1 JAXA IV&V の概要 ~IV&V と評価戦略可視化の関係 ~ 2016 年 01 月 19 日 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構研究開発部門第三研究ユニット Copyright 2015 JAXA all rights reserved.

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1 1 JAXA IV&V の概要 ~IV&V と評価戦略可視化の関係 ~ 2016 年 01 月 19 日 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構研究開発部門第三研究ユニット Copyright 2015 JAXA all rights reserved.

2 2015 JAXA 2 本発表の目的 1. JAXA IV&V では なぜソフトウェア品質や評価戦略の可視化が必要であったのか理解する 2. JAXA IV&V で利用している GSN(Goal Structuring Notation) を拡張した可視化手法を紹介し IV&V コンテストの成果物を見るための前提知識を得る

3 2015 JAXA 3 目次 第 1 章本発表の前提 1-1 宇宙機ソフトウェアの開発 1-2 アシュアランスケース等の導入における課題第 2 章 JAXA IV&Vの特徴 2-1 JAXA IV&V とは? 2-2 論理の可視化の必要性と効果第 3 章 JAXA IV&Vの戦略可視化手法 3-1 ワークフローにおける可視化対象 3-2 評価戦略の概要 3-3 評価戦略の見方

4 2015 JAXA 4 本発表の前提 1 ソフトウェア品質 =ISO/IEC25000 シリーズのソフトウェア品質モデル 品質保証活動の一つとして V&V や IV&V がある プロセス品質 開発手順や方法 影響影響影響 内部品質 SW 内部特徴の品質 外部品質 依存依存依存 SW 実行時の品質 ( 例 : モジュール性 追跡可能性 )( 例 : テスト実行結果 ) 利用時品質 利用時の品質

5 2015 JAXA 宇宙機ソフトウェアの開発 人工衛星 ロケット 姿勢制御 データ処理 センサー類など組込み系が中心 アセンブラ C 言語 再利用 / シリーズ化 航法誘導制御系等 高信頼性 / 多数決 アセンブラ C 言語 リアルタイム性 放射線の影響 JAXA JAXA 宇宙ステーション 地上管制システム 管制システム マニュピュレータ 実験装置など膨大な数のソフトウエア 高い安全要求 システム構成に人が入る Ada C 言語 JAXA 管制システム 安全性 C JAVA 言語 JAXA

6 2015 JAXA 6 アリアン 5 型の打上げ失敗 (1996 年 ) アリアン 4 型の慣性基準装置ソフトウェアにおいて使用環境の変化に対する考慮漏れあり 経済損失 :80 億ドル

7 2015 JAXA 宇宙機ソフトウェアの開発 開発失敗を防ぐために品質保証に関わる数々の活動が行われる プロセス品質 システムズエンジニアリングの適用 プロセスアセスメント 内部品質 レビュー ウォークスルー ハザード解析 第三者検証 (IV&V) 外部品質 ソフトウェアテスト レビュー 解析 第三者検証 (IV&V) 利用時品質 システムズエンジニアリングの適用 訓練 マニュアル JAXA

8 2015 JAXA アシュアランスケース等の導入における課題 アシュアランスケース等の導入には 下記のような課題 作成者 作るのが面倒だ作り方がわからない レビュー者 記載内容の意味がわからないからレビュー出来ない 多数のメンバー 図を書くことで得られる恩恵が分からない レビュー者 ツリーが大きくて読む気にならない

9 2015 JAXA 9 目次 第 1 章本発表の前提 1-1 宇宙機ソフトウェアの開発 1-2 アシュアランスケース等の導入における課題第 2 章 JAXA IV&Vの特徴 2-1 JAXA IV&V とは? 2-2 論理の可視化の必要性と効果第 3 章 JAXA IV&Vの戦略可視化手法 3-1 ワークフローにおける可視化対象 3-2 評価戦略の概要 3-3 評価戦略の見方

10 2015 JAXA 10 IV&V 誕生の経緯 NASA では スペースシャトル チャレンジャー 事故の事故調査を経て IV&V プログラムを設立 (1993 年 ) JAXA では 宇宙ステーション計画の参加国合意文書においてソフトウェア IV&V を要求され 試行錯誤で開始 (1995 年 ) 出典 : JAXA/NASA

11 2015 JAXA JAXA IV&V とは? Independent Verification and Validation ソフトウェアの独立検証と妥当性確認 ソフトウェアを開発する組織から技術面 組織面 及び資金面で独立している組織が実施する検証と妥当性確認 技術的独立 組織的独立 資金的独立

12 2015 JAXA JAXA IV&V とは? JAXA における IV&V 活動の保証範囲 評価対象 IV&V の保証範囲 ソフトウェア品質モデル (ISO/IEC25010: 2013 より ) プロセス品質 開発手順や方法 内部品質 SW 内部特徴の品質 試験文書まで 外部品質 利用時品質 SW 実行時の品質利用時の品質 V 字モデル 要件定義 実際の評価対象 SW 適格性確認テスト 方式設計 詳細設計 SW 結合テスト 構築 SW 単体テスト

13 2015 JAXA IV&V とは? 独立であることの効果 例えば多様な機器が連携するシステムにおいては 第三者による客観的な独立評価で以下の効果あり 品質に対する説得力 責任の所在の明確化 A 社 私達に問題はない 事故発生 第三者 私達に問題はない B 社 事故の原因 責任は XX です

14 2015 JAXA IV&V とは? 第三者による評価なので 評価結果を根拠をもって論理的に顧客に説明できなければいけない 評価結果の論理的な説明が重要 客観性の欠如 第三者 論理的 具体的な説明 経験豊かな私が評価したので多分大丈夫です この様な理由と根拠により 問題があると考えます

15 2-2. 論理の可視化の必要性と効果 論理とは 思考の形式 法則 議論や思考を進める道筋 論法 ( 三省堂大辞林 ) 見えないもの 頭の中から引っ張り出さなければならない 思考の可視化の例 ( ロジックツリー )

16 2015 JAXA 2-2. 論理の可視化の必要性と効果 IV&V では 独立 組織として価値を出すため 以下が特徴 1. リスクベースで評価問題が潜在する可能性が高い箇所を識別し 独自に抽出したリスクに対して評価 2. 論理的な網羅性をもってリスクおよび問題の有無を確認 上記の実現には 何をどう考えて評価したか (= 戦略 ) を可視化することが必須

17 2015 JAXA 論理の可視化の必要性と効果 拡張した GSN の導入による効果 ステークホルダ 何をしてくれたのか分かる GSN の蓄積により PDCA が回っているように見える ( 安心感 ) 評価の視点が偏っている IV&V 担当 IV&V 後に不具合発生 新 IV&V 担当 当時何を評価したのか分かる どうすれば不具合を防げたのかの考察 報告が簡単!

18 2015 JAXA 18 目次 第 1 章本発表の前提 1-1 宇宙機ソフトウェアの開発 1-2 アシュアランスケース等の導入における課題第 2 章 JAXA IV&Vの特徴 2-1 JAXA IV&V とは? 2-2 論理の可視化の必要性と効果第 3 章 JAXA IV&Vの戦略可視化手法 3-1 ワークフローにおける可視化対象 3-2 評価戦略の概要 3-3 評価戦略の見方

19 2015 JAXA ワークフローにおける可視化対象 評価戦略と評価結果が可視化対象 P 計画立案 問題候補の羅列 問題候補の蓄積 ( リファレンスモデル ) 基本システム分析 リスク評価 リスク評価尺度 抽象化汎用化 追加システム分析 D 評価作業 C 結果分析 評価対象となる問題の確定 ( リスク導出経緯 ) 問題 / リスクに対する検証戦略 評価作業 / 結果分析 ( 評価結果 ) IV&V プロジェクト実施結果の分析 リスク導出経緯 保証シナリオの蓄積 問題と検証戦略のセットの蓄積 A 蓄積改善

20 2015 JAXA 評価戦略の概要 JAXA IV&V では GSN を拡張した表現を利用 GSN : Goal Structuring Notation GSN はアシュアランスケースを表現する技法 上位主張 ロジックツリーの精度が十分である ロジックツリーは ノードと線で構成 論拠 なぜそう思ったか 構成要素を単一と複数 プロダクトのみに限定 ( プロセス除外 ) 下位主張 論拠 下位主張 なぜそう思ったか 単一ノードの内容の精度がある 単一ノードの精度が十分である 内容と表現 単一ノードの表現の精度がある 2 つのノード間の直接的な関係に限定 1 ノードの構成要素は 内容と表現 同一階層の分類基準が合っていない 複数ノードの関係性の精度が十分である 水平階層上位下位 上位ノードに対し 下位ノードの精度が低い

21 2015 JAXA 評価戦略の概要 GSN の表記方法 ( 基本記号 ) ノード名記号説明 ゴール ストラテジー コンテキスト エビデンス 主張 ( ゴール ) 戦略 ( 方法 根拠 ) 前提 ( 方法 根拠 ) 証拠 ( 根拠 ) 自分の主張の結論 最上位の結論は トップゴール 戦略の下位に位置する結論は サブゴール とよぶ 上位の結論と下位の結論を分解するための説明 視点 方法 ゴールとストラテジーの前提 根拠や補足事項 結論 / 説明を設定するための前提情報や根拠 説得相手との合意事項を記載する 結論 ( 自分の主張 ) が達成されていることを示す証拠

22 TR02-LD Ver 評価戦略の概要 評価戦略はトゥールミンロジックと対応 トゥールミンロジック ( 簡略化 ) 評価戦略 (GSN) の構造 ( 一例 ) 主張 自分の意見 考え 結論 上位主張 ( 結論 ) 論拠 戦略 ( 方法 根拠 ) 前提 ( 根拠 方法 ) 事実根拠 主張に対して真偽を判定する切り口 真偽を判定する材料 主張が成立する事を支える事実 下位主張 ( 結論 ) 証拠 ( 根拠 ) 前提 ( 根拠 方法 )

23 TR02-LD Ver 評価戦略の概要 評価戦略はリスク導出経緯と検証戦略で構成 主張 根拠 IV&V で SW を評価し リスクが無い ことを言う そのためには 何を ( 何について ) + どのように ( どのポイントについて ) リスク導出経緯 システム仕様情報 観点選択の根拠 検証戦略 IV&V 保証事項 (SW リスク低減 ) リスク導出観点 SW リスク (SW 不具合要因 ) 1:1 対応 評価したか ( するか ) という方針 SW 仕様情報 評価目的 証拠 + 評価の元となる情報 ( エビデンス ) 観点選択の根拠 評価観点 評価項目 ( 判定基準 ) を合せて言うことが必要 (= どう主張をするかの戦略 ) 分析結果 ( 開発成果物 )

24 2015 JAXA 評価戦略の見方 評価戦略の例 上位主張登山靴の設計に懸念 ( リスク ) がある 論拠靴自体のリスクを構造と素材に分けて捉える 根拠靴の内部品質として考えられるのは 構造 と 素材

25 2015 JAXA 評価戦略の見方 評価戦略を見るポイントの例 深く分析されているか? 広く分析されているか? 重複なく論理展開されているか? 偏りなく論理展開されているか? 上記を判断するには? 次ページへ

26 2015 JAXA 評価戦略の見方 論理展開が網羅的かを判断する基準の例として 下記が挙げられる 1. 二項対立な事項で分解 例 : ハードとソフト ミクロとマクロ 変動と固定 質と量 2. 重要な機能を抽象化 ( もれなく だぶりなく ) 例 : 登山靴 : 構造 素材スポーツ精神 : 心 技 体 3. ある前提において抽出される特徴 例 : レストラン ( 一般 ): 価格 おいしさ 店の雰囲気 レストラン ( 和食 ): 旬の食材 ダシ 器

27 2015 JAXA 27 本発表のまとめ JAXA IV&V では 独立 という性質から 何をどのように考えて評価を行ったのかの論理 (= 戦略 ) を可視化する必要があった JAXA IV&V で利用している GSN を拡張した可視化手法を紹介した コンテスト成果物の詳しい見方については 次の発表でご紹介します

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