人は見たいモノしか見ない Moonwalking Bear に気づかない 放射線技師の 83% がゴリラを見逃した 俯瞰的にものごとを捉えるのは簡単ではない だからこそ 武器 が必要 2

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1 システムズエンジニアリング入門 ~IoT 時代の価値実現に必須となるアプローチ ~ 慶應義塾大学システムデザイン マネジメント研究科准教授白坂成功 1

2 人は見たいモノしか見ない Moonwalking Bear に気づかない 放射線技師の 83% がゴリラを見逃した 俯瞰的にものごとを捉えるのは簡単ではない だからこそ 武器 が必要 2

3 自己紹介 修士 : 東京大学大学院工学系研究科 博士 : 慶應義塾大学大学院 SDM 研究科 大手電機メーカにて人工衛星開発 (15 年間 ) おりひめひこぼし こうのとり みちびき 2010 年 4 月より慶應大学専任准教授 INCOSE 日本支部設立メンバー ISO JTC1/SC7 WG42 アーキテクチャ 国内主査 PMI 日本支部 PFM/PGM WG 3

4 自己紹介 最近の研究テーマ : 方法論 大規模システムデザイン 高信頼性システムデザイン イノベーティブデザイン コンセプトデザイン / コンセプトエンジニアリング etc 4

5 慶應 SDM とは? SYSTEM DESIGN 協生社会 の実現 MANAGEMENT 5

6 システム? 著作者 :Image Editor Image from < 6

7 システムの定義 複数の構成要素から成り立つ集合体のこと 情報 通信 メディア ハート ウエア サーヒ スから 人間 組織 社会 地球環境まて 複数の要素か 相互作用するあらゆるものをシステムと定義する ( 慶應 SDM2012 年システムデザイン マネジメント序論 講義資料 ) 7

8 言葉の定義 システム の定義 ( 階層構造 :Building Block) システム サブシステム サブシステム システム サブシステム サブシステム 8

9 システムズエンジニアリングの定義 システムに関わる工学を実施するための技術分野には依存しない仕事の仕方 ( 豪 Project Performance 社 ) システムの実現を成功させることか て きる複数の専門分野にまたか るアプローチおよび手段 (INCOSE SE Handbook,2000) 成功させる とは? 与えられた費用 (Cost) 期間 (Delivery) 内て 必要な品質 (Quality) を満たすものを作り出す = QCD の連立方程式を解く 9

10 システムエンジニアリングの構成 システムエンジニアリングを構成する 4 つの活動 1. システム設計 要求から要求分析 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. 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 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 (verification) 妥当性確認 (validation) 等の活動 4. 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 10

11 システム要求 システム設計 V モデル システム試験計画 Validation システム システム試験 サフ システム要求 サフ システム設計 Verification サフ システム試験計画 サフ システム試験 サフ システム コンホ ーネント要求 コンホ ーネント コンホ ーネント設計 図面 コンホ ーネント試験計画 製造 コンホ ーネント試験 プロダクト システムエンジニアリング管理 11

12 V モデルに関する間違え V モデルは 時系列的なプロセスとなっている 考え方を表したものて ある 12

13 V モデル システム要求 システム システム設計 システム試験計画 システム試験 サフ システム要求 サフ システム サフ システム設計 サフ システム試験計画 サフ システム試験 コンホ ーネント要求 コンホ ーネント コンホ ーネント設計 図面 コンホ ーネント試験計画 製造 コンホ ーネント試験 プロダクト システムエンジニアリング管理 13

14 システム設計とは ステークホルダの要求 システム設計 要求分析 要求仕様 アーキテクティング 下位レベルへの指示 仕様 14

15 アーキテクチャの定義 目的を最大化するような機能と特性の配置 (Ring, 2001) 構成要素の設計や進化を左右するような 構成要素の構造 構成要素間の関係 そして原理や指針 (IEEE STD , 1990) システムと外界との関係及びシステムを構成する要素とその構成要素間の関係 ( 白坂 ) 15

16 アーキテクティングの定義 アーキテクチャを作り出す行為 機能を要素に割り当て 要素の間の関係性 ( インタフェース ) を明確化すること ( 前野 2010) 16

17 アーキテクチャの例 1-1 人間 ボールを飛ばす力を加える 力 ボール 飛ぶ 物理的構成要素 ふるまい ( 機能 ) 構成要素 構成要素の関係性 人間がボールを飛ばす力を加える ボールが飛ぶ 人間が道具を動かす力を加える 道具がボールを飛ばす力を加える ボールが飛ぶ 人間 道具を動かす力を加える 力道具 ボールを飛ばす力を加える 力 ボール 飛ぶ 17

18 アーキテクティングとは アーキテクティングとは システムに要求されている機能 性能を システムを構成する要素に配分して構成要素の仕様を明確にするとともに 構成要素間のインタフェースを明確化することである ステークホルダの要求 システム設計 要求分析 要求仕様 アーキテクティング 下位レベルへの指示 仕様 18

19 アーキテクティングプロセス アーキテクティングプロセス システム仕様書 機能設計 物理設計 サブシステム仕様書サブシステム間 I/F 仕様書 アーキテクティング 19

20 機能設計とは アーキテクティングプロセス システムの要求機能を分割し その機能を構成する下位機能の集合に置きかえる作業のことをいう Function 1 Function 2.1 要求機能 機能設計 Function 2 Function 3 機能設計 Function 2.2 Function 2.N Function N 抽象化 具体化 20

21 物理設計 アーキテクティングプロセス 分割された下位機能を システムを構成する要素に割り付ける作業をいう システム サブ機能 2-1 サブ機能 3-1 サブシステム 1 サブ機能 1 サブ機能 2-2 サブ機能 3-2 サブシステム 2 サブ機能 2-3 サブシステム 3 21

22 アーキテクティングプロセス アーキテクティングのアウトプット システム サブ機能 2-1 サブ機能 3-1 サブシステム 1 サブ機能 1 サブ機能 2-2 サブ機能 3-2 サブシステム 2 サブ機能 2-3 サブシステム 3 これより 22

23 アーキテクティングプロセス アーキテクティングのアウトプット サブシステム 1 サブ機能 3-1 サブ機能 1 サブシステム 1 と 3 のインタフェース サブ機能 2-1 サブ機能 2-2 サブ機能 2-3 サブシステム 3 サブシステム 1 と 2 のインタフェース仕様 サブ機能 3-2 サブシステム 2 23

24 House : 住宅 24

25 出典 :ISO/IEC42010:

26 言葉の定義 システム の定義 ( 階層構造 :Building Block) サブシステム システム 定義によると System と System を 組み合わせると System て ある サブシステム て は System of Systems とは? システム サブシステム サブシステム 26

27 本日のまとめ 俯瞰的に物事をとらえるためには武器が必要 アーキテクティング 多視点からの構造化 27

28 System of Systems 以下の 5 つの特徴をもったシステムを System of Systems (SoS) と呼んて いる 1. 運用の独立性 :SoS の構成システムは 個別に運用 2. 管理の独立性 : 構成システムは別々に調達され インテグレート しかし 運用中の構成システムはそのまま運用 3. 進化的開発 : 機能や目的か 追加 / 削除されたり 途中て 変更されるなど 開発とシステムか 進化的 4. 創発的振舞い : 構成システム単独て は実現て きない目的を SoS として実現 5. 地理的な分散 : 構成システムか 離れており 構成システム間て は 質量やエネルギーの物理量て はなく 情報を交換 SoS て ない System を Monolithic System と呼ぶ 出典 : Architecting Principles for Systems-of-Systems, Mark W. Maier (1998) 28

29 System of Systems 出典 :INCOSE Systems Engineering Handbook 29

30 System of Systems 世の中の動き : つなか りはじめたシステム 出典 : 経済産業省資料より抜粋 出典 : テキサスインスツルメント資料より抜粋 出典 : インダストリー 4.0 実現戦略報告書 より抜粋 30

31 品質保証が困難 複数の企業の製品 サーヒ スをつないて 利用者に提供 途中て 出て行く つながるシステムの拡大 途中から入ってくる 使いやすく システムの故障て サーヒ ス停止は困る 運用 保守を簡単に 多岐にわたるステークホルダ システムか どんどんかわっていく ( 進化的 ) 予定外のシステムの変化 31

32 参考となるアプローチ プラットフォーム化 32

33 Smart Grid Reference Architecture 出典 :Smart Grid Reference Architecture 33

34 インダストリー 4.0 リファレンスアーキテクチャモデル RAMI4.0 : Reference Architecture Model Industrie 4.0 出典 : インダストリー 4.0 実現戦略報告書 34

35 Smart Grid Reference Architecture RAMI4.0 出典 :Smart Grid Reference Architecture 出典 : インダストリー 4.0 実現戦略報告書 範囲を限定することによって Architecture の Reference Model をつくることか て きる 品質 安全性 相互接続性をこのモデル上に位置づけなか ら担保するための方針 Architecture Reference Mode は 時間軸 x 空間軸 x 意味軸 て 構成 35

36 まとめ 対象を俯瞰的にとらえるには武器か 必要 そのときの武器か システムズエンジニアリング ただし IoT システムは 単なるシステムズエンジニアリングて はなく System of Systems プラットフォームの考えるアプローチのように System of Systems のアプローチか 役に立つ 36