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複雑なIoTソフトウェアを効率よく開発運用保守するために必要なトレーサビリの確保に向けて

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鷲崎弘宜, "複雑なIoTソフトウェアを効率よく開発運用保守するために必要なトレーサビリの確保に向けて", NEDO TSC Foresight フォーラム, 東京, 招待講演, 2017年7月14日

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複雑なIoTソフトウェアを効率よく開発運用保守するために必要なトレーサビリの確保に向けて

  1. 1. 複雑なIoTソフトウェアを効率よく開 発運用保守するために必要なトレー サビリの確保に向けて 鷲崎 弘宜 早稲田大学 グローバルソフトウェアエンジニアリング研究所 Twitter: @Hiro_Washi washizaki@waseda.jp http://www.washi.cs.waseda.ac.jp/ 2017年7月14日 NEDO TSC Foresight フォーラム 講演 わしざき ひろのり
  2. 2. 目標や要求から実装まで辿れること = トレーサビリティ(追跡性)はなぜ必要? • 開発、保守・進化の命綱 • 辿れないと目標や要求・設計と実装の整合性を判断不可 – たいてい整合せず、検討したはずの品質や仕組みを消失 2 走破戦略 コース 終了条件 ロギング 難所攻略 走法 キャリブ レーション デバイス 外部環境UI 走破戦略 コース 終了条件 ロギング 難所攻略 走法 キャリブ レーション デバイス 外部環境UI 本来の設計 ≠ コード例(XXXMethodクラス) m_balancer->operate(0,m_direction); 鷲崎弘宜, 阿左美勝, 田邉浩之, “モデル活用の効能”, 日経エレクトロニクス, 2011 田邉浩之, ソースコード品質評価活動の結果報告, ETロボコン2010東京地区WS 実装からリバースした設計 例: ロボット制御ソフトウェア • 設計の品質:良好 • 実装の品質:低・安定性
  3. 3. IoT時代の異業種間連携とエコシステム 3 ヘルス センサ メーカ 一次部品 メーカA 一次部品 メーカB 二次部品 メーカA1 二次部品 メーカA2 二次部品 メーカB1 これまでの産業構造 IoT時代の産業構造 ヘルス センサ メーカ 保険 会社 医療情 報事業 者 センサ部品 メーカ 医療 機関 交通事 業者 交通事業者 交通 拡大 医療機関 独居で 快適 安全 実現 A. モデリング&整合化 交通 拡大 安全 実現 独居で 快適 常に 頼れる 安価 移動 通信 医療 誘導高齢者 健康 状態 data streaming() { …. } int monitor() { …. } void request() { …. } A. 追 跡 個別データ個別データ 整理・関連 付けられた データ
  4. 4. 顧客として医療機 関を開拓する 顧客として保険会 社を開拓する 4 GQM+StrategiesとIoT・データ • 独Fraunhofer IESE発、目標・戦略・測定(データ)の整合化と追跡 • 関係者間の事実や仮定の複雑さ ⇒マトリクスで網羅的導出 • 異なる視点からの対立や重複 ⇒構造化手法による整合化 個別医療情報の顧客数が NN社になっている 戦略 戦略 保険会社は個別医療情報 の提供を受けることにより個 人の詳細な健康状態を知る ことができるため,より細か なサービス(保険料のパーソ ナライズなど)を提供できる 医療機関は個別医療情報 の提供を受けることにより 個人の健康状態の履歴が わかるため,より個人の特 性に応じた医療を提供でき る 事実・仮定 目標 戦略 事実・仮定 G S A S 戦略 G S A 上位 部門 下位 部門 測定 M M 追跡 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 目標 事実・仮定事実・仮定 顧客数 データ
  5. 5. 【実績】 事実・仮定マトリクスとモデル化 [IEICE’16][SEC’17] (適用事例: リクルートほか) 5 鷲崎弘宜ほか, GQM+Strategies による組織目標と戦略の整合化および目標定量管理の実践と拡張 , IPA SEC journal 2017年3月 Takanobu Kobori, Hironori Washizaki, et al., “Exhaustive and efficient identification of rationales using GQM+Strategies with stakeholder relationship analysis,” IEICE Transactions on Information and Systems, Vol.E99-D, No.9, pp.2219-2228, 2016. 対象 視点 医療情報 事業者 保険会社 ヘルスセ ンサメー カ ・・・ 医療情報 事業者 保険会社 ・・・ ヘルスセンサ メーカ ・・・ 保険会社は個別医療情報の 提供を受けることにより個人 の詳細な健康状態を知ること ができるため,より細かなサ ービス(保険料のパーソナライ ズなど)を提供できる 事実・仮定 保険 会社 医療 情報 事業 者 個人医療 情報 より細か な保険料 設定 リソース ゴール 依存先
  6. 6. 6 保険会社 G S A S ヘルスセンサ メーカ 医療情報 事業者 保険会社から医療情報 事業者、ヘルスセンサ メーカへの期待 ヘルスセンサメー カから医療情報事 業者、保険会社へ の期待 医療情報事業者か ら医療情報を得る パーソナライズド 保険商品に成功 戦略 個人の医療情報に基づ いて保険内容・料金をパ ーソナライズドできる 目標 仮定 新商品 売り上げ 個人 適合度 提供先の個人情 報保護状況を確認 医療情報の安全 管理 戦略 提供先の個人情報 保護指針の基準満 足確認を義務付け 目標 事実 保険 会社 医療 情報 事業 者 個人医療 情報 パーソナ ライズド 保険実現 保険 会社 医療 情報 事業 者 個人情報 保護確認 患 者 同意取 り付け 対立、重複、補完対立、重複、補完
  7. 7. 7 依存関係の明確化と整合に向けて 保険会社 G S A S ヘルスセンサ メーカ 医療情報 事業者 パーソナライズド 保険商品に成功 個人の医療情報に基づ いて保険内容・料金をパ ーソナライズドできる 目標 仮定 新商品 売り上げ 個人 適合度 提供先の個人情 報保護状況を確認 医療情報の安全 管理 戦略 提供先の個人情報 保護指針の基準満 足確認を義務付け 目標 事実保険 会社 医療 情報 事業 者 個人医療 情報 パーソナ ライズド 保険実現 医療情報 利用目的 個人情報 適正管理 医療情報事業者か ら医療情報を得る 戦略 医療情報の利 用目的明確化 戦略 個人情報適正管 理システム整備 戦略
  8. 8. S1 S2 S3 S5 S6 S4 S7 S1 S2 S3 S4 S6 S5 S7 構造化モデリング手法(ISM)への着目 8 影響関係 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S1 1 0 0 0 0 0 0 S2 0 1 0 0 0 0 0 S3 1 1* 1 0 1 0 0 S4 1 1* 0 1 0 0 1 S5 1* 1 1 0 1 0 0 S6 1* 1 0 1 0 1 1* S7 1* 1 0 1 0 0 1 冪 演 算 要素群の 階層化 可到達行列 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S1 1 0 0 0 0 0 0 S2 1 1 0 0 0 0 0 S3 1 0 1 0 1 0 0 S4 1 0 0 1 0 0 1 S5 0 1 1 0 1 0 0 S6 0 1 0 1 0 1 0 S7 0 1 0 1 0 0 1 関係マトリクス 到達可能性マトリクス
  9. 9. 【実績】 ISMを活用した整合化 [HICSS’16] S1 S2 S3 S4 ・ ・ S1 S2 S3 S4 ・・ 1 1 (1) 要素群への分解 (2)再構成 (3)分析& 整合化 S5 S1 S2 S3 S4 S6 S7 階層構造 S5 S1 S2 S3 S4 S6 S7 ISM 1 要素群(特に戦略) 1 1 1 1 S5 S1 S2 S3 S4 S6 S7 GQM+Strategies G GG G 関係マトリクス 対立や重複の関係特定 • 同一GQM+Strategiesモデル中での整合化成功 • 展望: 領域や関係者を超えたモデル間の整合化 Yohei Aoki, Takanobu Kobori, Hironori Washizaki, et al., “Identifying Misalignment of Goals and Strategies across Organizational Units by Interpretive Structural Modeling,” 49th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS), 2016
  10. 10. IoT時代の横断性と変化・進化対応 A: 利害関係者間の目標や戦略不整合 ⇒トップダウンにモデリング&整合化 B: 領域やデバイスを超えた横断的実現 、変化・進化に伴うトレーサビリティ低下 ⇒実装からのボトムアップ追跡回復 10 通信 医療 A. 整合化と追跡 B. 追跡回復 Driving Traffic 誘導高齢者 健康 状態 Connection GUI Safety Mgmt Health Control data streaming() { …. } int monitor() { …. } void request() { …. } 要求仕様 外部設計 詳細設計 ソース目標・価値 交通 拡大 安全 実現 独居で 快適 常に 頼れる 安価 移動 移動医療 購買 環境 変化 環境 変化 進化進化 10 data streaming() { …. } void request() { …. }
  11. 11. 【実績】 表現の違いに頑健な解析と追跡回復 [IEICE’15][ICSME’15] 11 Ryosuke Tsuchiya, Hironori Washizaki, et al., Recovering Traceability Links between Requirements and Source Code using the Configuration Management Log,” IEICE Transactions on Information and Systems, Vol.98-D, No.4, pp.852-862, 2015. K. Nishikawa, H. Washizaki, Y. Fukazawa, K. Ohshima, R. Mibe, “Recovering Transitive Traceability Links among Software Artifacts,” 31st IEEE International Conference on Software Maintenance and Evolution (ICSME 2015) Revision: 139 Author: anilsaharan Date: 2011/8/20 22:17:53 Message: Removed unused function AutomatedAutomated XMLXML Revision: 137 Author: anilsaharan Date: 2011/8/20 9:35:13 Message: Changes for fixing XML tag issue ---- Modified : /trunk/CUnit/Sources/function.c Automated testAutomated test function.c 要求 ソースコード 構成管理ログ 設計文書 呼び出し関係 に基づく追跡 推移的追跡
  12. 12. 追跡回復の事例と展望 • 事例: 商用ネットワーク管理システム [SPLC’13] – 精度94%、再現率76% – 品質要求の横断的な実現も含めて追跡回復成功 • 展望: 複雑なIoT実装適用とトップダウン追跡マージ 12 Req.1 Req.2 Req.3 Req.4 Req.5 Req.6 Req.7 Req.8 Req.9 Req.10 Req.11 Req.13 Req.14 Req.15 Req.16 Req.17 Req.18 Req.19 Req.20 Req.21 Req.22 Req.23 Req.24 Req.25 Req.26 Req.27 Req.28 Req.29 Req.30 Req.31 Req.32 Req.33 Req.34 Req.35 Req.36 Req.37 Req.38 Req.39 Req.40 Req.41 Req.42 Req.43 Req.44 Req.45 Req.46 Req.47 Req.48 Req.49 Module 1 Module 2 Module 3 Module 4 Module 5 トレーサビリティ・マトリクス Req.1 Req.2 Req.3 Req.4 Req.5 Req.6 Req.7 Req.8 Req.9 Req.10 Req.11 Req.13 Req.14 Req.15 Req.16 Req.17 Req.18 Req.19 Req.20 Req.21 Req.22 Req.23 Req.24 Req.25 Req.26 Req.27 Req.28 Req.29 Req.30 Req.31 Req.32 Req.33 Req.34 Req.35 Req.36 Req.37 Req.38 Req.39 Req.40 Req.41 Req.42 Req.43 Req.44 Req.45 Req.46 Req.47 Req.48 Req.49 Module 1 ● ● ● Module 2 ● Module 3 ● ● Module 4 ● ● ● ● ● ● Module 5 ● ● ● ● ● Req.1 Req.2 Req.3 Req.4 Req.5 Req.6 Req.7 Req.8 Req.9 Req.10 Req.11 Req.13 Req.14 Req.15 Req.16 Req.17 Req.18 Req.19 Req.20 Req.21 Req.22 Req.23 Req.24 Req.25 Req.26 Req.27 Req.28 Req.29 Req.30 Req.31 Req.32 Req.33 Req.34 Req.35 Req.36 Req.37 Req.38 Req.39 Req.40 Req.41 Req.42 Req.43 Req.44 Req.45 Req.46 Req.47 Req.48 Req.49 Module 1 ● ● ● Module 2 ● Module 3 ● ● Module 4 ● ● ● ● ● ● Module 5 ● ● ● ● ● Req.1 Req.2 Req.3 Req.4 Req.5 Req.6 Req.7 Req.8 Req.9 Req.10 Req.11 Req.13 Req.14 Req.15 Req.16 Req.17 Req.18 Req.19 Req.20 Req.21 Req.22 Req.23 Req.24 Req.25 Req.26 Req.27 Req.28 Req.29 Req.30 Req.31 Req.32 Req.33 Req.34 Req.35 Req.36 Req.37 Req.38 Req.39 Req.40 Req.41 Req.42 Req.43 Req.44 Req.45 Req.46 Req.47 Req.48 Req.49 Module 1 ● ● ● Module 2 ● Module 3 ● ● Module 4 ● ● ● ● ● ● Module 5 ● ● ● ● ● Req.1 Req.2 Req.3 Req.4 Req.5 Req.6 Req.7 Req.8 Req.9 Req.10 Req.11 Req.13 Req.14 Req.15 Req.16 Req.17 Req.18 Req.19 Req.20 Req.21 Req.22 Req.23 Req.24 Req.25 Req.26 Req.27 Req.28 Req.29 Req.30 Req.31 Req.32 Req.33 Req.34 Req.35 Req.36 Req.37 Req.38 Req.39 Req.40 Req.41 Req.42 Req.43 Req.44 Req.45 Req.46 Req.47 Req.48 Req.49 Module 1 ● ● ● Module 2 ● Module 3 ● ● Module 4 ● ● ● ● ● ● Module 5 ● ● ● ● ● Req.1 Req.2 Req.3 Req.4 Req.5 Req.6 Req.7 Req.8 Req.9 Req.10 Req.11 Req.13 Req.14 Req.15 Req.16 Req.17 Req.18 Req.19 Req.20 Req.21 Req.22 Req.23 Req.24 Req.25 Req.26 Req.27 Req.28 Req.29 Req.30 Req.31 Req.32 Req.33 Req.34 Req.35 Req.36 Req.37 Req.38 Req.39 Req.40 Req.41 Req.42 Req.43 Req.44 Req.45 Req.46 Req.47 Req.48 Req.49 Module 1 ● ● ● Module 2 ● Module 3 ● ● Module 4 ● ● ● ● ● ● Module 5 ● ● ● ● ● Ryosuke Tsuchiya, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa, Tadahisa Kato, Masumi Kawakami, Kentaro Yoshimura, “Recovering Traceability Links between Requirements and Source Code in the Same Series of Software Products, ” Proceedings of 17th International Software Product Line Conference (SPLC 2013), pp.121-130, Tokyo, August 26-30, 2013. Req. 11 追跡回復 Module 1 Req. 20 Module 5 Module 4 要求
  13. 13. 展望: メタモデルに基づく統合的モデリング&追跡基盤 (早稲田大学、株式会社チェンジビジョン、キャッツ株式会社(予定)) 【実績】 GQM+Strategies部分のメタモデル&検証利用(IESE連携) [HICSS’17] • 目標から実装まで繋ぐIoTメタモデルとエコシステム実現 – 拡張メタモデル上での整合化モデリング&トレーサビリティツールへ 13 共通メタモデル共通メタモデル モデリングツール 目標 戦略 目標 領域個別メタモデル領域個別メタモデル 領域個別領域個別 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… トレーサ ビリティ ツール IoT実 現層 IoTドメ イン層 GQM+ Strategi es層 利害関 係者層 利害関係者 目標 戦略 関係 センサ アクチュエータ 価値 エッジデバイス クラウド データ 根拠 プラット フォーム 機能 品質 アーキテクチャ 測定 C. Shimura, H. Washizaki, et al. “Identifying Potential Problems and Risks in GQM+Strategies Models Using Metamodel and Design Principles,” HICSS 2017
  14. 14. 14 展望: モデル中心エコシステムによるIoT開発・進化 モデル中心開発・エコシステムによる高効率 ・高信頼なIoTシステム開発運用進化の実現 価値・ 目標モデリング トレーサ ビリティ メタモデル ツール群 単一組織に 閉じた目標・ 戦略方法論 様々なIoT設計・実装枠組み 様々なモデ ルツール 建築/製造/交通/ 医療ほか事業者 エンドユーザ 現状 課題 解決 IoTシステム 開発業者 領域を超えた整合困難、管理 主体の曖昧、辿れず低信頼 物理・サイバー、ヘテロ構 成、変化への対応困難 ツール連携、 価値・国際競 争力増大 高信頼・高価値 IoTサービス享受 低コスト・流用・ 高信頼開発 異業種連携、環 境変化対応、国 際競争力増大 ツール ベンダ

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