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みいかなつ
5 years ago
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歴史 1 台の車には数十個の ECU がある環境省エネ CO2 魅力品質安全性電子開発部サプライヤ C IT 開発部サプライヤ A エンジン開発部サプライヤ B 3 電子開発部サプライヤ D 4 1.

1 目次日産自動車におけるソフトウェア品質向上活動ー SWEEP ー日産自動車 ( 株 ) ソフトウェア品質グループ菊池光彦 2006 年 1 月 30 日 1. 歴史 2. SWEEP 3. ソフトウェアレビュー 4. SQAツールレビュー 5. まとめ 2 1. 歴史クルマは常に進化し続ける 1. 歴史 1 台の車には数十個の ECU がある環境省エネ CO2 魅力品質安全性電子開発部サプライヤ C IT 開発部サプライヤ A エンジン開発部サプライヤ B 3 電子開発部サプライヤ D [ 行 ] 10M 1M 100K 10K '71 車両全体 1M@2000 パワートレイン部 0.25M@2000 '95 '00 '05 [ 西暦 ] 5 [Lines] 10M 1M 100K 10K 6

2 1. 1. 歴史 2001 年 4 月に SWEEP 活動を開始誰が? 日産仕様 (4%) 日産サプライヤ間の連携 (9%) サプライヤ (87%) どこに? 単純ミス (33%) 仕様 (33%) プログラム構造 (33%) SoftWare Engineering Evolution Program 7 8 目次 1. 歴史 2. SWEEP 3. ソフトウェアレビュー 4. SQAツールレビュー 5. まとめ 2.SWEEP SWEEP 活動の開始ソフトウェア品質グループの設立ソフトウェア開発プロセスの構築ソフトウェア開発のルールの確立 SWEEP ソフトウェア品質グループの役割 2.SWEEP ソフトウェア品質グループの役割 IT 開発部エンジン開発部開発部範囲 : 車載されるすべての ECU のソフトウェア独立した組織ソフトウェア品質グループレビューサプライヤ A 仕様書ハードソフトサプライヤ B 仕様書ハードソフトサプライヤ n 11 役割 : 日産標準の開発社内適用サプライヤ適用のフォローサプライヤのソフト開発プロセスのレビュープロセスどおりに進んでいることの第 3 者レビューハイリスク部品に対する特別活動日産役員への定期報告よりよいツールや手法の調査と開発 12

2.SWEEP 標準プロセスルールの構築個人の経験ノウハウ過去の成功体験組み込みエンジニアの常識過去の失敗体験 2.SWEEP 実践的アプローチを採用したプロセスルール構築のポイント確立した技術再利用可能な仕組みとしての標準技術とプロセスの整合重大不具合の再発防止 13 成功体験の展開 14 2.SWEEP ソフトウェア開発のプロセス 2.

3 2.SWEEP 標準プロセスルールの構築個人の経験ノウハウ過去の成功体験組み込みエンジニアの常識過去の失敗体験 2.SWEEP 実践的アプローチを採用したプロセスルール構築のポイント確立した技術再利用可能な仕組みとしての標準技術とプロセスの整合重大不具合の再発防止 13 成功体験の展開 14 2.SWEEP ソフトウェア開発のプロセス 2.SWEEP ソフトウェア開発のルール 4 カテゴリの標準ルールを規定 Software Quality Management プロセスレビュー仕様設計構造設計詳細設計結合テスト単体テスト実車テストソフトウェア開発計画ソフトウェア開発プロセスソフトウェアテスト仕様ソフトウェア不具合管理コーディングコードレビュー仕様レビュー構造レビューテスト仕様レビュー SQA ツールレビュー 15 ANPQP 16 目次 3. ソフトウェアレビュー日産 / サプライヤの開発分担 1. 歴史 2. SWEEP 3. ソフトウェアレビュー 4. SQAツールレビュー 5. 依頼事項 17 日産ヌケモレや矛盾の無い仕様を作成する実車を用いてシステム間機能評価や車両性能評価を実施する仕様設計構造設計詳細設計結合テスト単体テストコーディングコードレビューサプライヤ要求仕様を分析し整理するソフトウェアを設計/ 開発しテストするソフト品質向上のため節目毎にレビューを行う実車テスト 18

4 3. ソフトウェアレビュー日産 / サプライヤの開発分担日産日産で不具合を発見したとしても日産ではソフトの詳細を直接解析できない! 実車不具合は再現困難! サプライヤ仕様設計構造設計詳細設計コーディング単体テストコードレビューソフト開発はサプライヤの分担ソフトはサプライヤの資産実車テスト結合テストソフトウェアレビュー日産 / サプライヤによるソフト品質レビュー仕様設計仕様レビュー構造レビュー構造設計詳細設計コーディングプロセスレビュー結合テスト単体テストコードレビュー実車テストテスト仕様レビュー SQA ツールレビューソフトウェアレビューレビューの内容全体設計工程テスト工程プロセスレビューサプライヤ評価: 弱点を分析し今後のレビュー方針を決めるプロセスアセスメント: 各プロセスが標準プロセスどおりに実施されていることを確認する仕様レビュー設計部署とサプライヤ間で実施し仕様のヌケモレ矛盾を無くす構造レビューシンプルな構造になっていることテスト容易な構造になっていることを確認するテスト仕様レビューソフトウェアが仕様書通りにできている事を確認するゼロ割りなどの純粋なソフトバグの観点でテストされている事を確認するソースコードレビュー (SQAツール解析) 設計基準やコーディングルールが守られていることを確認するソフトウェアレビュー日産のすべきことソフトウェアレビュー必要理由ソフトウェアレビュープロセスレビューは必要! 作ろうとしているソフトにあった設計技術手法の確立個人に依存せず組織として作業工程が標準化されていることを確認強み / 弱みを把握し補強 24

5 3. ソフトウェアレビューたとえ話設計技術手法の確立 = おいしいラーメンのレシピを持っていること個人に依存せず組織として作業工程が標準化されていることを確認 = 毎回おいしいラーメンを繰り返し作れること強み / 弱みを把握し補強 3. ソフトウェアレビュー必要理由 =レシピはわかりやすく書くことソフトウェアレビューハインリッヒの法則 (1:29:300) 3. ソフトウェアレビュー見える不具合は氷山の一角労働災害の事例から導き出された統計値 H. W. Heinrich ( 米 ), 出典 : フリー百科事典ウィキペディア 1 件の重大災害の影には 29 件の軽微災害があり 300 件のヒヤリハットが隠れているソフト規模ルールからの逸脱 1 件の重大不具合の影には 29 件の軽微不具合があり 300 件のルール違反が隠れているソフトウェアレビュー氷山が小さければ不具合は少ない 3. ソフトウェアレビュールールを守れば氷山は小さくなるソフト規模不具合の総数 =3 角形の面積不具合を減らすには底辺高さを小さくするソフト規模底辺を小さくするには標準プロセスガイドラインやコーディングルールを守る! ルールからの逸脱ルールを守る! 29 30

6 3. ソフトウェアレビューシンプルに作れば氷山は小さくなる 3. ソフトウェアレビュー氷山を小さくすることは可能シンプルな構造! ルールを守る! 高さを小さくするにはシンプルな構造を設計する! 無管理のソフトプロセスルール構造レビュー高品質なソフトソフトウェアレビュー必要理由 3. ソフトウェアレビュー仕様バグには仕様レビューが必要単純ミス (33%) どこに? プログラム構造 (33%) 仕様 (33%) 日産 / サプライヤ間の仕様の誤理解誤伝達 33 要求仕様分析と要求仕様レビューソフトウェアレビュー必要理由 3. ソフトウェアレビュー単純ミスにはテスト仕様レビューが必要単純ミス (33%) どこに? プログラム構造 (33%) 仕様 (33%) テスト不足 35 テスト項目の規定テスト仕様レビュー 36

7 3. ソフトウェアレビュー必要理由 3. ソフトウェアレビュー構造バグにはソフト構造レビューが必要単純ミス (33%) プログラム構造 (33%) どこに? 仕様 (33%) 複雑な構造による想定外タイミングの動きシンプルな構造とソフト構造レビューソフトウェアレビュー必要理由 3. ソフトウェアレビュー効率向上 & 正確化には SQA ツールが必要多彩で詳細なルールや手順による非効率化完全にゼロにはできないヒューマンエラー SQA ツールによる効率向上と正確化ソフトウェアレビューサプライヤのすべきこと依頼事項標準の開発プロセスの構築要求分析の実施トレーサビリティの確保アーキテクチャ設計の実施 3. ソフトウェアレビュー観点を整理してからレビューに臨む観点工程システムテスト結合テスト単体テスト仕様 ( 設計部署の観点 ) 仕様は正しく作られているか? ソフトは仕様通りに作られているか? ソフトは仕様通りに作られているか? 例外処理は考えられているか? ロバスト性 ( ソフト品質部署の観点 ) システムダウンしないか? ( 想定外の使われ方 ) タイミング BUG やタスク間 I/ F に問題はないか? ( 想定外のタイミング ) ゼロ割やオーバーフローなどはないか? ( 想定外の入力 ) ガイドラインやコーディングルール 41 42

8 目次 4.SQA ツールレビュー解析フェーズとレビューフェーズ 1. 歴史 2. SWEEP 3. ソフトウェアレビュー 4. SQAツールレビュー 5. まとめ Cソース SQAツール解析レポート解析フェーズレビューフェーズ解析レポートをサプライヤでレビュー SQA ツールレビューサプライヤと日産とで協調して実施 4.SQA ツールレビューソースコードは保護される設計ソフト品質部署日産実施依頼事前質問集サプライヤ記入回答ノート PC 持参でサプライヤを訪問 & 解析半日 ~3 日間解析結果を納入レビュー方法を指示ソース返却刈り取り受諾再レビュー 45 SQA ツール解析はサプライヤ日産の合意が前提サプライヤサイトで実施することでソースコード流出を防止日産所有の PC へのコピーと削除はサプライヤ担当者の同席が前提 SQA ツール解析中はサプライヤ担当者の同席が前提 46 4.SQA ツールレビュー SQA ツールでコードレビューを支援 4.SQA ツールレビューテストしやすいコードであることコーディングルール仕様設計実車テスト構造設計結合テスト詳細設計単体テストコーディングコードレビュースパゲティコードはデバッグ困難コードのスパゲティ度合いを数値化 SQA ツールでメトリックス測定絡まっている箇所を特定テストしやすいコードであること SQA ツールで支援ル - ル通りのコードであること SQA ツールで支援仕様どおりのコードであること 47 単純な構造に作り変える 48

9 4.SQA ツールレビューメトリックスで複雑箇所を特定 4.SQA ツールレビュール - ル通りのコードであることプログラム構造の複雑さモジュール間 I/F 関数の複雑さ静的パスカウント実行行数実車テスト結合テスト単体テストコードレビュー構造検査 : モジュール間 I/F 論理的な誤りの検査コーディングルール違反のチェック SQA ツールレビューコーディングル - ル違反 4.SQA ツールレビュー論理的な誤りたとえば MISRA-C コンパイルエラーとならない記述 MISRA-C 安全な記述 ( 社 ) 自動車技術会より日本語版が発行振る舞いを確定できない記述 SQA ツールで排除 C ソースの集合コンパイルエラーとなる記述コンパイラで排除 51 オーバーフローアンダーフローゼロ除算配列の範囲外アクセス不正なポインタアクセス実行されないコード過去の不具合経験から代表的な 6 個を重視 52 4.SQA ツールレビュー構造的な誤り : モジュール間 I/F 4.SQA ツールレビュー要レビュー! 多重書き込み変数多重書き込み変数リエントラント関数再帰関数書き込まれない変数 / 読まれない変数 Z 変数意味のない演算タスク間共有変数割り込み許可 / 禁止のペア DFD のループ過去の不具合経験からタスクや割り込みルーチンから変数の値を上書きする箇所優先順位 : 高起動タスクA タスク B S 待機再開. タスク A タスクAが変数 V1の値を読み込む時 V1の値はタスクAが自分で書き込んだ値? タスクBが途中で上書きした値? 振る舞いを確定できない! 代表的な9 個を重視 S 起動 V1 終了 R 終了 t

10 4.SQA ツールレビュー要レビュー! 多重書き込み変数 4.SQA ツールレビュー要レビュー! 書き込まれない変数フローチャートで書くと taska() V1 a 演算割り込み発生タスク切り替え b V1 (bの値はa? それともc?) 値を確定できない! ret taskb() V1 c ret 55 関数 A 書込み関数 B 書込み変数 1 読出しがない変数の存在意義は? 読出し変数 2 書き込みがない変数の存在意義は? 読出し関数 D 関数 E データフロー図を作成するとすべての要素が線で結ばれているはず! 56 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数 Z 変数とは? 1 周期前の値を保持する変数フローチャートで書くと foo() 新鮮ではない値を保持する変数 Read してから Set となる変数 a V1 Read V1 foo Z V1 ブロック線図 (Zは1 周期遅れの意味 ) 変数 V1 は Z 変数関数 foo は周期的に実行される関数 foo は変数 V1 に値を書き込む関数 foo は 1 周期前の変数 V1 の値を参照する 57 ここで V1は静的なメモリ領域を割り当てられた変数とする演算 V1 b ret Set 58 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数 1 つの関数の中での Z 変数だけではなくタスク全体を見ると実は V2 は Z 変数タスク内の関数について Z 変数を検出する taska() V2 foo V1 poo Z V2 foo () poo () foo() a V2 ret poo() V2 a ret ret Read Set 59 60

11 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数組み込みソフトでの使われ方内部状態を保持する状態変数 / フラグ状態遷移で設計されたモジュールの状態変数入力信号の変化を見るための前回値 SW の ON OFF/OFF ON のエッジ検出アナログ入力の変化の度合いの測定 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数のリスク想定するリスクプログラマの単純ミスではないか? ( 本当は Z 変数ではないのでは?) Z 変数の場合初期値は正しいか? ( 電源 ON 時の初回実行時の動作は検討されているか?) 新鮮でない値を使って制御することに問題はないのか? SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数レビューポイントの抽出タスク内の一連の処理の中で Set する前に一度も Read されない変数 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数のレビューの観点 Z 変数なのは意図どおりか? 正しい初期値で初期化しているか? ( ゼロなどの固定値で初期化するのではなく電源 ON 直後の初期化ルーチンで入力値を読み込んだ上でその値を Z 変数の初期値としているか?) 初期値や初回の動作は設計されレビューされているか? SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数注意すべきパターン 4.SQA ツールレビュー要レビュー!Z 変数疑問に思う? V3 V2 foo V1 poo V2 車速ギヤ位置 (Z) foo V1 関数 foo() は前回値と今回値を参照しているつまり値の新鮮さが異なる Z 現在の車速が 30km/h でギヤ位置がリバース本当? 65 66

12 4.SQA ツールレビュー 3 つの SQA ツールを活用目次タスク間共有変数データフロー解析実行時エラーメトリックス計測未初期化変数 PolySpace MISRA-C 1. 歴史 2. SWEEP 3. ソフトウェアレビュー 4. SQAツールレビュー 5. まとめ IMAGIX QAC [Lines] 10M 1M 100K 10K 69 [ 行 ] 10M 1M 100K 10K '71 車両全体 1M@2000 パワートレイン部 0.25M@2000 5M@ M@2005 '95 '00 '05 [ 西暦 ] まとめソフトウェア不具合は 1/20 5. 開発期間中の不具合数不具合 1/20! 単純ミス (20%) プログラム構造 (0%) 仕様 (80%) 単純ミス (20%) プログラム構造 (0%) どこに? 仕様 (80%) 71 72

13 プロセス技術ツール5. まとめ SQA ツールで万に 1 つも徹底撲滅! 5. まとめ成功要因結合テスト単体テストコードレビュー実車テスト不具合発見率 = 約 10~20 個所 /KLOC 不具合発見率 0.06% 約 200 個所 /KLOC 不具合発見率 1.3% 約 100 個所 /KLOC 不具合発見率 0.3% 真の不具合数ツール検出数 ( 値は日産ソフト品質グループの経験値 ) 73 個人ノウハウから共有ルールへ 1 つの成功事例をどのプロジェクトでも再現できた実践的アプローチ : 新規技術ではなく既存技術中心の活動特別な導入教育なくすぐに全員に浸透できたまとめ成功要因ソフト品質部署の立場からサプライヤの生資料を使ってレビューすることで真の問題点を共有できた 5. まとめ成功要因やってあたりまえの内容全員参加できた日産設計部日産ソフト品質グループすべてのサプライヤサプライヤの立場から自分の文書コードを他人に示すことで自分のやるべきこ継続的な活動体質基礎体力として定着できたとがよく見えるようになった例 ) 社内監査体制まとめソフトウェア品質を支える 4 本柱 5. まとめ 4 本柱 : 技術ソフトウェア品質組織経験を積むだけでは再利用できない技術的視点での問題意識デザインルールやチェックリストへ昇華させる 77 78

14 5. まとめ 4 本柱 : ツール多彩で詳細なルールや手順による非効率化完全にゼロにはできないヒューマンエラー SQA ツールによる効率向上と正確化 5. まとめ 4 本柱 : プロセスなすべきことをせよプロセス通りに実施していることのチェック = メタプロセス担当者 / マネージャの業務処理基準開発プロセスの定義まとめ 4 本柱 : 組織製品開発を担当するグループプロセスやインフラ定義を担当するグループプロセス通りであることを監査するグループ SHIFT_the future 主体的な行動者の定義権限の明確化チェック体制それは私がやるんだ 81 82

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