目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善最後にスライド番号 2

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へいぞうちゅうか
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1 MBD エンジニアの仕事術アイシンエィダブリュ株式会社技術本部解析技術部主任研究員久保孝行スライド番号 1

2 目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善最後にスライド番号 2

3 アイシンエィダブリュ株式会社社名設立資本金代表者売上高主要製品従業員数本社所在地基本情報アイシンエィダブリュ株式会社 1969 年 5 月 15 日 264 億 8,000 万円取締役社長石川勉連結 8,545 億円 (2011 年 3 月期 ) 単独 7,927 億円 (2011 年 3 月期 ) オートマチックトランスミッションハイブリッドシステムカーナビゲーションシステム連結 19,545 名 (2011 年 3 月 31 日現在 ) 単独 12,903 名 (2011 年 3 月 31 日現在 ) 愛知県安城市藤井町高根 10 番地 ( 代表 ) アイシンエィダブリュ本館スライド番号 3

4 アイシンエィダブリュ駆動系製品 FR 多段 FR 多段 :4~8 速ラインナップ 8 速 A/T: トヨタ自動車 6 速 A/T:VW,BMW 等スライド番号 4

5 アイシンエィダブリュ駆動系製品 FF 多段 FF 多段 :4 速 ~6 速をラインナップ 6 速 A/T: ボルボオペルサーブランドローバープジョーフォルクスワーゲン等スライド番号 5

6 アイシンエィダブリュ駆動系製品 FR FF がラインナップ FF CVT: トヨタ自動車マツダ等 FR ハイブリッドシステムトヨタ自動車スライド番号 6

7 カーナビゲーションカーナビゲーションシステムはトヨタ自動車への純正カーナビが中心その他アウディ純正日本向け GM 純正北米向けイクリプス市販日本向け等スライド番号 7

8 NAVIelite 詳細は WEB をスライド番号 8

9 自己紹介氏名 : 久保孝行経歴 1994 年アイシンエィダブリュへ入社 FF5 速 A/T の制御開発を担当 2002 年 MBD:HILS 装置の開発を担当 MATLAB/Simulink を本格的に使い始める 2009 年 IPA から SEC ジャーナル最優秀論文書受賞近年は MBD の教育を含め MBD 開発環境改善活動に従事スライド番号 9

10 自己紹介 JMAAB ボードメンバー (7 社 9 名 ) スライド番号 10

11 自己紹介統合系プロジェクト 2010 年度 2011 年度モデルベース開発系の委員として活動スライド番号 11

12 Car Testing and Car Designing Japan 年 2 月 7,8,9 日開催 2 月 7 日も講演がありますスライド番号 12

13 目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善スライド番号 13

14 MBD と V プロセスの関係 Virtual World ハート機能要求仕様書制御対象モデル実制御対象実 ECU ハートアクチュエータセンサ結合ハート制御ソフト Real World 機能保障 MILS 結合制御機能要求仕様書制御装置モデル RCP HILS 機能保障実車評価 ACG 設計制御対象モデル 1 制御装置モデル 3 ACG MILS 2 RCP 4 5 HILS Code verification 実車評価検証スライド番号 14

15 アイシン AW 版 :MBD プロセス詳細要件制御対象モデル要求分析機能モデル 2 工程に分かれる設計制御設計テストモデル制御対象モデル設計実装モデル Model-Based Design テスト設計実装設計 C ソース機能評価 MILS 一致性検証 Automatic C-code generation RCP モデル解析 Cコード静的解析 PILS モデルの評価結合検査単体検査 MBD 開発環境エンジニア実機評価要求検証適合 HILS 機能評価生成コードの評価検証 validation verification Model-Based verification スライド番号 15

16 アイシン AW の MBD エンジニア定義 MBD エンジニアとはモデルベース開発に携わるエンジニアのことであるキャリア種別機能モデルエンジニア ( 制御モデル前半 ) 実装モデルエンジニア ( 制御モデル後半 ) プラントモデルエンジニア MBD 開発環境エンジニア特徴制御機能が実現されたモデルを作成する自動車 A/T などのドメインの知識と制御に対して高度なスキルを必要とするソフトウェアに関する高度なスキルと共に Simulink からどの様なコードが出力されるのか正しい知識を持ち仕組みを知った上でモデリングができる Simulink に対する高度なスキルが必要制御対象 ( プラント ) をモデリングするエンジニアです Simulink モデルを使った開発環境を改善するツール作成やガイドラインの制定も行うスライド番号 16

17 コントローラモデルの開発は 2 工程機能モデルを開発する工程機能を作りこむスパイラル開発最適な制御機能を考える実装モデルを開発する工程品質を作りこむスパイラル開発仕様を変えずバグ 0 を目指す抽出分析矢印は外に向かって大きくなる抽出矢印は中心 ( ゴール ) 向かっ行く分析検査設計検査設計目的 : 機能を増やす目的 : 品質を良くするスライド番号 17

18 エンジニアのスキルの配分イメージ機能モデル設計エンジニア実装モデル設計エンジニア Simulink ドメインソフトウェア技術ドメイン Simulink ドメインの知識が重要見栄えを良くするよりも新たな機能開発を重視する全体を見渡し本当に必要な手段を新たな発想を持って開発できる事が重要品質を確保する為に非常に高度なモデルスキルとソフトウェアスキルが必要である機能を増やすよりも品質を上げる事に主眼を置ける人材が必要である求められるスキルよりは性格の方が重要であると考えているスライド番号 18

19 MBD エンジニアの仕事術モデル作成編スライド番号 19

20 目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善スライド番号 20

21 要求理解 : シナリオ作成へ最初に要求を理解し要求を明確化します次に制御モデルの設計が始まりますまずは要求を理解するそれにはシナリオを作る事が効果的シナリオを作るとは? 頭の中で仮想シミュレーションしやりたいことを実現するとどの様になるのかを表現するその表現は自然言語だけでなく図や表を用いると良いスライド番号 21

22 シナリオ作成と UML の関係シナリオ表現の図とは? UML なのか? UMLの図は要求を理解しソフトウェアを作成するために必要な図として定義された図を書けば要求を理解できるのではない図を描く目的要求を理解する理解した結果を示すソフトウェアを作成するのに必要だから図表を描く抽出分析要求段階では設計分析で色々な図や表を使ってスパイラル的に工程が繰り返えされる検査設計スライド番号 22

23 シナリオ作成と UML の関係要求理解の為にシナリオを作成するそれに必要な図を使う必要な図は開発対象開発プロセスによって異なる決められた図表を描けば要求が理解できソフトウェアが作れるケースバイケースで要求を理解するために必要な図や表を使えば良いスライド番号 23

24 シナリオ作成に有効な図は? 時間変化によって出力値が変わる制御開発に適した図は? タイミングチャートが最も活用しやすいシナリオ = ユースケース毎のタイミングチャートタイミングチャートは入力に対するあるべき振る舞いを定義するタイミングチャートを使って表したシナリオはテスト工程でも活用できるスライド番号 24

25 自動販売機を例題にする入力 : お金の種類 :50 円 100 円入力 : ボタンの種類 :150 円ジュース購入ボタン 200 円ジュース購入ボタン動作 : お金を入れて金額が満たされた状態で購入ボタンを押すとジュースが購入できるスライド番号 25

26 自動販売機の状態遷移例まずはどの様な流れになるのかシナリオを作るユースケースを検討する 150 円のジュース購入例 ( 合計 200 円投入 :50 円のおつり出力 ) 円 + 50 円 + 50 円 + 50 円ジュース1 購入円 + 50 円円ジュース1 購入まずはユースケース 1 についてタイミングチャートを描いてみようスライド番号 26

27 タイミングチャート例ユースケース 1 50 円 1 次入力信号中間信号出力信号 100 円 150 円ジュース 200 円ジュースジュース出力おつり 150 円ジュース 50 円時間スライド番号 27

28 シナリオ作成例 : タイミングチャートタイミングチャートの作成には信号のレイヤに対して 4 つの考え方が必要 1 次入力信号想定するシステムへの直接の入力信号 2 次入力信号あるいは中間信号 1 次入力信号を用いて作られた信号出力信号を得るために必要不可欠な中間信号出力信号想定するシステムの出力値他への影響システムの出力によって他のモジュールが受ける影響画面の枠を分けても良いし混ぜて書いても良い観点として 4 つある事を意識するスライド番号 28

29 タイミングチャート例ユースケース 1 1 次入力信号 50 円 100 円 150 円ジュース 200 円ジュース中間信号出力信号ジュース出力おつり総額 150 円ジュース 50 円時間スライド番号 29

30 タイミングチャート以外のシナリオ表現状態遷移を使ったシナリオ作成例スライド番号 30

31 状態遷移図を使ったシナリオ表現例お金の組み合わせは非常に多いのでタイミングチャートでは数が多くなりすぎる状態遷移図を使うことで複数のユースケースをまとめて表現できるユースケース 1 ユースケース 2 を表現意味合計 50 円意味合計 100 円意味合計 150 円 [50 円 ] [50 円 ] [50 円 ] ユースケース 1 / ジュース 1 出力返金 50 円ユースケース 2 [100 円 ] 意味合計 200 円 [50 円 ] [ ジュース 1 購入 ] スライド番号 31

32 ミーリーマシンを用いた状態遷移図の例 200 円投入までの全てのユースケースを表現した状態遷移図 [100 円 ] / ジュース 1 出力意味合計 50 円意味合計 100 円意味合計 150 円 [50 円 ] [50 円 ] [50 円 ] [100 円 ] [ ジュース 1 購入 ] [50 円 ] / ジュース 1 出力返金 50 円 [100 円 ] 意味合計 200 円 [ ジュース 1 購入 ] / ジュース 2 出力 [ ジュース 2 購入 ] スライド番号 32

33 シナリオ表現としての状態遷移図ユースケースが多すぎるものは状態遷移図を使うことで複数のユースケースをまとめたシナリオを表現できますこれによって全体の振る舞いが解り仕様を明確にする事ができる意味合計 50 円意味合計 100 円 [100 円 ] 意味合計 150 円 / ジュース 1 出力 [50 円 ] [50 円 ] [50 円 ] [100 円 ] [ ジュース 1 購入 ] [50 円 ] / ジュース 1 出力返金 50 円 [100 円 ] 意味合計 200 円 [ ジュース 1 購入 ] 質問 : この状態遷移図は完成している / ジュース2 出力 [ ジュース2 購入 ] だからコード生成しても良いスライド番号 33

34 シナリオ表現としての状態遷移図ユースケースが多すぎるものは状態遷移図を使うことで複数のユースケースをまとめたシナリオを表現できますこれによって全体の振る舞いが解り仕様を明確にする事ができる注意点このような状態遷移図はそのままソフトウェアとして実装する事はできないもちろん形式手法によるチェックも意味がない理由はこの状態遷移図は要求を理解するため描かれたシナリオだからですここから実装に必要な情報を抜き出す為の分析が必要であるスライド番号 34

35 状態遷移図の分析観点 : 状態変数状態変数には記憶と状態の二つが混在していることに気をつけるべきである記憶 ( 無限個 ) 状態 ( 有限個 ) 記憶 : 無限個中身の量 ( ml) 中身の温度 ( ) 発熱量 ( カロリー ) 状態 : 有限個空満水沸騰前沸騰中沸騰後スライド番号 35

36 状態遷移図の表現 : 記憶の例状態遷移図 ( ミーリーチャート ) はフリップフロップ ( 論理演算 ) の振る舞い説明の為に作られたがあくまで振る舞いを説明するためのものでありコード生成を意識した表現方法ではない S 0 0 入力 R 0 1( リセット ) 出力 Q 保持 0 Q=(!R)&&(S Q) 真理値表や論理演算 ( 不定 ) 変換変換の方向に注意 (0,0)/0 (x,1)/0 /0 振る舞いを説明 (1,0)/1 Q1 Q2 (x,1)/0 (0,0)/1 ミーリーチャート (1,0) Q1/0 Q2/1 (x,1) ムーアーチャートスライド番号 36

37 状態遷移図からコード生成 (0,0)/0 (x,1)/0 /0 Q1 (1,0)/1 (x,1)/0 ミーリーチャート Q=(!R)&&(S Q) Q2 (0,0)/1 記憶変換 (1,0) Q1/0 Q2/1 (x,1) ムーアーチャート最適化されたコードは自動生成されないフリップフロップ回路の振る舞いを書いて最適化された論理演算が出力されるか? コード生成する状態遷移図は記憶と状態を区別した物を対象とするスライド番号 37

38 状態遷移図の整理例記憶 ( 無限個 ) 状態 ( 有限個 ) 金額の組み合わせやジュースの種類は有限個と考えるかも知れないしかし両方共に数の設定を増減することができるので無限と考えるべきである金額やジュースの種類は記憶に分類される項目であり状態として扱ってはいけないつまりシナリオで用意した以外にもお金の組み合わせやジュースの種類があると判断すべきであるスライド番号 38

39 状態遷移図の分析観点 : システムお金の投入毎処理するのか? お金が投入されたは不定期なイベント連続投入された場合は高速な応答性が要求される状態遷移図のような高度な制御を高速起動させるべきではない対応方法投入金額を高速計算する部分を外部に作る状態遷移は定期的に外部へ総額を問い合わせるだけにする正しい状態遷移図は正しいシステム設計の元で成立するスライド番号 39

40 AUTOSAR ソフトウェアプラットフォームの概念高負荷低速定期的な処理 XX 制御コンポーネント XX 制御コンポーネント何をアプリケーションとして何をシステム側とするのか構造的な設計思想が必要不定期あるいは高速な処理スライド番号 40

41 自動販売機の動作例状態遷移の分析観点記憶と状態の区別システムの考え方を前提に自動販売機の状態を検討するこの例では動作の異なるポイントを状態と考えると 3つに切り分けができる初期状態 ( 待機 ) ボタン待ち( ボタンを光らせる ) ジュースの取り出し ( 排出 ) 待機 / ジュース 1 出力 [50 円 ] 意味合計 50 円 [100 円 ] ボタン待ち意味合計 100 円 [100 円 ] [50 円 ] [50 円 ] 意味合計 150 円 [ ジュース 1 購入 ] [50 円 ] 排出 / ジュース 1 出力返金 50 円 [100 円 ] 意味合計 200 円 / ジュース 2 出力金額のチェック [ ジュース 2 購入 ] [ ジュース 1 購入 ] スライド番号 41

42 表で整理して状態遷移図へ表を使って情報を整理し状態遷移図へ変換する状態名初期状態ボタン動作待ち遷移条件 1 遷移先条件アクション遷移条件 1 遷移先条件アクション遷移条件 2 遷移先コイン投入お金のカウントボタンが押される && 金額が満たされる排出ジュースの取り出しタイマ成立初期状態 [ ボタン ] 初期状態 [ コイン投入 ] ボタン待ち購入可能なジュースのライトを点灯させる [ タイマー ] 条件アクション返金仕様検討で使う状態遷移表は遷移条件 1 排出終了シンプルな物を使うべき遷移先初期状態必要最低限の事を表に書き込み整理する条件アクション初期化排出思考速度を落とさないシンプルさが重要検証用 (STM) の表と設計用 (STT) の表は異なる排出スライド番号 42

43 状態遷移図に対するタイミングチャートユースケース 1 1 次入力信号 150 円ジュース 200 円ジュース総額要求が育っていくスパイラル分析抽出時間中間信号コイン投入ジュース1 購入可能不可可能ジュースのライト制御機能の追加消灯出力信号ジュース出力おつり点灯検査点滅 150 円ジュース 50 円設計スライド番号 43

44 要求の整理と分析要求要件の整理は忘れずに内容重要度種別お金は少なくとも 50 円と 100 円が使えるジュースは 2 種類以上購入可能金額より多く入れた場合はお釣りが返却されるお金を入れて何もしないと一定時間でお金が返却される購入金額が満たされ購入可能に到達したことが購入者に解るようにするボタンを押してから 5 秒以内にジュースが取り出し口に来ている必須要件必須要件希望要件必須要件システム要件システム要件機能要求機能要求機能要求システム要件非機能要求スライド番号 44

45 MBD エンジニアの仕事の流れシナリオを作る頭の中で仮想シミュレーション適切な時期に PC 上のシミュレーションへ Simulink でモデリング! スライド番号 45

46 要求からモデリング実現したい機能とシナリオの両方を設計しシミュレーションによって検証する要求検証表現を行っておく詳細は要求開発プロセス WG 発行のガイドラインを参考にしましょうスライド番号 46

47 要求分析の仕事術要求を理解するにはシナリオを作るシナリオはタイミングチャートが使いやすいタイミングチャートは 4 つの観点が必要タイミングチャートは検証にも使える状態遷移図もシナリオ表現に使える状態遷移図は記憶と状態の区別が必要状態遷移図はシステムの分析が必要要求分析工程では必要な図表を書く決められた図表を書くことから始まる事はない! 自然言語だけでは伝わらない部分が多いので図表は積極的に活用しようスライド番号 47

48 目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善スライド番号 48

49 状態遷移の書き方状態遷移図はさまざま書き方ができるそのため他者からの理解度が極端に悪い図もかけてしまう ( 自分だけが満足してる図 ) しかし書き方を限定することで他者からの理解度を上げる事ができるアイシン AW では書き方を 2 種類に限定した A 型 : ウォーターフォール型状態遷移図 B 型 : 多状態多遷移 A 型 B 型の書き方についての説明を行うスライド番号 49

50 状態遷移図の記述ルール制定についてアイシンエィダブリュでは 1995 年から状態遷移表を用いた制御開発を行ってきた当時から拡張された意味論を使用しており現在の Stateflow と同等である状態の階層化並列化が可能イニシャライズと通常実行の区別遷移条件と条件アクションが使用可能自己遷移インナートランジションが使用可能タイマーによる強制遷移が標準ルール残念ながら書けるだけで自動コード生成ができない Stateflow へ表図 : 状態遷移図の描き方は 15 年間の状態遷移に関する設計的な考え方を継承しているスライド番号 50

A 型 : ウォーターフォール型状態遷移図状態は上から下に流れるように記述するリセット下へ遷移する条件は左側へ記述する遷移条件は真ん中より上側へ記述する遷移線よりも左側に記述したほうが全体のバランスが良い初期初期中期終了の 3 つに分けて図を描く中期は初期遷移から流れる系統毎に並列に並べる

51 A 型 : ウォーターフォール型状態遷移図状態は上から下に流れるように記述するリセット下へ遷移する条件は左側へ記述する遷移条件は真ん中より上側へ記述する遷移線よりも左側に記述したほうが全体のバランスが良い初期初期中期終了の 3 つに分けて図を描く中期は初期遷移から流れる系統毎に並列に並べる状態の大きさには意味は持たせない状態の大きさが状態の優先度を示したり状態の重要度を示す事はない上へ遷移する条件は右側へ記述する遷移条件は真ん中より下側へ記述する遷移線よりも右側に記述したほうが全体のバランスが良い終了制御は不安定から安定へウォータフォール同様上流に戻すのはリスクがあるスライド番号 51

52 B 型 : 多状態多遷移 2. 遷移条件が多い場合はパラレルチャート化し外へ出す 1. インナートランジションを活用し遷移線をまとめる [in(a)] {function f1} i[n(b)] {function f2} function f1 function f2 haschange(st) 状態変数をチェック [ST==A] [ST==B] A B [in(c)] {function f3} [in(d)] {function f4} function f3 function f4 [ST==C] 状態変数と一致した状態へ遷移する [ST==D] C D [in(e)] {function f5} function f5 [ST==E] E スライド番号 52

53 A,B 混在型 : 状態遷移図の描き方状態遷移図は A 型ウォーターフォール型を基本に多遷移の B 型を組み合わせる事で全ての表現が可能状態遷移は適切な記述を行えば爆発しないスライド番号 53

54 具体的な事例説明拡張階層構造化状態遷移表設計手法 Ver2.0 P54 から原本をご参照ください状態遷移表 (STM) から状態遷移図へ変換するスライド番号 54

$subcartmains 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 [in( MainS.S2) ] {fcn_ S2( ) ;} [in( MainS.S3)] {fcn_ S3( ) ;} [in( MainS.S4)] {fcn_ S4( ) ;} [in( MainS.S5)] {fcn_ S5( ) ;} [in( MainS.$

55 subcartmains [in( MainS.S2) ] {fcn_ S2( ) ;} [in( MainS.S3)] {fcn_ S3( ) ;} [in( MainS.S4)] {fcn_ S4( ) ;} [in( MainS.S5)] {fcn_ S5( ) ;} [in( MainS.S6)] {fcn_ S6( ) ;} [in( MainS.S7)] {fcn_ S7( ) ;} [in( MainS.S8)] {fcn_ S8( ) ;} function function function function function function function fcn_ S2 f cn_ S3 f cn_ S4 f cn_ S5 f cn_ S6 f cn_ S7 f cn_ S8 MainS [Button==E1] 1 2 ON [Button==E4] [haschanged ( enum_ MainS) ] [enum_mains==s3] 1 [enum_mains==s4] 1 [enum_mains==s5] 1 [enum_mains==s6] 1 [enum_mains==s7] 2 [enum_mains==s8] [Buton=E2] [enum_ MainS==S9] [Buton=E0] S0 S1 S2 [Buton=E3] S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 B 型を使った状態遷移表現 B 型は状態遷移表 (STM) と 1 対 1 で全てのケースを表現できる表の段階で最適化されていればそれをB 型でそのまま表現できる 2 STM どおりの遷移条件を記載する 1 2 E5 E6 3 E7 7 E5 E6 E7 E8 E9 E8 8 遷移しない場合も記述は何もしない事を示すために記述だけ残す本当は 9 も同一に描けるが録音は特殊操作として分けた 1 スライド番号 55

56 A 型で表現 : インナートランジション活用インナートランジションまとめられる遷移を一箇所で集約スライド番号 56

57 A 型で表現 : 状態の考え方がおかしい部分状態遷移表の指定どおりに変換すると状態定義がおかしいところがある外部から子の状態へ直接遷移する遷移ができる場合は状態の考え方がおかしい状態内部は独立性が必要! スライド番号 57

58 A 型で表現 : 親子依存関係の見直し親から子への直接遷移を防止した場合独立性を保持した状態遷移ただし状態数が多く同じような制御内容の状態が複数個あるのがわかる赤枠の中に状態が 8 個スライド番号 58

59 A 型で表現 : 状態変数の分析同じボタンが押された時に異なる動作をする場合状態が存在すると考えると殆どのボタンは記憶として整理できる速度制御 : 遅速度制御 : 早赤枠の中は状態が 2 個再生早送り逆送りは速度が異なるだけで同じ速度制御という状態と定義スライド番号 59

60 実際の教育方法について状態遷移図は分析整理する事で A 型 B 型によって表現が可能である状態遷移図の描き方を限定してもルールの徹底には教育しかないしかし描き方を制限するような教育は教え方を誤ると受けいれてもらえず効果がでてこないスライド番号 60

61 実際の教育方法について教育内容を肯定的に受け入れさせる点を注意しなければならない自らが書いた状態遷移図を強制的にフォーマットに従った書き方に変更させると最初に自分が書いた図の方が理解度が高いと感じるので反感を買い教育効果が薄まってしまうフォーマットへの変換方法を指導する場合他人が書いた状態遷移図を共通フォーマットへ変換する演習を行うべきであるスライド番号 61

62 演習例修正点 : 縦型に修正 Wait は使用していないので削除する問題点 : 横型になっている状態の中にある状態へ他の親から子へ直接遷移しているこの教育では状態遷移図の制御内容に関して内容を正確に理解する部分には力を入れない形の修正を学ぶところに力を入れる形を修正してから状態の流れを理解してもらうスライド番号 62

63 B 型適応例 C B C 変更前 A B 先ほどの状態遷移図をよく見ると同一条件で状態変化しているので B 型で描けば最小化される A A B 全ての状態へ遷移線がありディフォルト遷移の場所がおかしい C 標準フォーマットの教育他人の作った状態遷移図を標準フォーマットに修正する演習を繰り返すスライド番号 63

64 仕事術 : 記憶と状態の区別入力信号から直接追いかけて作った状態遷移は記憶を扱っておりシナリオを表現している場合が多い先ほどの事例では入力信号に対するボタンの役割を状態として定義しています教育用の例題は記憶でかつシナリオを表現しているものが多い ( ツール教育の為だから ) 正しい状態定義 : 出力の違いから考えたものが正しい状態定義になる事が多い先ほどの事例ではモーター速度やモータ電流の違い画面表示音声の On,off 等から状態を考えますスライド番号 64

65 仕事術 : 状態遷移の使い方まとめシナリオ表現として使われている場合があるシナリオ表現はそのままでは仕様ではない自動生成してもソフトウェアとして実装することはできないそこから分析最適化が必要である分析最適化記憶と状態の区別するシステムの明確化を行う図は決まったフォーマットに統一する事を心がけるインナートランジションを活用し遷移線をまとめるパラレルチャートを活用し状態数を削減するスライド番号 65

66 出力 on-off だから状態ではないライトの点灯の制御で on-off の状態を作らないライトは PWM の duty 比と周波数で指定できる意味 duty 比消灯 0% 点滅 50% 点灯 100% [ ボタン ] 初期状態 [ コイン投入 ] ボタン待ち購入可能なジュースのライトを点灯させる [ タイマー ] 単なる数値状態ではありませんハードウェアの構成と合わせて考えましょう排出スライド番号 66

67 MBD エンジニアの仕事術モデリング編終了アイシンエィダブリュ ( 株 ) 久保孝行 MBD エンジニアの仕事術 MBD 開発環境エンジニア編へスライド番号 67

68 目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善スライド番号 68

69 MBD エンジニアの仕事術 MBD 開発環境エンジニア編スライド番号 69

70 MBD の現実 MBDを実践すると意外に作業時間が多い更に自動コード生成するとRAM ROMも多い! Simulinkでモデルを作成して本当にメリットがあるのか? YESと答えられますか? 現実の開発工数モデル設計試作ソフトウェア設計制御設計従来開発モデル設計号口スライド番号 70

71 MBD 開発環境エンジニアは何をするのか? 先の問題定義に対してキーとなるのが MBD 開発環境エンジニアの存在です Q:MBD 開発環境エンジニアは何をするのか? A:MBD の開発環境を改善するのが仕事です自動コード生成用のカスマイズ例 S-function ブロックの作成提供についてスライド番号 71

72 ハンドコードとの統合既存の C ソースを Simulink に組み込むには? 自力で S-function を作って tlc ファイルをカスタマイズするのは大変です legacy_code() 関数がお勧めです 2007 年にリリースされた MATLAB の標準機能です御存知ですか? スライド番号 72

73 legacy_code(lct) テンプレートにしたがって必要な項目を入力すれば既存の C ソースを S-function ブロックとして作成することができますコマンドを書いて実行すれば S-function ブロックが作られるスライド番号 73

74 legacy_code(lct) legacy_code() 関数を使って作成したブロックはシミュレーションも実行できコード生成もできます S-function に対する詳しい知識が無くてもブロックを作る事ができますヘルプ参照先 /legacy_code.html (MATLAB コマンドラインに切り取って実行する ) web('c:/program Files/MATLAB/R2011b/toolbox/rtw/rtwdemos/html/ja/rtwde mo_lct_filter_script.html', '-helpbrowser') 後ほど WEB 掲載ありスライド番号 74

75 ハンドコードの活用ハンドコードを活用する S-function ブロックを作った作ってモデル設計者に提供しただけではだめ S-function は通常のブロックと異なり入力の型毎に沢山あり機能モデルエンジニアは当然実装モデルエンジニアも使いこなすのは大変 ***** ***** コード生成ブロックと入れ替える作っただけでは使われない! ***** ***** ***** ***** ***** ***** スライド番号 75

76 自動コード専用ブロックの専用置換ツール手作業でブロックを置き換えると大変な工数が必要となります専用の自動置き換えプログラムを作りボタンボタンを押すだけすだけで自動置き換えできる環境を用意するこれが工数削減のコツブロックと共に専用の自動置き換えツールを配布する自動置換スライド番号 76

77 ブロックライブラリの提供ブロックライブラリの提供は仕様意図が一目でわかる絵を表示場合によっては設定用の専用 GUI と共に提供する例 : タイマースライド番号 77

78 関数ブロック作成 GUI GUI を使ってカスタムブロックを自動生成する数式を入力し数式が表示されたブロックを自動的に作成する工数削減 + 可視化の向上の W メリットこういった開発環境を改善するのが MBD 開発環境エンジニアの仕事スライド番号 78

79 改善用のツールはどうやって作るのか? Simulink APIを使いますいます API Application Program Interface Simulink API とは MATLAB のコマンド操作にて Simulink の外部から Simulink モデルを操作する事が可能なインターフェース関数 Simulink のヘルプに記載されていますスライド番号 79

80 Simulink API 知ってますか? MATLAB のコマンドラインから >>Simulink >> open_system(' モデル名.mdl') これも Simulink API ですコマンドラインから Simulink のモデルを操作するインターフェースの関数です *legacy_code() は Simulink/ モデル構築系 API スライド番号 80

81 簡単な SimulinkAPI 活用例要望 :Constant ブロックの概要を表示したい人が実施するとマウスをダブルクリックしてブロック注釈に " 概要 " を表示するように選択するモデル内に数十個ブロックがあった場合作業は一瞬では終わりませんブロック注釈の追加特に最新バージョンはウインドウの起動が遅いスライド番号 81

82 ブロック注釈の自動追加 Simulink APIを使う場合わずか数行のプログラムを書いて実行すれば数秒で作業が終了する Simulink APIは非常に便利 (MATLAB コマンドラインに切り取って実行する ) modelh=get_param(bdroot,'handle'); CblockH=find_system(modelH,'LookUnderMasks','all','type','block'); for n1=1:length(cblockh) set_param(cblockh(n1),'attributesformatstring','%<description>'); end WEB 掲載予定スライド番号 82

83 ブロック注釈の切り替え制御仕様書として見る場合は仕様意図を読み取るのが主な目的仕様意図が解る記述部分だけを表示する ( 概要部分だけ ) 関係ない表示が沢山あると理解しにくい相反するニーズ実装用のモデルとしてチェックを行う場合は実装に必要となる情報を全て表示する必要があるダブルクリックで GUI を開いて確認していては工数がかかる必要な情報は全て表示したいブロックの説明を行うブロック注釈はプロセスの中で表示の切り替えが必要スライド番号 83

84 ブロック注釈の切り替えプロセスの途中で注釈の切り替えが必要機能モデルのレビュー実装モデルのレビュー上記の 2 種類は議論する内容が大きく異なり必要とする情報量が異なるブロック注釈の表示はプロセスによって切り替えが必要であるボタンを押すだけで切り替え可能な環境を提供するスライド番号 84

85 概要の追加と日本語英語 GUI の提供ブロックの概要はいつ書くのか? Simulink モデルを作る最初の段階でサブシステム名を日本語で書き込んで作っておきますそしてプロセスの途中で英語に置き換えるという全体プロセスを考えます変換時に日本語をブロック概要に転記すれば良い変換に使用するリストスライド番号 85

86 概要の追加と日本語英語変換変換リスト日本語機能を作りこむとき英語コード生成するときスライド番号 86

87 実際の API 活用例ガイドライン準拠ガイドラインチェッカーチェッカーのカスタマイズとはスライド番号 87

88 実際のモデルブロックサイズはめちゃくちゃアノテーションの表示はない作ったサブシステムの名前が全て Subsystem? ルール違反はどうやって調べますか? スライド番号 88

89 ルールのチェックはモデルアドバイザールールチェックは純正ツールモデルアドバイザーを使えますスライド番号 89

90 ルール例 :MAAB ルールのチェック項目 R2011b では MAAB ルールの殆どがチェック可能となっているスライド番号 90

91 db_0042:inport ブロックの使用方法自動チェック可能 Simulink 標準機能モデルアドバイザーによる MAAB ルールチェック OK NG 標準ツールはチェックが自動化できるここまでは Simulink APIは必要ないスライド番号 91

92 モデルアドバイザーのカスタマイズモデルアドバイザーは自作した専用カスタムルールを追加できるカスタムルールはチェックだけでなく自動修正自動修正を追加できる自動修正可能な場合は修正ボタンが表示されるスライド番号 92

93 モデルアドバイザーのカスタマイズボタンを押すだけで自動修正 NG OK 自動修正によって単純作業は激減するチェッカーはカスタマイズが必要ですスライド番号 93

94 ツールは自社用にカスタマイズマスワークスは共通の基板部分だけを提供している各社ごとにプロセスの違い考え方の違いでニーズが異なる要求は各社でカスタムツールを作り対応するそのための環境も合わせて提供するのがマスワークスの基本理念モデルアドバイザー自動修正を必要とする場合修正方法は自社専用のルールになるケースが多い Simulink Design Verifier ブロックを置き換えるルールは各社で作るスライド番号 94

95 Simulink Design Verifier( 形式手法 ) Simulink Design Verifier は通常の仕組みの中にブロック置換用の関数を呼び出す部分が用意されている検査したい場所の考え方は各社異なるカスタマイズが前提! スライド番号 95

96 Simulink でモデルを作るだけが MBD ではない Simulinkでモデルを作成して本当にメリットがあるのか? 開発環境を改善するツールの併用により品質向上と工数低減を実現する MBDは開発環境構築まで含めて MBD モデル設計ソフトウェア設計制御設計モデル設計キーワードは改善試作従来開発号口 Simulink API を使えば効率アップ自動化が可能ですそれらのカスマイズはそれほど難しくありませんスライド番号 96

97 MBD エンジニアの仕事術まとめ自動化はプロセスに依存する自動化は各社の規約に依存するプロセス全体を見てニーズにあったツールをニーズのあるプロセスに提供する次のプロセスにつなげる次のプロセスでも活用する例カスタムブロックを作って提供するだけではだめ見栄えの向上工数削減ができるツールと一緒に提供するブロック注釈の自動表示プロセス全体の効率化何処のプロセスで注釈として表示すべき物を記述させるのか工程全体で無駄のないように仕組みを考えるスライド番号 97

98 最後にスライド番号 98

99 開発環境改善活動を実施しよう MBD 成功は開発環境の改善です開発環境を改善する専門チームを作る事をお勧めしますツール開発初期 : 技術レベルの高い会社に協力してもらいましょう例えばマスワークスその他 ( パートナーシッププログラムを参考にしてください ) _matl_index_ja_jp.html その後自社の専門チームでレベルアップしましょうスライド番号 99

100 MATLAB を有効に活用していますか? 皆さんの MATLAB に対する知識レベルは? MATLAB どれだけ知ってますか? Simulink の全てのブロック種別オプション設定とその効果公開されている API の数 MATLAB 約 1400 個 Simulink 約 100 個 Simulink Coder 50 個 Verification and Validation 約 50 個本日の講演で想定していたよりも MATLAB の知識範囲が広いと思った方がいらっしゃいませんか? Simulink RTW (Coder) Stateflow V&V 想定より知識の範囲が広くないですか? スライド番号 100

101 キャリアアップエンジニアのキャリアアップは知識と経験の両輪です本日の講演が知識拡大の動機付けになっていただければ幸いですキャリアアップ経験だけ増えてもキャリアップしない両輪そろえてすばやいレベルアップ経験知識スライド番号 101

102 MBD エンジニアの仕事術 1 時間の長い講演に付き合っていただきありがとうございました発表を終了しますアイシンエィダブリュ株式会社解析技術部久保孝行スライド番号 102

2011 年 11 月 17 日状態遷移の種類と形式検証の使いどころアイシンエィダブリュ株式会社技術本部解析技術部主任研究員久保孝行 AISIN AW CO., LTD. All rights reserv ed. Do not reproduce or distribute.

2011 年 11 月 17 日状態遷移の種類と形式検証の使いどころアイシンエィダブリュ株式会社技術本部解析技術部主任研究員久保孝行 AISIN AW CO., LTD. All rights reserv ed. Do not reproduce or distribute. 状態遷移の種類と形式検証の使いどころアイシンエィダブリュ株式会社技術本部解析技術部主任研究員久保孝行はじめに背景状態遷移を使えばなんでも表現でき形式検証によって安全性が確認できるという誤った情報で状態遷移に飛びつく傾向があるが正しい理解の下で状態遷移を使わなければ目指した効果は得られない安全な設計を行うには元となる正しい知識が必要である安全の基本は教育です発表の流れ

目次 MBD エンジニアのキャリア種別 モデリング編 要求表現 タイミングチャート 状態遷移図 状態遷移図の描き方 書き方のルール 教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の 改善 最後に スライド番号 2

目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善最後にスライド番号 2