ModelBasedSystemsEngineering Workshop...©"2015"Keio"SDM,"All"Rights"Reserved." "【二次利用の際はご一報下さい】 Model"Based"Systems"Engineering" Workshop 慶應義塾大学"

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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

Keio SDM MBSE Workishop 1

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～ 2015年

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University of Minnesota　Dept. of Mechanical Engineering, Robotics

本田技術研究所二輪R&Dセンター　二輪車エンジン設計　電動パーソナルモビリティ研究開発

東京大学超小型衛星戦略研究センター　超小型人工衛星開発

慶應義塾大学大学院 SDM研究科　デザインプロジェクト　システムズエンジニアリング　特任助教

イノベーティブ・デザイン LLC　パートナー、Systems Architect

石橋金徳[email protected]


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(verificaIon)・妥当性確認(validaIon)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



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。


引用：IEEE1220 Systems engineering – ApplicaIon and management of the systems engineering process

IEEE1220 (p12) Figure 4 Systems engineering process (SEP)

午前講義p17

Figure 4


MBSEのモチベーション

5

Systems Engineering

┃

Model Based Systems Engineering

┃

SysMLによるMBSE

BeQer productのために BeQer engineeringを実現したい!

システムズエンジニアリングのアプローチを効果的、効率的にとりたい (More efficiency and more effecIve SE)

モデルベースで行うシステムズエンジニアリングを国際的に認められた共通言語で行いたい (With more “common” language)

・トレーサビリティをしっかり確保・変更インパクトを即座に把握・効果的かつ確実な検証・効率的な開発プロセス

そのために

そのために

そのために

©2015 Kane Ishibashi

決してSysMLやMBSEがモチベーションの源泉や目的になってはならない SysML and MBSE is NOT your goal.

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【参照図書】

•  INCOSE. 2015. Systems Engineering Handbook: A Guide for System Life Cycle Processes and Ac=vi=es, version 4.0. Hoboken, NJ, USA: John Wiley and Sons, Inc, ISBN: 978-‐1-‐118-‐99940-‐0 hQp://www.incose.org/ProductsPublicaIons/sehandbook

•  Friedenthal, Sanford, Alan Moore , and Rick Steiner . 2015. A Prac=cal Guide to SysML : The Systems Modeling Language. MK/OMG Press. Third ediIon. ed. Waltham, MA: Elsevier/Morgan Kaufmann. ISBN: 978-‐0-‐128-‐00202-‐5 hQp://www.amazon.co.jp/dp/0128002026

•  Long, David and Zane ScoQ. 2011. A Primer for Model-‐Based Systems Engineering. <online document> hQp://www.vitechcorp.com/resources/mbse.shtml

6 ©2015 Kanenori Ishibashi


【参照国際標準】

•  ISO/IEC 15288 : Systems Engineering -‐ System Life Cycle Processes •  IEEE 1220 : IEEE Standard for ApplicaIon and Management of the

Systems Engineering Process •  ISO/IEC/IEEE 42010 : System and somware engineering -‐

Architectural DescripIon 【その他SE, MBSEの理解を助ける情報源】

•  INCOSE SEBoK (Systems Engineering Body of Knowledge) hQp://www.sebokwiki.org/ Systems Engineeringに関する用語についての解説が豊富。事例なども示されている。

•  INCOSE MBSE Wiki hQp://www.omgwiki.org/MBSE INCOSEのMBSE IniIaIveのウェブサイト。過去のINCOSEでのMBSE関連の発表資料などが全てアップロードされている。

7 ©2015 Kanenori Ishibashi


Model Based Systems Engineering演習のステップ

1.  システムをコンテクストレベルで分析 2.  システムの持つ機能の抽出 3.  システムの物理要素を検討する 4.  モデルでシステムをコミュニケーションする



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。



Model Based Systems Engineering演習

•  2025年に2,025m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。



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。

Req 2: 一度に複数名が昇降する。

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。

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。

OMG SysML v1.3 Spec. p142


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！



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


1.  システムをコンテクストレベルで分析


NoMagic社 MagicDrawを使ったSysML記述 Keio SDM MBSE Workishop 14


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。



x階から上または下に行きたい

x階に向かえ

x階に向かっている

相互作用

自己作用


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１

機能２

機能３


機能１機能２

機能A 機能３

機能を抽出アクティビティ図




•  シーケンス図からシステムが持つ機能を抽出する

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

ユーザーに移動中である事を伝

える機能

−メッセージ（矢印）の始点終点から機能を抽出。



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





える機能

−メッセージ（矢印）の始点終点から機能を抽出。


【例】 ←ポストイット↓シーケンス図



•  抽出した機能をアクティビティ図として記述する

機能１機能２

機能A 機能３ Keio SDM MBSE Workishop 19

コントロールフロー

オブジェクトフロー

オブジェクトノード

オブジェクトノード OMG SysML v1.3 Spec. p97,p98


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。



える機能


ユーザーの移動目的の情報


ユーザーの状態の情報



システムの状態情報

【例】 OMG SysML v1.3 Spec. p97,p98

ポストイット


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またがって割り当てられてはならない

機能１機能２機能３機能A


物理１物理２物理３



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※


機能１機能２

機能A 機能３

オブジェクトフロー

オブジェクトノード

物理１物理２物理３

スイムレーン

アクティビティ・ファイナル

イニシャル・ノード


演習3-‐1 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。


ユーザー・インプットサブシステム

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

自動昇降システム



演習3-‐2 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・アウトプットサブシステム

ビークルサブシステム



える機能

ユーザーの移動目的の情報





システムの状態情報


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。



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？

hQp://imgc.allpostersimages.com


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） Keio SDM MBSE Workishop 27


Figure 24

28

MBSEのアプローチ方法

要求分析、システム設計、システムの検証と妥当性確認(V&V)などのシステムズエンジニアリングの各プロセス、アクティビティ、タスクひとつ一つを、「すべて詳細まで終わらせてから次」というアプローチを取る事はシステムを俯瞰的に実現していく事に対してマイナス効果であると言える。

ディープ・ダイブ型の古典的システムズエンジニアリング層状アプローチ型のMBSE

A Primer for Model-‐Based Systems Engineering ©2015 Kane Ishibashi


Figure 24

29

反復的なアプローチ

MBSEのアプローチ方法

全体俯瞰を可能にし、システムを俯瞰的に細部までデザイン、実現していくには、抽象度をしっかりと制御しながら、右図のように各プロセスを何度も反復する中で、段階的に詳細化を進める事が有効である。

抽象度　高

抽象度　低

A Primer for Model-‐Based Systems Engineering ©2015 Kane Ishibashi

© 2015 Keio SDM, All Rights Reserved. 【二次利用の際はご一報下さい】 30 A PracIcal Guide to SysML 3rd EdiIon

A Prac=cal Guide to SysML に筆者加筆

システムモデル

MBSEにおけるシステムモデルはこの図の様に、様々なエンジニアリング活動と有機的に接続可能となる。

©2015 Kane Ishibashi

MBSEと様々なエンジニアリング活動の関係

Figure 18.1


引用文献 •  NoMagic社Magic Draw , Cameo Systems Modeler

hQp://www.nomagic.com/products/magicdraw.html •  INCOSE Model Based Systems Engineering (MBSE)

hQp://www.omgwiki.org/MBSE/doku.php •  OMG SysML SpecificaIon

hQp://www.omgsysml.org/#SpecificaIon •  INCOSE. 2015. INCOSE Systems Engineering Handbook: A

Guide for System Life Cycle Processes and Ac=vi=es Ver. 4.0 John Wiley & Sons.

•  Friedenthal, Sanford, Alan Moore , and Rick Steiner . 2015. A Prac=cal Guide to SysML : The Systems Modeling Language. MK/OMG Press. Third ediIon. ed. Waltham, MA: Elsevier/Morgan Kaufmann.

Keio SDM MBSE Workshop 31

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