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非正常系シナリオ
民生商品での非正常事象の要求仕様抽出
松下電工株式会社/九州工業大学
三瀬
ソフトウェア技術者協会 2006 AUGUST Forum 松下電工株式会社
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目次
1. 組込みシステムに要求される品質
2. 組込みシステムの課題
3. 非正常分析手法の紹介
4. 要求工学の課題の視点
ソフトウェア技術者協会 2006 AUGUST Forum 松下電工株式会社
1.組込みシステムに要求される品質
• 組込みシステムの特徴と安全性要求
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対象範囲
民生品を対象とした組込みシステム
不特定多数の人により不特定多数の環境下で使用される
• 多少故障しても何とか使い続ける(寿命末期の安全性)
•生活の基盤となっているものなど簡単に機能停止できない
• 間違った使い方、間違った目的で使う(イタズラを含む)
• 極めて僅かでも安全上の問題を起こせない
•石油ファンヒータ、ガス湯沸かし器、エレベータ・・・
組込みシステムでは、徹底した安全性が要求される
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1.組込みシステムに要求される品質
• 組込みシステムの安全性とその他の品質
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安全であれば、システムは動作しないほうが良い?
トレードオフでは許されない、両立が要求される
異常があれば何でも停止
確実に安全性を保てる
障害を起こさない
出来る限り動作させる
耐久性が高い
不便にならない(使用性)
安全は、使用性、効率性など全ての品質とリンクしている。
・利用者の感覚で企業ブランドに対して評価する
EX. センサーが故障したので、もう動作しません。
→ 今どうしても使いたいユーザはどう判断する?
( メーカの都合は聞かない )
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2.組込みシステムの課題
• 何が問題なのか
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問題なのは、予測していない状況が存在すること
ソフトウェアは、仕様の通りに動作する。仕様に記述されない状況が
発生した場合、どうなるか分からない。
• 障害を予測さえできれば、それへの対策はシステム毎に
どのようにでも対策が立てられる。
• 但し、出来る限り早い段階で予測しなければならない。
•その対策がハードウェアの設計変更を含むことになる
と、問題は更に大きく、複雑になる。
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2.組込みシステムの課題
• なぜ予測していない状況が存在するのか
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予測しにくい状況を定義することが難しい
「実際に予測できない状況は、非正常現象の連鎖で起きていた。」
例(空想:ばかげた話ですが、シビアな話を出来ないので)
1. 小さい子供がプリンタを開け、手を突っ込む。
2. プリンタは、インク変更モードではないので、ヘッドが触られない
ように隅へ移動する。
3. 小さい子供の手が挟まる。
4. プリンタは、蓋が開いているので、操作ができない。
5. したがって、プリンタヘッドを動かせない。
6. 手が挟まれているので蓋が出来ない。
7. 子供は泣きながら指を動かす。
8. 近くの電気回路の絶縁被覆部がはがれて子供が感電する!!
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2.組込みシステムの課題
• 障害に対する認識の必要性
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障害に至るシナリオとその重大性の認識がないと、
原因の対策に抜けが発生する
EX1.• 運転中、携帯が鳴る、助手席の書類が崩れる、後ろの同乗者が
•
•
EX2.•
•
•
•
ドッキリするようなことを話す。
そのとき、前の車が急ブレーキを踏んで停車する。
• →これだけならば、何の問題もないが...
このようなヒヤリ(=重大性を認識)経験をすると、人は携帯
を運転中モードにする(対策)ようになる。
あるシステムは、開始ボタンと終了ボタンで操作される。
誤操作回避のために、2つのボタンの同時押しを受け付けない仕様
になっている。
障害発生!開始ボタンを押したら、ボタンが戻らなくなった。
• (その結果)システムの動作を止めることが出来なくなった。
• 火を消せない、ガスを止められない、機械を止められない。
重大性の認識→対策:停止ボタンは、必ず実行される仕様へ。
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2.組込みシステムの課題
• 非正常系について
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障害に至るシナリオは、正常の期待しているシステムの特性に
対して、状況の逸脱が原因となり障害へのシナリオになる。
正常系:
期待しているシステムの
能力とふるまい
非正常系: 期待していない正常系
からの逸脱
正常系
正常
(期待する特性)
準正常
非正常系
(可逆的特性変化)
異常
(非可逆的特性変化)
非正常の要因:
人
: 誤操作、誤使用、イタズラ、・・・
環境
: 温度、振動、雑音、雨、風、他の設備、・・・
施工、設置 : 施工不良、施工の劣化・・・
回路機構 : 部品誤動作、部品劣化、部品故障、接触不良・・
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2.組込みシステムの課題
• 非正常系シナリオについて
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非正常系シナリオには、重大な障害に至る
シナリオも含まれている。
小さな故障
故障
イベント
障害
=
故障
イベント
障害
=
故障
イベント
重大な障害
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2.組込みシステムの課題
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• 組込みシステムにおける対策すべき課題
重大な障害シナリオを定義する技術は
設計者の経験に依存しており
障害シナリオを定義する手順も定義されていない。
• 対処すべき非正常系現象は、設計者により予測結果
のバラツキが大きい。
• レビューを十分に行えない。
• ノウハウが、組織的に蓄積されにくい。
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2.組込みシステムの課題
• 従来からの設計段階の障害分析手法
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FTA(Fault Tree Analysis) FMEA(Failure Modes and Effect Analysis)
決定的障害
部品
要因
要因
故障モード
影響
要因
HAZOP(Hazard and Operability Analysis)
no, not, more, less, as well as,
ガイドワード
part of, reverse, other then
分析箇所
考慮する逸脱
原因
起こりうる結果
予防手段
対策
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2.組込みシステムの課題
• これからの障害分析手法に必要な要素
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設計段階での障害分析手法
FTA、FMEA、HAZOP
従来よりハードウェア中心に適用
近年高度な情報処理技術が商品へ組み込まれるようになった
システムは極めて多くの状態やイベントを持ち、様々に振舞う
多くの組合せや状態変化の連鎖によって発生する
障害シナリオへの配慮が必要となった
しかし、具体的な障害シナリオを記述する手順は明確ではない
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3.非正常分析手法例(ESIM)
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1. 非正常現象の抽出
• システムの各構成要素で発生すると予想される非正常
現象を抽出
• 構成要素間で発生すると予想される非正常現象を抽
2. 非正常現象と、それへの対処方法、その重要度を分析
3. 対処できていない非正常現象がシステム全体の各構成要
素へ与える影響を分析
→新しい(=当初は予想できなかった)非正常現象を抽出
4. 2~3を繰り返す→重大な障害を発生させるシナリオを得る
• どこで非正常現象の連鎖を止めるかを検討する。
ハードウェア再設計、またはソフトウェア設計で
障害シナリオへの対処方法を取り込む
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4.要求工学の課題の視点
• 要求工学に対する安全性の扱い
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• ユビキタス社会に進展していく中で安全が確保できるか。
• もちろん問題は、安全をベースにした全ての品質
– 現在想像していないものが、同一ネットワークで接続
– 社会インフラ(社会基盤として、停止できない、安全確保)
• オフショア開発が進む中で、誰がどのように品質を保証
• IEC61508(機能安全)の動向
品質の日本ブランドを情報システムに通用させる
ために果すべき要求工学課題は?
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4.要求工学の課題の視点
• 要求工学の課題
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• 超上流分析・・・民生品でも商品企画に必要?
• 情報の高度化と社会インフラ化が進展し、従来の開発業務
• 全てが、情報処理技術の視点から抑えないといけない。
• 従来の情報処理技術者の役割範囲を超える必要があり、
• 要求工学のはすべき役割が最も大きい。
• 今、システムの周りで行われている業務の分析から入る必要が
あるのではないか。
• 従来の手法を否定するのではなく、良い文化を利用しながら拡
張していく必要がある。
• 要求仕様の曖昧な定義や未定義な事項が問題
• それは、個人の問題、書き方の問題、手順の問題などなど
• あるいは、技術進化のひずみを是正していない
• 何を要求として定義すべきか=本質的要求工学の問題では?
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非正常現象の抽出