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講演資料ダウンロード - IPA 独立行政法人 情報処理推進機構
SMAのモデルベース開発に関する活動について 組込みスキルマネージメント協会(SMA) 理事長 東海大学専門職大学院 組込み技術研究科 教授 大原 茂之 2012年8月24日 一般社団法人 組込みスキルマネージメント協会 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 1 １．一般社団法人組込みスキルマネジメント協会（ＳＭＡ）について 背景 経済産業省およびＩＰＡ／ＳＥＣにおいて進められた組込みスキル標準（ＥＴＳＳ）の 体系がほぼ確立 民間主体で企業現場に合った人材育成を促進する段階 民間の活動拠点として本協会を設置 設立年月日 2009年7月29日 住所 東京都品川区西五反田1-18-9 五反田NTビル７階 URL http://www.skill.or.jp/ 2012/8/29 © 2011 Skills Management Association. page 2 SMA会員 正会員（25社） 東芝ソリューション株式会社 dSPACE Japan株式会社 株式会社ニコンイメージングシステムズ アヴァシス株式会社 株式会社イーソルエンベックス ガートナージャパン株式会社 キャッツ株式会社 横河ディジタルコンピュータ株式会社 株式会社豆蔵 東芝情報システム株式会社 オリンパスソフトウェアテクノロジー株式会社 株式会社デンソー 電子プラットフォーム開発部 株式会社CIJ 通信・組込ビジネス事業部 株式会社富士通コンピュータテクノロジーズ トヨタテクニカルディベロップメント株式会社 株式会社ベリサーブ 住友電気工業株式会社 株式会社沖縄ソフトウェアセンター 株式会社スマートエナジー研究所 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 技術本部 株式会社MCOR サイバネットシステム株式会社 モデルベース開発推進事業部 株式会社OTSL オムロンソフトウェア株式会社 インダストリアルシステム事業部 株式会社豊田自動織機 コーポレートセンター ECU開発推進プロジェクト 運営会員（2社） 株式会社ガイア・システム・ソリューション 株式会社フォー・リンク・システムズ 2012/8/29 © 2011 Skills Management Association. page 3 SMA賛助会員・連携団体 賛助会員（22団体） 神戸情報大学院大学 情報技術研究科 田村研究室 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 特定非営利活動法人 九州組込みソフトウェアコンソーシアム 国立大学法人名古屋大学 大学院情報科学研究科 附属組込みシステム研究センター 特定非営利活動法人 組込みソフトウェア管理者・技術者育成研究会 北陸経済連合会 イノベーション推進事業部 福岡市 経済振興局 新産業学術振興課 大分県商工労働部 情報政策課 財団法人 にいがた産業創造機構 学校法人 麻生塾 麻生情報ビジネス専門学校 特定非営利活動法人 TOPPERSプロジェクト 大分県立工科短期大学校 産業技術大学院大学 新潟市 経済・国際部 企業立地・ポートセールス課 一般社団法人 IT検証産業協会 東海大学 専門職大学院 組込み技術研究科 一般社団法人 組込みシステム技術協会 高専版組込みスキル標準プロジェクト 国立大学法人静岡大学 情報学部 組込みシステムアーキテクト研究所 国立大学法人岡山大学工学部 電気通信系学科 セキュア無線方式学研究室 一般社団法人 TERAS 特定非営利活動法人 ITジュニア育成交流協会 連携団体（4団体） 2012/8/29 社団法人 私立大学情報教育協会 (JUCE) モバイルコンピューティング推進コンソーシアム (MCPC) Object Management Group, Inc. (OMG) 福岡スマートハウスコンソーシアム © 2011 Skills Management Association. page 4 SMAの部会活動 モデルベース設計検証技術部会 1. 2. モデルベース開発の実例の収集と分析を介して、モデルベース開発の構造化とモデル 開発技術の本質を追及 モデルベース開発技術者に要求されるスキル分布と育成手法の開発 モデルベース技術者研修環境研究会 1. 2. モデルベース技術者のスキルレベル向上のための理想的な研修環境を研究 研究成果に基づき、会員企業にとって有効となる研修環境と研修を提供 ETSS導入推進部会 1. 2. ETSSを導入・運営する際に発生する課題の収集と分析 上記課題の解決策の導出と共有 スキルの形式的評価手法開発部会 1. 2. 2012/8/29 スキルを形式的に評価する方法の策定（スキル評価の客観性の追及） 実際に計測したスキル分布と、形式的評価によるスキル分布の相関関係の検証 © 2011 Skills Management Association. page 5 ２．組込みスキル標準ＥＴＳＳについて 技術 目的（要求）に対する結果を、経済的に見合うように実現する再現可能な工程 （要求そのものは、製品の機能、開発工程、データ処理工程など様々） 経済的、再現可能、工程から導出される特性 経済的 ⇒ 機能の最適化、開発・製造・流通などのコスト低減 再現可能 ⇒ 形式化、機械化、再現精度の向上 工程 ⇒ 入力（要求）に対する出力（結果）を実現するまでの手順 技術の方向 ⇒ 革新的（組織的効率化を目指すため） スキル 与えられた技術を目的の実現に向けて活用する個人の作業能力 与えられた技術、個人の作業能力から導出される特性 与えられた技術 ⇒ 習熟するに従い、工程の再現性と品質が向上 作業能力 ⇒ 目的実現に向けて個人の能力を活用する期待値 個人 ⇒ 他の人への伝達は困難 スキルの方向 ⇒ 保守的（個人の価値増大を目指すため） 2012/8/29 © 2011 Skills Management Association. page 6 スキル育成が競争力強化につながる ＜料理を例に＞ 知識創造（スキルレベル４）による新たな領域の創造 現行知識の枠を超えた競争力確保の戦略のために！ 新たなレシピの創造、新たな道具の提案 など新しい知識体系を創造できる能力が必要 この領域の競争力： 知識（道具など）を 固定化した領域 食材、調理道具、レシピなど に関する知識が必要 2012/8/29 食材の品質向上 道具の機能保持 レシピの改善・改良 料理人のスキル向上に依存！ 知識を使いこなす 能力（腕）が必要 © 2011 Skills Management Association. page 7 組込みスキル標準（ETSS） ＜目的を達成するスキルを分布として可視化するフレームワーク＞ 対象システムを実現する手段 （技術・知識項目） 技術 項目１ 技術要素 第 1 階層 第 2 階層 第 3 階層 最下層の技術項目ごとに 人材のスキルレベルを計測・記入 レベル１ レベル 2 レベル 3 初級 中級 上級 レベル 4 最上級 技術項目１１ 技術項目１ｐ 技術開発技術 項目２ 対象システム 技術項目２１ 技術 項目３ 管理技術 目的を実現する ための手段としての 技術・知識・道具 技術項目２ｑ などを 階層的に体系化 手段ごとに スキルを計測 従って、スキルは 分布となる 技術項目３１ 技術項目３ｒ 2012/8/29 © 2011 Skills Management Association. page 8 日本の伝統に基づいたETSSのスキルレベルの定義 守破離：武芸など日本の伝統的な人材育成におけるレベル分け この伝統を踏襲し、ETSSでは実績（過去）を追求するのではなく、未来へ向かう期待値 として技術とスキルのセットを評価（エビデンスとしては実績も一つの要素） 離 レベル４（最上級）：新たな知識（技術）を開発できる 異なる次元へ 破 レベル３（上級）：作業を分析し改善・改良できる （既定の工程で想定外の事象が起きても対応できる） レベル２（中級）：自律的に作業を遂行できる （既定の工程にそって行動できる） 守 レベル１（初級）：支援のもとに作業を遂行できる （一人では既定の工程にそって行動できない） 2012/8/29 © 2011 Skills Management Association. page 9 ３．SMAによるモデルベース設計検証技術者育成に向けて モデルベースによる技術の明確化 モデルベース設計検証スキルのレベル測定基準 ETSSフレームワークの右側（各技術に対して求めるスキルの定義） 上記成果物のSMA会員企業への提供 2012/8/29 ETSSフレームワークの左側（技術・知識）の整備 モデルベース設計検証技術者育成の研修カリキュラム、研修環境の開発 研修カリキュラム、研修環境を使いこなす指導者の育成 SMA会員による一般企業への研修事業の支援 © 2012 Skills Management Association. page 10 ３．１ モデルベース設計検証技術部会について 部会主査 有馬 仁志（dSPACE Japan 株式会社） モデルベース設計検証技術部会活動の目的 モデルベース設計検証技術者に必要なスキルを定義し、スキルを測定可能な 手法を開発する 活動成果の目標 1. モデルベース開発で必要な設計と検証のスキルを定義 コードベース開発技術者と異なる要求スキルと、特定の手法に依存しない応用ドメイ ン毎に共通的なスキルに着目する。 2. モデルベース開発スキル獲得に必要なガイドの作成 標準ドキュメントや基本ツール、教材などとスキルとの関係 3. モデルベース開発スキルのアセスメント手法 評価手法の確立 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 11 活動実績 2010年度 部会メンバー関連分野におけるモデルベース開発の状況調査 IPA/SEC モデルベース開発技術者スキル検討WGとの連携 IPAスキル体系化調査のレビュー 2011年度 スキル基準の定義方法の議論（ドメイン非依存・依存） モデリング工程の定義・理解 モデリング工程ごとのスキルの定義・議論 部会メンバー各社の現行のMBD関連教育の調査 部会への期待値の確認 スキル定義から教育へ導く方法論の議論 2012年度 分科会によるスキル定義とスキルマップの方向付け 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 12 IPA/SECとSMAが共有する「モデリング」と「モデル」の定義 モデリングの定義 対象とするシステムのモデリング（以下、モデリング）とは、 定義したいシステムの特性を抽象化（一般化）し、その抽象化した特性を あらかじめ機能が定義されている有限個の要素の間の関係として記述す る工程（プロセス）のことである。 モデルの定義 モデリングによって得られた結果を対象システムのモデル（以下、モデ ル）という。 ※注意： 上記定義は本WGにて、モデルベース開発技術者のスキルを検討する上 での定義であり、今後の活動の中で改訂していくものである。 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 13 IPAモデルベース開発技術者スキル検討WGとの連携による結果 モデリング（モデルを作成する） モデルを活用する MILS 検証できる 表現（出力）できる 再構築できる 要求事項 入力 分解・分析できる 既存の モデル 抽象化できる 現実世界 の事象 RCP HILS 出力 モデル ソースコード 自動コード生成 性能評価 ・・・・・ ・・・・・ このブロックは、目的とするゴールに達するまで、 繰り返しスパイラルに機能させる単位 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 14 部会メンバー関連分野におけるMBD適用状況 各分野の適用状況 状態遷移表はどの分野でも使用されている 業界間での用語の意味の違いが散見される（例：連続系・離散系） 仕様定義・アーキテクチャ設計へのUMLの適用 自動車業界ではモデル＋シミュレーション検証が普及 事業分野 ツール 状態遷移表 SysML/UML (Rhapsody etc.) 1．AV機器 （TV、DVD、デジタルカメラ、オーディオ機器等） 2．家電機器 （電子レンジ、炊飯器、エアコン、洗濯機、冷蔵庫等） エコキュート 3．個人用情報機器 （PDA、電子手帳、GPS、カーナビ等） 5．コンピュータ周辺機器／OA機器 （プリンタ、複写機／複合機、ストレージ機器等） 7．民生用通信端末機器 （固定電話機、携帯電話端末等） 9．運輸機器／建設機器 （自動車、船舶、飛行機、オートバイ、ブルドーザ／ショベル機等） 11．設備機器 （エレベータ／エスカレータ、照明機器、空調機器等）ソーラーパネル ○ △ ○ △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○JMAAB ○ △ △ ○ ： 適用モデル △ ： 適用可能性モデル 赤字：部会メンバー対象ドメイン 2012/8/29 MATLAB/Simulink △ △ © 2012 Skills Management Association. page 15 MBD技術者のスキル定義 ETSSのスキルカテゴリー 技術要素：組み込みシステムの機能を実現する技術 開発技術：技術要素を実装するための開発上必要な技術 MBD技術者のスキルカテゴリーの留意点 開発技術は共通技能とする（教育にフォーカス） 開発技術の第1階層は要求工程、設計工程の2つ 対象とするMBDエンジニアの絞り込み グループ１： 情報系エンジニア グループ２： 制御システム設計エンジニア 実装モデル設計エンジニア 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 16 スキルマップ例（イメージ） 第1階層 要求分析 第2階層 安全要 求分析 シナリオ 第3階層 職種 機能モ デル設 計エン ジニア 実装モ デル設 計エン ジニア 2012/8/29 レ ベ ル タ イ ミ グ チ ャ ー ト 状 態 遷 移 モデル詳細設計・検査 分 析 ツ リ ー F T A F M E A Simulinkモデル言語・ツール モデル設計技法 MILS 検査 Sim ulink の操 作法 モデ ルの コン フィ グレ ーシ ョン 信号 ・パ ラメ ータ 設定 標 準 ブ 的 ロ ッ ク 特 殊 ブ ロ ッ ク 固 定 小 数 点 標準 機能 モデ ルの 作成 関 数 化 、 構 造 化 モデ リン グガ イド ライ ン カ バ レ ッ ジ 検 査 機 能 検 査 1 1 1 1 1 - 1 1 - 1 - 1 補助 1 2 受援 2 1 1 2 2 2 1 - 1 1 1 2 1 3 独力 2 1 2 2 2 2 2 - 2 2 1 2 2 4 完結 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 5 改善 3 3 2 3 3 3 3 2 3 2 3 3 2 6 拡大 4 4 3 3 3 3 3 2 3 3 3 4 3 7 革新 4 4 4 4 4 4 4 2 4 3 4 4 3 1 補助 - - 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 - 2 受援 - - 2 2 2 2 2 - 2 1 2 1 - 3 独力 - - 3 3 3 3 3 2 3 2 3 1 - 4 完結 1 1 4 4 4 4 4 3 4 3 4 1 1 5 改善 2 2 4 4 4 4 4 3 4 3 4 2 2 6 拡大 3 3 4 4 4 4 4 3 4 4 4 2 3 7 革新 3 3 4 4 4 4 4 3 4 4 4 2 3 © 2012 Skills Management Association. page 17 ３．２ モデルベース技術者研修環境研究会について 部会主査 石井 忠俊（東芝ソリューション 株式会社） モデルベース技術者研修環境研究会の目的 モデルベース技術者を育成するカリキュラムと実習環境を開発し、研修を 提供できる環境を実現（成果は研究会会員のみ無償で流通） 活動成果の目標 1. ツールに依存しない研修環境の開発 モデルベース技術者が習得すべき基礎知識を提供 ツールを使った実践スキルの研修環境の事例を提供 モデルの設計・検証、モデルによる実証を重視した研修環境を開発 2. 研修環境の拡張の枠組みを準備 新規対象範囲に適用するための仕組みを提供 受講企業に対応した研修のカスタマイズの仕組みを提供 環境のカスタマイズに対応する仕組みの提供 3. 会員や研修実施者のためのプロモーション SMA提供のモデルベース技術者向けETSSと連携 研修実施者への研修環境の有償提供 研修受講者への研修マップの展開 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 18 研修に向けて導き出したV字の意味づけとツールの関係 ＜研修カリキュラムに反映＞ 仮説が正しいことを実証 仮説をもとにモデルを作り設計と検証 理論モデルの設計 機能モデルの設計 制御モデル＋制御対象モデル (MILS) 制御対象モデル Simulink® 左側におけるモデルの誤差や検証漏れを右側で確認 制御＋制御対象 実装HW/SW ECU 機能検証 Simulink® 実機試験 ロボット 実装モデルの設計 制御対象モデルの誤差 を考慮した設計 プロトコルの設計 制御モデル＋制御対象（SILS） プロトタイプ SW シミュレータ ターゲットデバイスの性能を考慮した設計 デバイスドライバの設計 ロボット 制御＋制御対象モデル(HILS) 機能検証 転送データ量検証 性能検証 実装HW/SW ECU HILS用 シミュレータ • 実機試験のコスト削減 • 故障試験など実機で は難しい試験 制御＋PUモデル＋制御モデル(PILS) 実装SW ISS 実装HW RTL Sim 制御対象モデル Simulink® 実装が正しいことを仮説を元に検証 性能検証 検証網羅性確認 MILS ：Model in the Loop Simulation SILS ：Software in the Loop Simulation PILS ：Processor in the Loop Simulation HILS : Hardware in the Loop Simulation ISS ：Instruction Set Simulator ECU ：Electronic Control Unit MATLAB/Simulink は、The Mathworks, Inc.の登録商標です。 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 19 教材の構想 ►狙い その１ ： モデルベース開発の全体像を俯瞰する ►狙い その２ ： どのステップでも設計と検証を常に意識する ►狙い その３ ： 基礎知識と実践スキルの違いを意識する 教材（第一階層） 基礎知識 ： 習得すべき基礎知識の研修環境 ツールに依存しない実習環境を目指す 教材（第二階層） 実践スキル ： ツールを使った実践スキルの研修環境 研究会では研修環境の構築事例となる ツール環境の選定を目指す ►狙い その４ ： 会員企業によるカスタマイズを可能とする 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 20 教材（第一階層）のカリキュラム案 コース名 ： 基礎コース 実習時間 ： 1日間コース 実習モチーフ ： 全体像の把握に向いた簡単なモチーフ（モータで何かを動かす）を予定 カリキュラム ： 以下の表の通り 全５コマ（１コマは90分） 座学／ 実習 コース 種別 題目 概要 １コマ目 座学 共通 実習モチーフのデモと解説 実習モチーフの解説と実習モチーフ を制御するための各要素の解説 ２コマ目 座学 共通 制御の基礎 • 制御に必要な基礎知識 • 制御の基礎 ３コマ目 座学 共通 コントローラモデルと プラントモデル ４コマ目 実習 基礎 制御実習 ～ コマ数 ５コマ目 • 簡単なモチーフ（モータで何かを 動かす） • 誰でも使えるExcel®かModelica® を活用予定 • ５つのステップの体験 Excelは、米国 Microsoft Corporation の、米国、日本およびその他の国における登録商標または商標です。 Modelicaは、Modelica Associationの登録商標です。 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 21 教材（第二階層）のカリキュラム案 コース名 ： 実践コース 実習時間 ： ２日間コース 実習モチーフ ： 実践的なモチーフ（モータで何かを動かす）を予定 カリキュラム ： 以下の表の通り 全１０コマ（１コマは90分） 座学／ 実習 コース 種別 題目 概要 １コマ目 座学 共通 実習モチーフのデモと解説 実習モチーフの解説と実習モチーフ を制御するための各要素の解説 ２コマ目 座学 共通 制御の基礎 • 制御に必要な基礎知識 • 制御の基礎 ３コマ目 座学 共通 コントローラモデルと プラントモデル ４コマ目 実習 実践 制御実習 ～ コマ数 １０コマ目 2012/8/29 • 実践的なモチーフ（モータで何か を動かす） • 企業の最前線で使われる実際の ツールをチェーン化して使用 • ５つのステップを体験 © 2012 Skills Management Association. page 22 今後の活動予定 試行教材の開発 第一階層 ： 習得すべき基礎知識の研修環境 ツールに依存しない研修環境を目指す。 第二階層 ： 実践スキルの研修環境 ツールを使った研修環境の事例作成。（ツールも事例の位置づけで選ぶ） 会員による研修の試行実施 今秋実施 本格教材の開発と研修の実施 研修は今年度末～来年度始め当たりに開始 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 23 ご清聴ありがとうございました。 一般社団法人 組込みスキルマネージメント協会 2012/8/29 © 2012 Skills Management Association. page 24