発のソースコードを組み合わせたソフトを作成して，そのソフトのオブジェクトコードを頒布する場合，CPLのソースコードの部分だけを公開すればよい．
ＥＰＭＬ特約条項
ＥＰＭを利用してソフトウェアを開発する共同研究プロジェクトなど
で，プロジェクトメンバーにＥＰＭへの変更や追加部分のソースコード（改変コード）を頒布する場合，また，改変コードを作成した個人が、雇用主である法人または個人にかかる改変コードを頒布する
場合には，改変コードを公開したり，頒布先に交付したりする必要はない．
・・・

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業界全体での連携
ＥＰＭのオープンソース化

Ｌｅｓｓｏｎｓ Ｌｅａｒｎｅｄ

１０００プロジェクト
定量データの分析（ＳＥＣからの委託研究）マルチベンダー開発でのＥＰＭ適用，データ分析（ＳＥＣとの共同研究）

Data-driven

Goal-driven

実プロジェクトでのＥＰＭ適用，データ分析（日立ＧＰ，三菱ＳＳとの共同研究）

企業単位での連携

z 開発コストに比べ，ＥＰＭによるデータ収集コストは小さい．
z

従来は開発コストの１０〜２０％にも達した．

z データ分析コストの大幅減少．
z

適用事例が増えれば，より組織的な「分析作業プロセスの再利用」が期待される．

z 分析への具体的ニーズの明確化．
z

例：「プログラムモジュール別分析や異常値管理が必要である．」

z 収集データと分析結果のみによる現状把握や異常検知．
z

対象プロジェクトの知識や経験のないポスドクでも，ソフトウェア構造上の特異点や開発作業の変調を指摘することができた．
26

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２００５／９／１２26

産学連携の将来像
大学企業
ベンチャー
キャピタル

出資
（資金，知財，…）有限責任事業組合（LLP），有限責任会社（LLC）等

普及セミナー，シンポ
ジウム開催

人材育成
技術解説書刊行
コースウェア開発
資格認定制度化

研究費獲得

個人

本研究開発の成果活用
データ自動収集システムEPMの商品化
EPMの保守・機能追加
分析技術に基づくコンサルティング
政府調達等におけるソフト評価基準の策定
ソフト開発組織や基幹システムの査定

受託研究
共同研究
競争的資金

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２００５／９／１２

27

まとめにかえてz 産学連携がもたらすものz

安心・安全な社会の実現
故障しない基幹システムの実現
z ソフトウェアトレーサビリティの確立
z バグをなくすことで，コンピュータウィルスの９０％をシャットアウト
zz

より高度な人材
組織横断的開発管理者
z ソフトウェアアナリスト
z28
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Point Of Development （開発時点管理）z ＰＯＳシステム（販売時点管理）の概念（の一部）をソフトウェ

ア開発に導入する．
開発作業（のある基本単位）を実施するごとに作業情報を記録し，その集計結果を，プロジェクト管理や組織運営に利用する．
z 緻密な開発管理ができるようになるだけでなく，プロジェクトや組織の間で開発状況を比較したり，組織や社会が持つ他のデータと連携した分析・活用が可能となる．
z29
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２００５／９／１２29

経団連からの提言
z 大学・大学院在学中に，習得すべき最低限のＩＴ知識・スキ

ルz

品質、コスト、工程、リスクなどシステム開発の管理技術の基礎知識を持ち，その重要性，必要性を理解し，説明できる．

z 更に高度な人材に対しては，z

実践的なプロジェクト・マネージメント知識・スキルを持ち，小規模のプロジェクト・マネージメントができる．
（社）日本経済団体連合会： 産学官連携による高度な情報通信人材の育成強化に向けて ，2005年6月21日．

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２００５／９／１２30

ＥＡＳＥファクトデータ（2005年6月時点）
ＥＡＳＥプロジェクトホームページ
http://www.empirical.jp/e-Society基盤ソフトウェアの総合開発 中
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31

ＥＰＭ適用企業数（共同研究契約締結企業数）
z ＥＰＭ適用完了，データ分析中：２社
z

日立公共システムエンジニアリング，三菱スペース・ソフトウエア

z ＥＰＭ適用中：７社
z

トヨタ自動車，デンソー，日本電気，日立製作所，富士通，松下電器産業，ＮＴＴデータ

z ＥＰＭ適用準備中：４社
z

住商情報システム，日立システムアンドサービス，
川鉄情報システム，横河電気

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学術的成果（１）z 研究論文z93編

内訳：学術論文誌掲載論文 29編，査読つき国際会議発表 64編
z

ポスドクと企業出向者による共著論文掲載zz

大平雅雄，横森励士，阪井誠，岩村聡，小野英治，新海平，横川智教，“ソフトウェア開発プロジェクトのリアルタイム管理を目的とした支援システ
ム ，電子情報通信学会論文誌D-I，Vol.J88-D-I，No.2，pp.228-239,
Feb. 2005．

ソフトウェア工学分野で最も権威のある学術論文誌への論文掲載
z

K. Inoue, R. Yokomori, T. Yamamoto, M. Matsushita, S. Kusumoto:“Ranking Significance of Software Components Based on Use
Relations,” IEEE Transactions on Software Engineering, Vol.31, No.3,
pp.213-225, Mar. 2005.

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学術的成果（２）z 研究論文（つづき）
z

産学連携論文特集号への論文掲載zz

角田雅照，大杉直樹，門田暁人，松本健一， 協調フィルタリングを用いたソフトウェア開発工数予測方法 ，情報処理学会論文誌，Vol.46，No.5，
pp.1155-1164，May 2005．

社会人学生論文特集号への論文掲載z田中康，飯田元，松本健一，“成果物間の関連に着目した開発プロセスのモデルPReP ，情報処理学会論文誌，Vol.46，No.5，pp.1233-1245，
May 2005．

z 知的所有権

３件

z 受賞

８件
z 研究発表 ２５件
z 講演 １９件 （国際シンポジウムなどでの招待講演 ７件）
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メディアへの情報発信
z 雑誌掲載z

特別対談：ソフトウェア・エンジニアリングが日本のＩＴ産業を変える ，コンピュートピア，2005年6月号．

z 新聞報道z９件

５件

ソフト開発：定量化し工程管理 ，日刊工業新聞，平成15年11月14日朝刊．

z ウェブ記事への掲載
z

２件

有賀貞一のやぶにらみシステム論，Vol.131， 文部科学省「EASE」
vs.経産省「SEC」”，月間ソリューションIT，１月号．
http://www3.ric.co.jp/sol/contents/sol_0401/yabu04_01.html．

z 学術著書での引用

１件
z 学術書（和訳本）監修 １件
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２００５／９／１２3535

産業界への情報発信
z ウェブサイト開設
z

訪問者数のべ80,865名，ページ閲覧数のべ266,238ページ．

z ＥＡＳＥ国際フォーラム開催
z

2003年11月，会場：東京国際交流館，参加者約410名．

z エンピリカルソフトウェア工学研究会開催
z

年5回，会場：東京・キャンパス・イノベーション・センター，参加者各回約50名．

z ツール出展z

関西オープンソース2004，来場者数約2000名．

z 技術指導z

会場：大阪・千里 エンピリカルソフトウェア工学ラボ，計8回．

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