Systems Engineering Research Association

システムズエンジニアリング
におけるモデルの役割
2019年10月28日
一般社団法人システムズエンジニアリング研究会
代表理事 内田功志

はじめにnシステムズエンジニアリングに関する考え方
は自動車業界を中心に普及しつつある
nMBSE（モデルベースシステムズエンジニアリング）に関しても、少しずつ認知され始め、導入を進めている組織も増えてきた
n実際にはモデルに関して、敷居が高くMBSEに踏み切れない組織もある
nしかし、モデルに関するメリットは絶大で、使うことによる優位性は見逃せない
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システムズエンジニアリングとはnシステムの実現を成功させることができる複数の専門分野にまたがるアプローチおよび手段である

ドキュメントベース

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MBSEとはn モデルベースシステムズエンジニアリング（MBSE）は、SystemDevelopment Life Cycle（SDLC）を通じてシステムズエンジニアリング活動に厳しいビジュアルモデリング原則とベストプラクティスを適用することを強調したシステムズエンジニアリングのパラダイムであるモデルベース

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本日のテーマnMBSEの現状について
nMBSEの問題点
nモデルの役割

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MBSEの現状について

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適用範囲
n自動車
n航空宇宙・防衛nスマートエネルギーシステム
n鉄道
nロボット
n製造業
nその他

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特徴
n システムズエンジニアリングは、複雑性および変化をマネジメントするための効果的な方法
n 適しているシステム
u大規模システム
u複雑なシステム
u複数のシステム連携

n 適さないシステム
u小規模システムu単純なシステムu連携しないシステム
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Systems Engineering Research Association8SEの必要性（1）

ライフサイクルコストの時間に対する累積パーセンテージ

n 製品、サービス、および社会において複雑さと変化の両方が増大し続けているため、新しいシステムに関連するリスクの低減または複雑なシステ
ムへの変更は、システムズエンジニアの主な目的であり続ける
コミットされたコスト

スト
コのめ
るた
す対処に
欠陥

廃棄までの運用
テスト

開発
設計
コンセプト

時間
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SEの必要性（2）nnn技術の開発が過去100年間で加速した
前世紀のこの製品サンプルでは、25％の市場浸透率を達成するのに要した時間が約50から12年未満に短縮された
平均して、プロトタイプから25％の市場浸透率までの開発は44年から17年になる

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SEのROI

コストの計画に対する実績

スケジュールの計画に対する実績

n 全体のSEの取組みをコスト（最高値）とスケジュール（最低値）と比較する
n 両グラフは、SEの取組みが、相互関係において80%の高さで、プログラムの成功に関し、定量化された効果があることを示しているn 実際には、ほんの7%（一般にSE努力のうちの最適なレベルの約半分）のSEの取組みでも、プログラムが動作することを示した
n プログラムコストの8%から19%のSEの取組みが最適であるSEの取組みに相当するプログラムコストの割合

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SEの取組みに相当するプログラムコストの割合

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MBSEの問題点

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Systems Engineering Research Association12パイロットプロジェクトの問題
n 小規模システムのパイロットプロジェクトは意味がない
u小規模システムのMBSE適用は手間がかかるだけで効果は期待できない
u既存の開発手法で問題なく開発できるシステムをMBSEを適用すると、余計な時間と労力がかかってしまう
uつまり、小規模システムでMBSEを評価すると最悪な値になる可能性がある

n パイロットプロジェクトでも大規模複雑なシステムをターゲットにすると、それなりの効果が期待できる
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部品開発の問題
n大規模システムや複雑なシステムの部品（一部分）の開発を行う場合、部品が担う構造と振る舞いを明確にして、全体のシナリオに適合する必要がある
n部品が担うシナリオを切り出して、何をすべきかを明確にする必要がある
n部品が担うシナリオが明確になれば、それ以降の作業はそれほど変わらない
n部品に対してユースケースを検討することはあまり勧められない
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人材不足の問題
nMBSEを使いこなせる人材が圧倒的に不足している
n実際に使いこなせるようになるのには1〜2年程度かかることが足かせになっている
nハンズオンのセミナーでは全体の流れや方法論は理解できても、修得までは程遠い
nシステムズエンジニアリングは理解できても、モデルを使うと敷居はいっきに高くなる
nしかし、王道はない
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失敗の恐れn経験者が０でMBSEを実践すると、失敗する可能性は95%以上になる
uMBSEで失敗すると、損失は計り知れない

nUMLの失敗は繰り返さない
uコンサルティングだけでは遅々として進まない
u全員が使いこなせなくても良い
u実際のプロジェクトでサンプルを示す必要がある
u資格制度の充実を図る必要がある

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16モデルの役割

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システムズエンジニアリングのプロセス
ISO/IEC15288：2015
テクニカルプロセス

テクニカル管理プロセス

合意プロセス組織のプロジェクトイ
ネーブリングプロセス

ビジネスまたはミッション分析プロセス

統合プロセスプロジェクト計画
プロセス

取得プロセスライフサイクルモデル
管理プロセス

利害関係者ニーズ＆要求定義プロセス

検証プロセスプロジェクト評価＆制
御プロセス

供給プロセス

インフラストラクチャ管
理プロセス

システム要求定義プロセス

移行プロセス

意思決定管理プロセスポートフォリオ管理
プロセス

アーキテクチャ定義プ
ロセス

妥当性確認プロセス

リスク管理プロセス

リソース管理プロセス

設計定義プロセス

運用プロセス

構成管理プロセス

品質管理プロセス

システム分析
プロセス

保守プロセス

情報管理プロセス

ナレッジ管理プロセス

実装プロセス

廃棄プロセス

測定プロセス

品質保証プロセス

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MBSEのプロセス
n システムのプロセスをV字モデルにしたものが以下である
ISO/IEC15288︓2015準拠

ビジネス分析

運⽤

利害関係者ニーズ（システム要求定義)）

妥当性確認（システムテスト）

統合〜検証（結合テスト）アーキテクチャ定義

設計定義

単体テスト
実装

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Systems Engineering Research Association19欠陥発見時のコスト
ビジネス分析
利害関係者
ニーズ～システム要求定義¥手頃な価値＝欠陥の早期発見

アーキテク
チャ定義

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妥当性確認（システムテスト）

統合～検証（結合テスト）

設計定義¥¥運用¥¥¥¥¥¥¥

単体テスト
実装

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SysMLとはn System Modeling Languageの略で、システム開発のためのOMG主催の世界統一規格であり、現在はSysML1.3が標準となっている
u本テキストはSysML1.3に準拠する

n 要求を明確に定義し、分析し、さらに設計へ、そしてハードウェアとソフトウェアへと分割する
uSysMLはそれらのモデルを表現する道具であるn OOSEM（Object Oriented Systems Engineering
Modeling：INCOSE）、Harmony for SE(IBM社)などのシステムズエンジニアリング手法で使用することができる
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SysML図式の分類
ユースケース図
振る舞い図

シーケンス図アクティビティ図SysML
ダイアグラム

要求図

ステートマシン図
パッケージ図ブロック定義図

構造図
UML2.xのものをそのまま使用

内部ブロック図UML2.xのものを修正して使用
UML2.xにないものを新規追加Copyright © 2019 SERA, All Rights Reserved

パラメトリック図
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なぜSysMLなのか！？
n 自分ひとりでアイディアを形にするなら自分だけが分かれば良い！

n アイディアを共有するならn UMLやSimulinkではダメか？

皆が分からなければダメ！

u UMLはソフトウェアのためのモデリング言語でシステムには向かない
u Simulinkは制御のためのモデリングツールなのでシステムには向かな
いCopyright © 2019 SERA, All Rights Reserved

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利害関係者の要求を明確にn利害関係者が何を求めれいるかを要求図を使用して、階層化することで明確にする

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システムの要求を明確に
n利害関係者の要求からシステムの要求へトレーサビリティを損なわないように移行する

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システム要求のシナリオ
nユースケースの振る舞いをユースケース単位でシナリオとして定義する

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システムを明確に：振る舞いnシナリオからシステムの振る舞いを明確にする

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システムを明確に：構成
nシステムの振る舞いからどのようなサブシステムが必要かを明確にする

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システムを明確に：構造nシステムの振る舞いと構成からシステムの内部構造を明確にする

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サブシステムを明確に：振る舞いnシステムの振る舞いからサブシステムの振る舞いを明確にする

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サブシステムを明確に：構成nサブシステムの振る舞いからサブシステムの構成を明確にする

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サブシステムを明確に：構造nサブシステムの振る舞いと構成からサブシス
テムの構造を明確にする

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コンポーネントを明確に
nサブシステムからコンポーネントの詳細を明確にする

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MBSEがなければ要求Y

要求X

システム

要求Z

要求とトレースが取れないミステリーゾーン
要求変更に耐えられない

ハードA1

ハードA2

ハードA3

ソフトB1

ソフトB2
ソフトC1

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ソフトC2

ソフトB3

ソフトC3

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MBSEのメリット
n 複雑なシステムの開発が可能
u複雑なシステムも段階的に分割して扱うため、混乱なく開発を進めることができる

n 抽象度の高いモデルで検討することができる
uシステム全体を見渡すことができる
u関係者間の意思疎通が容易にできる
u今まで気付かなかったアイディアが生まれる
u全体最適のための新しい概念を検討できる

n フロントローディング開発
u不具合の早期発見が可能
u手戻りを防ぐことができる

n モデルによるトレーサビリティの確保
u要求の変更に容易に対応できる
u開発根拠の喪失を防ぐ
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まとめ

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おわりに
nMBSEはモデルを使用することでトレーサビリティをより厳密にできる
nMBSEは利害関係者の要求をもとにソフトウェ
アやハードウェアにハンドオフできる
n段階的に詳細化するので、どんなに複雑なシステムでも表現することができる

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MBSEの実践方法（MBSEハンドブック第2版解説）
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ご清聴ありがとうございました

MBSEで悩んだら
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http://www.sera.or.jp/
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