Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 新横浜ITクラスター交流会 2006年10月31日(火) 『現場の組込ソフト開発の問題を考えて、解決する』 キャッツ株式会社 ソフトウェア事業部 南雲 宏行 Tel：045-473-2816 E-mail：[email protected] Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 本資料の構成 １．なぜソフトウェア開発では、「設計書（設計図）」 が軽視されるのか ２．ソフトウェアの 「設計書（設計図）」に求められる ものは何なのか ３．何の為に「設計書（設計図）」が必要なのか 以上について、理想と現実の問題点を考えて、一つの解決策を提案します ４．まとめ Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 2 1 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 組込みソフトウェア開発の現状 １．なぜソフトウェア開発では、「設計書（設計図）」 が軽視されるのか ・ソフトウェアは動作する ・「設計書（設計図）」は、動かない ⇒ 動きを確認出来ない ・動作確認はコーディングして、ターゲット（実機）で確認するしか無い 「設計書（設計図）」の作成は早めに切り上げて、コーディング作業を開始する 問題が実機試験で発覚 実機でのコードデバッグの作業時間が膨大 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 3 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 組込みソフトウェア開発の現状 机上で分析 分析 分析、設計で検証ができない 問題を見つけるのは机上で 机上で設計 設計 実際に動作するかは試験段階で エディタで製作 製作 試験段階での致命的問題の発覚 ターゲットで試験 試験 試験段階での工数が予測できない 設計段階の問題（バグ）は 試験段階にて発覚 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 4 2 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 組込みソフトウェア開発の現状 バグはどこで作られるのか 不具合の工程別分類 バグの 約8割 は、仕様・設計が原因！ 仕様検討 その他 1% 10% ｿﾌﾄｳｪｱ設計 38% ｺｰﾃﾞｨﾝｸﾞ 21% ｼｽﾃﾑ設計 30% 社団法人 電気協同研究会 「電気協同研究」第54巻 第4号：平成１１年１月 「集中制御所システム機能検証試験の 効率化と品質管理」：集中制御所システム機能検証試験専門委員会 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 5 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 解決するには 分析 設計 分析、設計で検証を行う 分析、設計で問題の早期解決 試験段階での負荷を大幅に削減 製作 試験 工数を削減 適切な設計書（設計図）を適用し潜在的 なバグを早期に発見し修正！ Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 6 3 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ ２．ソフトウェアの 「設計書（設計図）」に求められる ものは何なのか ・ソフトウェアの動き（振る舞い）を表現しやすく確認しやすい事 ・動作確認（シミュレーション）が出来る事 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 7 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ 状態遷移設計は「使われている」 企画要求獲得・要求分析仕様設計・システム設計の工程で使用したフォーマル記述言語 利用している 0% 10% 20% 30% 40% 利用していない 50% 60% 70% 80% 90% 100% 状態遷移図 フローチャート 状態遷移表 ＵＭＬ ＤＦＤ ＳＤＬ ペトリネット その他 経済産業省 2005年度版 組み込みソフトウェア産業実態調査：開発プロジェクト責任者向け調査 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 8 4 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ 例：通信仕様書 以下の通信仕様を「状態遷移図」と「状態遷移表」で記述したら・・・・・・・・ Abnormal Sequence Normal Sequence Driver Task Host Timer Task Driver Send Request Host Send Request Send Data Send Data Time Out Send End Send NG Send OK Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 9 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ 『状態遷移図』 と 『状態遷移表』 の比較 状態遷移表だと！ S Ready Ready Ready E Send Request /Send Data TimeOut /Send NG Send End /Send OK Sending Sending 1 同じ情報 Send Request 1 Send End 2 Time Out 3 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. Sending 2 2 Send Data 1 Send OK 1 Send NG 10 5 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ 状態遷移表だと！ S E Send Request 1 Ready Sending 1 2 状態遷移図では、表現 されていなかった部分 が見えてくる 2 Send Data Send End 2 1 Send OK Time Out 3 1 Send NG Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 11 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ 状態遷移表で見えた部分の仕様を考えると・・・ S E Send Request 1 Ready Sending 1 2 2 Send Data － Send Busy Send End 2 1 Send OK Time Out 3 1 Send NG 無視 無視 仕様が未確定 仕様が未確定 だった部分 だった部分 不可 不可 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 12 6 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ ３．何の為に「設計書（設計図）」が必要なのか ・ソフトウェアをメインテナンス（保守）する為 ・ソフトウェアを再利用する為 「設計書（設計図）」は、保守・再利用の時に変更される 「設計書（設計図）」は、変更しやすい事が需要 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 13 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ 『状態遷移図』 と 『状態遷移表』 の比較 # 図 比較項目 表 １ 異常・例外ケース × 入れると図の収拾がつかなくなる ● 入れられる ２ 「モレ」「ヌケ」 × 「モレ」「ヌケ」やすい ● 「モレ」「ヌケ」を発見・防止する ３ ドキュメントの変更 × 手間取る （空間配置や結線を意識する） ● 行・列の変更だけで済む Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 14 7 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 膨大化するソフトウェアの仕様 組込みソフトウェア開発は、膨大化している この課題を「設計書（設計図）」である「状態遷移表」 では、どの様にして対応するか。 日経エレクトロニクス：2004-3-1：トヨタインサイドp104 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 15 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 膨大化するソフトウェアの仕様 ソフトウェア膨大化・・・・・・。 それは「状態遷移表」 の巨大化 です。 事象、状態が増えるほど、 表が大きくなってしまう！ Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 16 8 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 膨大化するソフトウェアの仕様 「状態遷移表」の巨大化は、拡張階層化状態遷移表設計手法で抑制 膨大な 事象と状態 ①並列状態 ①並列状態 ②事象階層化 ②事象階層化 ④クローン ④クローン ⑤遷移型 ⑤遷移型 簡約化技術 簡約化技術 ⑥アクティビ ⑥アクティビ ティ ティ ③状態階層化 ③状態階層化 単純な 単純な 事象と状態 事象と状態 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 17 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 拡張階層化状態遷移表設計手法の一例 表の階層化 により、状態遷移表のセル面積の増加を抑制する。 処理セル数： 108 セル Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 18 9 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 拡張階層化状態遷移表設計手法の一例 表の階層化 により、状態遷移表のセル面積の増加を抑制する。 □0 □0.1 □0.2.1 □0.2 □0.2.2 処理セル数： 50 セル Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 19 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ ２．ソフトウェアの 「設計書（設計図）」に求められる ものは何なのか ・ソフトウェアの動き（振る舞い）を表現しやすく確認しやすい事 ・動作確認（シミュレーション）が出来る事 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 20 10 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 適切なソフトウェアの「設計書（設計図）」とは？ ３．何の為に「設計書（設計図）」が必要なのか ・ソフトウェアをメインテナンス（保守）する為 ・ソフトウェアを再利用する為 「設計書（設計図）」は、保守・再利用の時に変更される 「設計書（設計図）」が変更されたら、ソフトウェアも変更 しかし 設計変更が、ソフトウェアに反映されない ソフトウェアだけ変更されて、「設計書」に反映されない Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 21 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 解決するには 分析 設計 分析、設計で検証を行う 分析、設計で問題の早期解決 試験段階での負荷を大幅に削減 製作 試験 工数を削減 適切な設計手法とＣＡＳＥツールを適用し 動作確認（シミュレーション）を行い。 仕様変更に対しても「設計書（設計図）」から自動コード生成により、 確実にコードに反映させる。 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 22 11 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 解決するには 生産性・品質を上げるのは 再利用とCASE 4年利用後の1ドルあたりの投 資効果($) 技術 完全なソフトウェア再利用 30 I-CASE 25 ソフトウェアの品質測定 17 ソフトウェアの見積もりツール 17 正規の設計インスペクション 15 正規のコードインスペクション 15 オブジェクト指向プログラミング 12 ソフトウェアの生産性測定 10 ソフトウェアプロセスアセスメント 10 8 機能的尺度 Assessment and Control of Software Risks : Prince-Hall, 1994,邦訳:島崎・富野「ソフトウェア病理学」共立出版,1995 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 23 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. まとめ ソフトウェアの「設計書（設計図）」は、 ソフトウェアの動作（振る舞い）が、表現しやすく変更しやすく、 尚且つモレ・ヌケを防止しやすい「状態遷移表」で設計 仕様の概要を把握しやすい「状態遷移図」も適切に利用 描いた設計書の「状態遷移表」を動作確認（シミュレーションデバック） 出来るCASEツールを使用 動作確認した「状態遷移表」からコードを自動生成し、仕様書とコード を常に一致させる Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 24 12 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. まとめ キャッツは、組込みソフト開発の現場で培った 開発手法（拡張階層化状態遷移表設計手法） 開発手法を実現した、CASEツール「ZIPC」 により、解決します。 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 25 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. ZIPC を使った開発の流れ 分析 基本設計 詳細設計 実装 試験 ZIPC Editor ZIPC Simulator / ATV ZIPC ZIPC Generator Generator ZIPC ZIPC Emulatoｒ Emulatoｒ Option Option Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 26 13 デザイン・フェーズ Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. ZIPC Editor ZIPC Editor は、「状態遷移図」 と 「状態遷移図」 に対応 図から表、表から図の両方向にコンバート（変換）可能 状態遷移図（EHSTD） 状態遷移表（EHSTM） コンバート（変換）可能 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. 27 シミュレーション・フェーズ ZIPC Simulator 設計書「状態遷移表」を動作させて、動きを検証出来る 状態遷移 イベント発生 状態と イベントの 組み合わせで どう振舞うか Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 28 14 シミュレーション・フェーズ Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. ZIPC ATV （Auto Test & Verification） 設計書「状態遷移表」を動作させた Simulation LOG ファイルから「カバレッジ」の確認、「Replay」または、 「MSC」「TC」を生成して、さらなる動きを確認 Simulation LOG ファイル MSC生成 TC生成 Replay機能 走破率カバレッジ Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 29 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. ZIPC Generator 設計書（状態遷移表） ANSI C 準拠 コード自動生成 Generate Reverse コードの変更を 設計書に反映 設計書とコード は常に一致 C ソース・コード Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 30 15 デバッグ・フェーズ Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. ZIPC Emulator Option 「状態遷移表」と「状態遷移表」から自動生成されたコード を連動させてコードデバッグを効率化 状態、事象、実行処理をﾘｱﾙﾀｲﾑ表示 各社デバッガに対応 V850､78K/4､ 78K/0､78K/0S 各ｼﾘｰｽﾞ FR､F2MC-16 F2MC-8L 各ﾌｧﾐﾘ Multi2000 CSIDE SH シリーズ H8 シリーズ M16Cシリーズ microVIEW-G (advice) 101C､101D､102L 102H 各ｼﾘｰｽﾞ BITX-Wind32 Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 31 Modeling does the future with the state-of-the-art engineering tool. この続きは・・・・・ 新横浜ITクラスター 『現場の組込ソフト開発の問題を考えて、解決する』分科会にて・・・・ 分科会のお問合せは以下にお願いします。 新横浜ITクラスター交流会事務局 E-mail：[email protected] この資料に関するお問合せは以下にお願いします。 キャッツ株式会社 ソフトウェア事業部 南雲 宏行 Tel：045-473-2816 E-mail：[email protected] Copyright© 2006 CATS Co.,ltd. All rights reserved. 32 16
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