リレーションシップ ID rid3 のイメージパーツがファイルにありませんでした高度情報ネットワーク社会の登場国民生活にとって IT は水や空気のように当たり前に存在するもの Center 2

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1 Software Engineering Center 本格的な M2M 時代の到来に備えた統合システムの信頼性を考える 2011 年 11 月 17 日独立行政法人情報処理推進機構技術本部ソフトウェアエンジニアリングセンター副所長 / 統合系プロジェクトリーダー立石譲二 Center 1

2 リレーションシップ ID rid3 のイメージパーツがファイルにありませんでした高度情報ネットワーク社会の登場国民生活にとって IT は水や空気のように当たり前に存在するもの Center 2

3 新成長戦略が描くスマートコミュニティの将来像コントロールセンター太陽光発電風力発電小水力など自然エネルギーを電源として積極的に活用地域のエネルギー需給を最適化するコントロールセンター変動の多い自然エネルギーを地域内で有効活用するため各家庭やオフィスで余った電力を地域内で融通電気バスや電気自動車の位置情報と充電状態を管理することでこれらの自動車を電力インフラとして活用エネルギーネットワークと一体になった新しい交通インフラ EV や電気バス同士で情報をやりとりすることにより飛躍的な低炭素化と事故や渋滞問題の解決を同時実現原子力発電所火力発電所架線レス路面電車蓄電池を搭載した路面電車駅での停車時 : 電池に充電駅間の移動時 : 電池で駆動 GPS スマートビル電力貯蔵装置陸上風車太陽光コントロールセンター ITS ITS 電気バス風車バッテリーコンテナ ITS コントロールセンター路面電車メガソーラー急速充電ステーション 30 分で80% 充電急速充電ステーション ITS バッテリー交換ステーション電気バス電気自動車電気バス EV を電力インフラとして活用 EV スマートハウス太陽光発電洗濯乾燥機食洗機 LED 照明テレビスマートハウス課程と結びついた病院動作が効率化された工作機械センサ等を活用した農業小水力発電電気バス ( 将来は路面電車化 ) 電池交換式の電気バス将来的には複数台を連結して路面電車化 Li-ion 電池 ( 固定式 ) 空調インバータ医療 / ものづくりなどテーラーメード化された医療の提供 GPSを活用した自動車両誘導システムセンサ等を活用した農業各種情報を分析し最適な生産手段を可能にスマートメーターホームネットワークホームゲートウェイモータ将来的に路面電車化も視野 Li-ion 電池 ( 交換式 ) 電力不足時 : 電気自動車家庭電力過剰時 : 家庭電気自動車省エネエアコンヒートポンプ給湯器電気自動車 ( 出所 ) スマートコミュニティ関連システムフォーラム資料三菱重工資料より経済産業省作成 Center 3 3

5 デジタル革命 ~ エネルギーの情報化 ~ 電力の需要と供給例米カリフォルニア州の一日の需要と供給予測 (2010 年 4 月 26 日早朝 4:00 時点 ) ( 出典 ) 図解入門よくわかるスマートグリッドの基本と仕組み ( 山藤泰著 ) Center 5

6 電気料金 ( 電力量料金 ) の設定状況日本の電気料金 ( 電力量料金季節別時間帯別 ) 東京電力管内の例 ( 出所 ) 東京電力ホームページより夜間朝晩昼間朝晩夜間 ( 出所 ) 東京電力 TEPCOホームページより Center 6

7 電力の価格調整機能 ( デマンドレスポンス ) ( 参考 ) 米カリフォルニア州デマンドレスポンスプログラム電力中央研究所 ( 平成 23 年 3 月 ) 米国における家庭用デマンドレスポンスプログラムの現状と展望より Center 7

8 IT による電力の見える化と制御 ( 出所 ) エネルギーの情報化ワーキンググループホームページより ( 事務局 : 京都大学大学院情報学研究科松山研究室内 ) Center 8

9 エネルギーマネジメントシステム (xems) ホームエネルギーマネジメントシステム (HEMS HEMS) ( 出典 ) 徹底図解環境の技術と科学 ( 日経エコロジー 2011 年 9 月号より ) Center 9

10 統合システムと従来システムとの違い Center 10

11 統合システムとサブシステム Center 11

12 安心安全の要素とディペンダビリティ (Dependability) 可用性信頼性ディペンダビリティ偶発的安全性機密性セキュリティ人為的バグの顕在化操作ミス装置の故障など完全性保全性不正アクセスサービス妨害 HP 改ざんなど Center 12

13 情報システムの事故の状況件数影響 1~2 件 / 月範囲の拡大損失の拡大市民の安全をおびやかす事故 ( 医療機器航空機電子カルテシステムなど ) Center 13

14 組込みソフトウェアの不具合事例エアバス A320 の墜落事故初めて全面的なフライバイワイヤ ( 電気信号による自動操縦 ) を採用した航空機 A320 4 機が墜落事故を起こす (1988~1993) 原因 : コンピュータの接地検出ミス ( 当初はパイロットミスと見られていた ) Therac-25による放射線過剰被爆事故ソフトウェア制御の放射線治療を行なう医療装置 4つの医療センターで 6 名の患者が莫大な被爆をし少なくとも5 名が死亡 (1985~1987) 原因 : ソフトウェアのバグ不十分な検査 Center 14

15 依然として上流工程が課題というけれど... 製品への要求や設計思想をサプライチェーン全体で共有することは至難製品への要求や設計思想を全工程チームで共有セットメーカーハード開発統合システムハードウェア企業内要求分析基本設計ソフト開発サプライヤ Tier1 ソフトウェア神の業 Tier2 詳細設計コード開発 QA テスト Center 16

16 Dependable なソフトウェアに向けた 2 つの視点 for Mo No Zu Ku Ri 1. 高い品質のソフトウェアを作ること仕様通りソフトウェアを正しく作る用途に適合した正しいソフトウェアを作る上流工程の品質強化 : 要件定義形式的仕様記述など Center 17

17 上流工程の重要性 1 安全問題の多くは要件のエラー要件を正しく実装しているがシステムの見地から安全でない要件がシステムの安全に必要な動作を指定していない要件の指定を超えて意図されない危険な動作をするその多くは人間に絡む要件運用の問題利用上の問題など特に消費者向け組込みソフトウェア Center 18

18 上流工程の重要性 2 組込みソフトウェアの例 25% の不具合は要件定義工程で発生するその内 50% 以上は結合テスト以降に発見される業務ソフトウェアの例 30% の不具合は要件定義設計工程で発生するその内 47% は統合テスト以降に発見される Center 19

19 バグはどこで混入しどこで発見されるか? Financial Electronic Data Interchange (FEDI) ソフトの例発見工程要件定義コーティンク混入工程設計ユニットテスト統合ヘータテスト出荷後計要件定義設計コーティンクティンクユニットテスト % % % % % % 統合計 NIST:The Economic Impacts of Inadequate Infrastructure for Software Testing (May 2002) Center 20

20 上流工程の品質向上策 : 形式的仕様記述形式手法の利用レベルレベル 0 : 形式的仕様記述数学的な記法を用いて厳密な仕様を記述証明や分析までは行わないレベル 1 : 形式的開発及び検証段階的詳細化によりプログラムを作成レベル2 : 機械支援による証明定理証明器や証明支援器を用いてプログラムの性質を証明する Center 21

21 利用例 1: モバイル FeliCa 開発要求の獲得獲得記述検証仕様の開発記述検証設計記述検証実装記述検証外部仕様書 :VDM++ 約 10 万行プロトコルマニュアル : 自然言語記述 383 頁テストテストの準備要件の獲得 ~ 実行実行分析 Center 22

22 利用例 2: 自動改札機運賃計算運賃計算仕様書 ( 約 160ページ ) 課題相互乗り入れの増加運賃計算ルールの複雑化運賃計算のルールを文章や表で記述ルを文章や表で記述専門知識のない設計者に形式的仕様記述とっては正しい理解が困難形式的言語 VDM 行で記述記述工数 : 6 人月 ( 仕様理解の時間は除く ) 仕様書の不備指摘件数 : 29 件あいまいさ19 件 + 矛盾 3 件 + 漏れ7 件 ( 仕様書に書かれていない暗黙知各社固有の用語特有のルールなどルなど ) Center 23

23 Dependable なソフトウェアに向けた 2 つの視点 for Mo No Zu Ku Ri 1. 高い品質のソフトウェアを作ること仕様通りソフトウェアを正しく作る用途に適合した正しいソフトウェアを作る 2. 上流工程の品質強化 : 高い品質を客観的に説明できること要件定義形式的仕様記述など Center 24

24 トヨタ車の ETC システム及び急加速問題に関する動き図 :NHTSA に最近寄せられた VOQ の件数急加速と急加速以外の VOQ の比較

25 自動車の電子スロットル制御に関する調査 NHTSA: 米国運輸省国家道路交通安全局 Center 26

26 NASA による調査レポート (2011 年 1 月 ) トヨタ車の予期しない急加速問題についての NHTSA の調査への技術支援 NASA 技術安全センター Center 27

27 ソフトウェア品質監査制度 ( 仮称 ) 第三者によるソフトウェアの検証妥当性確認利用者ソフトウェア製品監査結果意見表明技術説明事業者監査機関技術ドキュメント開発エビデンス企業会計における会計監査と同様の役割 Center 28

28 ソフトウェア品質監査の対象は? 組込みソフトウェア統合系システムのソフトウェアホームエネルギー制御ソフトロボット制御ソフト他パッケージソフトウェア監査レベルその他産業への影響度利用者への影響度 Center

29 ソフトウェア品質監査制度 ( 仮称 ) の枠組み査対プロダクトおよび開発プロセス監ソフトウェア製品プロダクトおよび開発プロセス基準となる品質特性基準となる手法監査機関象基準となる品質特性審査員審監査基準基準となるプロセスなど査認定認認定定基準認定機関 Center 30

30 制度に対する主な要件国際的な制度先端開発にも適応できる高い機密保持性を持つ制度コストとのバランスが取れる制度義務ではなく任意の制度既存の規格認証との重複が少ない / しない制度システムに関係する複数の業界で共有支持できる制度品質向上に有効な制度 Center 31

31 状況づくづくト状況拠に拠にソフトウェア品質監査の観点各工程での作業の妥当性採用規格技術の妥当性従事者の妥当性利用者要求への充足性など既存の認証 / 監査を補完重複を避ける実施基確認の証要件定義システムテスト確外部設計内部設計結合テスト証結合テスト認内部設計プログラミング単体テスト基運用テスト実施の証ソフトウェアの開発プロセス Center 32

32 開発へのインパクト開発プロセス開発工程作業項目手順の標準化開発手順の忠実な実施実施状況の証跡第三者の理解し易い開発形式的仕様記述モデルベース開発など標準への準拠準拠ツールの活用など Center 33

33 現場カルチャーや業務ドメインの壁を越えた連携 ( 引用 ) 広がるモデルベース開発の応用 (dspace ジャパン講演資料 ) より Center 34

34 シミュレーションと検証を組み合わせたモデルベース開発 ( 引用 ) 広がるモデルベース開発の応用 (dspace ジャパン講演資料 ) より Center 35

35 Dependability を確立するための 2 つの視点 1. 高い品質のソフトウェアを作ること 2. 高い品質を客観的に説明できることソフトウェア品質監査制度 ( 仮称 ) Center 36

36 統合システムに囲まれた安心安全な未来のためにご清聴ありがとうございました独立行政法人情報処理推進機構技術本部ソフトウェアエンジニアリングセンター副所長 / 統合系プロジェクトリーダー立石譲二ご質問は tateishi@ipa.go.jp まで Center 37

Software Engineering Center ソフトウェア品質説明力の強化 ~ ソフトウェア品質監査制度 ( 仮称 )~ 2012 年 11 月 15 日独立行政法人情報処理推進機構技術本部ソフトウェアエンジニアリングセンター統合系プロジェクト Copyright 2012 IPA,

Software Engineering Center ソフトウェア品質説明力の強化 ~ ソフトウェア品質監査制度 ( 仮称 )~ 2012 年 11 月 15 日独立行政法人情報処理推進機構技術本部ソフトウェアエンジニアリングセンター統合系プロジェクト 1 IT 融合システムとは複数の製品サービスが IT 技術により産業領域の枠を超えて統合され有機的に連携しながら動くことで新しい価値を提供するシステム

リレーションシップ ID rid3 のイメージパーツがファイルにありませんでした 高度情報ネットワーク社会の登場 国民生活にとって IT は水や空気のように 当たり前に 存在するもの Center 2

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