Model Based Systems EngineeringWorkshop

SEC高信頼化技術セミナー
モデルベースシステムズエンジニアリング入門
～システムを考えるハンズオンワークショップ～
2014年8月25日（月）
Model Based Systems Engineering
Workshop
慶應義塾大学
システムデザイン・マネジメント研究科
© 2014 Keio SDM, All Rights Reserved.
【二次利用の際はご一報下さい】
Keio SDM MBSE Workishop
1
本日の演習のスコープ
• システムズエンジニアリングを構成する4つの
活動のうち、「システム設計」を演習。
1. システム設計
• 要件から要求分析、アーキテクチャ設計を実施し、下
位への要求を導出する活動
2. システムズエンジニアリング管理
• QCDを満たすために、各種活動の計画・実施・評価を
行う活動
3. 評価・解析
• エンジニアリング活動における解析および検証
(verification)・妥当性確認(validation)等の活動
4. インテグレーション
• 検証の終わったサブシステムを統合する活動
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2
本日の演習のスコープ
• システム設計の活動のうち、「要求分析」
「アーキテクチャ設計」の一部を演習。
IEEE1220 (p12)
Figure 4
Systems engineering
process (SEP)
午前講義p17
引用：IEEE1220 Systems engineering –
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Application
andSDM,
management
of the
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systems
engineering process
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3
Model Based Systems Engineering演習
のステップ
1.
2.
3.
4.
システムをコンテクストレベルで分析
システムの持つ機能の抽出
システムの物理要素を検討する
モデルでシステムをコミュニケーションする
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4
アイスブレイク
• 自己紹介をして、ユニークなチーム名を決め
る。
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Model Based Systems Engineering演習
• 2023年に2,023mのSDM Dubai Towerが完成
予定。最上階には7つ星ホテルのスイート
ルームが開業予定。
• 既存の概念に囚われない「自動昇降システ
ム」をモデルを使ったシステムズエンジニアリ
ングアプローチで設計する。
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自動昇降システムの要求
Req 0: 7つ星ホテルスイートの
宿泊客が快適に昇降する。
OMG SysML v1.3 Spec. p142
Req 2: 一度に複数
名が昇降する。
Req 1: 7つ星ホテルにふ
さわしい忘れられない体
験を提供する。
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Req 4: 国籍、年齢、ハン
ディキャップ有無、などを問
わず操作出来る。
Req 3: 国籍、年齢、ハン
ディキャップ有無、などを問
わず昇降が快適である。
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7
自動昇降システムのライフサイクル定義
今日はココに注目！
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1. システムをコンテクストレベルで分析
• シーケンス図の作成による、システムのユー
スケースの定義
– ユーザーと自動昇降システム（ユーザーインタ
フェース、運搬部などを含む）の相互作用を明確
化（設計）する。
– 自己作用も明確化する。
ユーザー
システム
相互作用
自己作用
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9
1. システムをコンテクストレベルで分析
OMG SysML v1.3 Spec. p117
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NoMagic社 MagicDrawを使ったSysML記述
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演習1 システムをコンテクストレベルで分析
• シーケンス図の作成による、システムのユー
スケースの定義
– ユーザーと自動昇降システム（ユーザーインタ
フェース、運搬部などを含む）の相互作用を明確
化（設計）する。
– 自己作用も明確化する。
ユーザー
システム
x階から上または下に行きたい
相互作用
x階に向かっている
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x階に向かえ
自己作用
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2. システムの持つ機能の抽出
• シーケンス図からシステムが持つ機能を抽出する
• 抽出した機能をアクティビティ図として記述する
– 抽出した機能に、必要な機能を追加しながらアクティビ
ティ図を記述する
– 機能を追加する事でシーケンス図に変化が起きるので
あれば修正・追記する
機能を抽出
アクティビティ図
機能１
ユーザー
システム
機能２
機能１
機能３
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機能２
機能A
機能３
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2. システムの持つ機能の抽出
• シーケンス図からシステムが持つ機能を抽出
する
−メッセージ（矢印）の始点
終点から機能を抽出。
ユーザーに呼び
出される機能
ユーザーに呼び
出し中である事
を伝える機能
目的階に移動
する機能
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【二次利用の際はご一報下さい】
ユーザーに移
動中である事を
伝える機能
Keio
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演習2-1 システムの持つ機能の抽出
• シーケンス図からシステムが持つ機能を抽出
する
−メッセージ（矢印）の始点終点から機能を抽出。
【例】
↓シーケンス図
ユーザーに呼び
出される機能
←ポストイット
ユーザーに呼び
出し中である事
を伝える機能
目的階に移動
する機能
ユーザーに移
動中である事を
伝える機能
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2. システムの持つ機能の抽出
• 抽出した機能をアクティビティ図として記述す
る
OMG SysML v1.3 Spec. p97,p98
オブジェクトノード
オブジェク
トノード
機能１
機能２
オブジェクトフロー
コントロールフロー
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機能A
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機能３
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演習2-2 システムの持つ機能の抽出
• 抽出した機能をアクティビティ図として記述する。
【例】
OMG SysML v1.3 Spec. p97,p98
ユーザー ユーザー
の移動目 の状態の
的の情報 情報
ユーザーに呼び
出される機能
ユーザー
の状態の
情報
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ユーザーに呼び
出し中である事
を伝える機能
システムの
状態情報
目的階に移動
する機能
Keio SDM MBSE Workishop
ユーザーに移動
中である事を伝
える機能
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3. システムの物理要素を検討する
• アクティビティ図として表されたシステムの機
能を議論しながら、物理要素を検討する
– スイムレーンの形で物理要素に機能を割り当て
る
– 物理要素は抽象度高め※
【注意】物理要素の抽象度レベルのばらつき
【注意】1つの機能が複数の物理要素に割り当てられてはならな
い
物理１
機能１
物理２
機能２
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物理３
機能A
機能３
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OMG SysML v1.3 Spec. p207
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3. システムの物理要素を検討する
• アクティビティ図として表されたシステムの機能を
議論しながら、物理要素を検討する
– スイムレーンの形で物理要素に機能を割り当てる
– 物理要素は抽象度高め※
スイムレーン
物理１
物理２
物理３
オブジェク
トノード
イニシャル・
ノード
機能１
機能２
オブジェクトフロー
アクティビティ・
ファイナル
機能A
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機能３
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注意点：物理要素の抽象度
高
【例】
心地よく自重を支える手段
心地よく自重を支えるモノ
心地よく自重をお尻で支えるモノ
座り心地の良い椅子
木製の椅子
北欧デザインの木製の椅子
低
IKEAのKAUSTBYアンティークステイン
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演習3 システムの物理要素を検討する
• アクティビティ図として表されたシステムの機能を
議論しながら、物理要素を検討する
– スイムレーンの形で物理要素に機能を割り当てる
– 物理要素は抽象度高め※
ユーザー・インプット
サブシステム
ユーザーの
移動目的の
情報
ユーザー・アウトプット
サブシステム
ビークル
サブシステム
ユーザーの
状態の情報
ユーザーに呼び
出される機能
ユーザーに呼び
出し中である事
を伝える機能
ユーザーの
状態の情報
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ユーザーに移動
中である事を伝
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Workishop
える機能
目的階に移動
する機能
システムの
状態情報
20
3. システムの物理要素を検討する
• 物理要素を構造ダイアグラムとして表す。
自動昇降システム
OMG SysML v1.3 Spec. p32
ユーザー・インプッ
トサブシステム
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ユーザー・アウトプット
サブシステム
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ビークル
サブシステム
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モデルでシステムをコミュニケーションする
• 2チーム間でシーケンス図、アクティビティ図
（スイムレーン付き）を交換する。
• 口頭での説明は一切なし。
• 他方のチームの設計から完成システムの運
用ステージ4コマ漫画を描く。
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演習4 モデルでシステムを
コミュニケーションする
• 4コマ漫画を使って設計したチームに運用
ステージを解説する。
• 設計したチームは設計時のイメージと合致
または相違点についてフィードバックする。
何が伝わったか？
何が伝わらなかったか？
モデルの有無の差はどうか？
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SysMLの4つの柱
構造
要求
ibd
req
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act
par
振る舞い
パラメトリック
・数式表現
・運動方程式
などの制約
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演習のまとめ
なぜModel Based Systems Engineeringか？
• 思考の可視化
– 「考える」を見える化して周囲を巻き込む
– 議論を【人→←人】から、【人→モデル←人】へ
• 思考の保存・再利用
– 先人、過去の自分、他人への/からの情報伝達を
効果的に
• 設計の“何故”を見える化（トレーサビリティ）
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引用文献
• NoMagic社Magic Draw
http://www.nomagic.com/products/magicdraw.html
• INCOSE Model Based Systems Engineering (MBSE)
http://www.omgwiki.org/MBSE/doku.php
• OMG SysML Specificaiton
http://www.omgsysml.org/#Specification
• Haskins,Cecilia and International Council on Systems
Engineering. Systems Engineering Handbook : A Guide for
Sytem Life Cycle Processes and Activities . Ver. 3.2, January
2010. ed.[Seattle, WA]: INCOSE, c2010., c2010.374 p.
• Friedenthal,Sanford, Moore,Alan, and Steiner,Rick. A Practical
Guide to SysML : The Systems Modeling Language
Amsterdam ; Boston: Morgan Kaufmann Object
Management Group/Elsevier, c2009.1
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