20220114STCP

対話型モデリングによるシステムアーキテクチャの設計と合意

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1. 三浦 政司 JAXA宇宙科学研究所 宇宙飛翔工学研究系 R3年度 宇宙輸送シンポジウム 2022.1.14 対話型モデリングによる システムアーキテクチャの設計と合意
2. 発表概要 • システム設計の上流側に位置するアーキテクチャ設計について整理 • アーキテクチャ設計における難しいポイントとなる「抽象度の探索」と 「必要なビューの探索」に対して対話型モデリングを提案 • 対話型モデリングによるアーキテクチャ設計のような考え方が、 今後の宇宙輸送システムの設計開発においても重要になることを議論 • 新規宇宙輸送システムの設計に適用し（はじめ）た実践例を紹介 システム
3. アーキテクチャ設計とは？ 実装プロセス 統 合 プ ロ セ ス 設 計 プ ロ セ ス
4. アーキテクチャ設計とは？ 実装プロセス 統 合 プ ロ セ ス 設 計 プ ロ セ ス 上流設計 要求分析 アーキテクチャ設計
5. 参考資料では ビジネス分析 プロセス 利害関係者要求 定義プロセス アーキテクチャ 定義プロセス 設計定義プロセス システム分析 プロセス 実装プロセス 統合プロセス 検証プロセス 移行プロセス 妥当性確認 プロセス 運用プロセス 保守プロセス 保守プロセス 要求定義プロセス ISO/IEEE 15288:2015 p17-Fig.4で定義されている システムライフサイクルプロセスのうち技術プロセスを抜粋 システムズエンジニアリングの基本的な考え方, JAXA
6. （システム）アーキテクチャの定義 ISO/IEEE 42010 ある環境におけるシステムの基本的な概念や性質のことであり、 そのシステムの要素と関係、そして、設計と進化の原則が具現されている。 ASCII.jpデジタル用語辞典 コンピューターやシステム全体の設計思想や構造のこと。 ちょっと何言ってる かわからないです
7. 「アーキテクチャ設計」でやりたいこと • 複雑なシステムを開発する際には様々な専門家が分野を横断して 協力する必要がある。 • 詳細な設計や最適化は各分野の専門家に任せざるを得ない。 • 一方で、システムの全体像や基本的な姿については認識を合わせて 合意をとっておきたい。 どんなシステムをつくるのか？について認識が揃っていないと 上手く手分けできない（手戻りや統合失敗の原因となる）
8. 「アーキテクチャ設計」でやりたいこと どんなシステムをつくるのか？について認識が揃っていないと 上手く手分けできない（手戻りや統合失敗の原因となる） 詳細な設計や最適化は各分野の専門家に任せる 　　　　　　　　　　　　　 「どんなシステムをつくるのか？」については認識を合わせる 両立させたい！
9. 「アーキテクチャ設計」でやりたいこと 機能 物理 運用 抽象度高 抽象度低 関係者の間で合意を とっておくシステムの姿 （アーキテクチャ） 各専門家に任せる詳細
10. 「アーキテクチャ設計」は抽象度が難しい 機能 物理 運用 抽象度高 抽象度低 抽象度が高過ぎるとこ ろで合意しても、 認識がずれる 抽象度が低すぎると 合意がとれない
11. 「アーキテクチャ設計」は正解探しではない 機能 物理 運用 抽象度高 抽象度低 どこかに正解があるので はなく、様々な専門性や 視点から見て合意できる ことが重要
12. あらためて整理すると アーキテクチャ設計 関係者の間で「どんなシステムをつくるか？」の全体像と基本的な姿に について合意を得るプロセス アーキテクチャ 合意を得るのにちょうどいい抽象度で表したシステムの姿 難しいポイント • 「ちょうどいい抽象度」を探らなければならない • 正解探しではなく、合意ポイント探し
13. あらためて整理すると アーキテクチャ設計 関係者の間で「どんなシステムをつくるか？」の全体像と基本的な姿に について合意を得るプロセス アーキテクチャ 合意を得るのにちょうどいい抽象度で表したシステムの姿 難しいポイント • 「ちょうどいい抽象度」を探らなければならない • 正解探しではなく、合意ポイント探し 対話型モデリング を提案
14. 提案：対話型モデリング 専門家B 専門家C 専門家A 1. 視点をわける 2. システムモデルで表現する 3. 視点をつなげる 運用 フロー 機能 構造 運用フローを実現する のに必要十分な機能が 挙げられているか？ （整合性観点）
15. 提案：対話型モデリング 専門家B 専門家C 専門家A 1. 視点をわける 2. システムモデルで表現する 3. 視点をつなげる 運用 フロー 機能 構造 運用フローを実現する のに必要十分な機能が 挙げられているか？ （整合性観点） 対話するための前提 対話しながらシステムモデルを 構築していくことで合意できる アーキテクチャを探す 対話しながらモデリングを するときの注意点
16. ビュー（視点）とモデル システム モデル ビューから見たシステムを 表現したもの ビュー 分けて見るときの枠 • ビューポイント(関心) • 抽象度 • スコープ(範囲) で決まる
17. システム設計者がよく使うビューポイント Context Viewpoint システムの全体と境界、および外部との相互作用に関心を持つ Functional Viewpoint システムの機能に関心を持つ Operational Viewpoint システムを操作する、運用するという側面に関心をもつ Process Viewpoint システムの動作、処理の順番などに関心がある視点 Physical Viewpoint システムの物理的な構成、特性、形状などに関心がある視点 どのようなビューポイントが必要か？も探りポイント（対話が必要になることも）
18. 対話型モデリングツール「Balus」 提案する対話型モデリングを効果的に実践することのできるツール 株式会社レヴィが開発・提供 • クラウドを通してシステムモデルを同時編集 • 手軽な操作でシステムモデルを描く／変える • ビューを分けながらモデリングする世界観 • 豊富なコミュニケーション機能
19. 宇宙輸送系でもアーキテクチャ設計が重要となる場面が増えていく(はず) • 新しいコンセプトの輸送システムを構想する場合 • ビジネス、用途開発など新しいビューポイントが必要になる場合 • 設計するシステムのスコープを広げて大きなシステムを提案する場合 例）探査プログラムと輸送システムのあり方を同時に設計する • JAXA、民間企業、大学、etc…など多様な立場でチームを形成し、 協力して設計開発に取り組む場合 • リソースが限られていて効率的に設計開発を進めなければならない場合 • リモートで設計、認識合わせ、合意形成を行わなければならない場合
20. （少しだけ）適用してみた例を紹介 大気アシスト型再使用観測ロケットの開発における 小型FTB試験機のシステム設計に適用 • 2024年に実証飛行を計画 • 大気アシスト型再使用観測ロケットの実現に向けて 知見が少ない（リスクの大きい）技術の実証を担う ◦ 逆流吸い込みによるエアターボエンジンの動作 ◦ 垂直離着陸に必要な高精度推力制御 ◦ … • システム構成とインタフェースの識別について 対話型モデリングを実践 • （コンテキストの理解やミッション要求の整理にも活用）
21. モデリングツールの画面で紹介
22. まとめ • 宇宙輸送システムのような複雑・大規模・分野横断的なシステムの開発 では、多様な分野の専門家が協力するためにアーキテクチャ設計による 合意形成が重要となる。 • どの抽象度（粒度）でアーキテクチャを描くのか？どのようなビューが 必要か？について探索しながら合意を目指さなければならないところが 難しい。 • 対話型モデリングによるアーキテクチャ設計プロセスを提案し、ツール を開発している。 • 今後の宇宙輸送システムの開発において有効となる場面が多いのではな いかと考えている。 • 大気アシスト型再使用観測ロケットに向けた小型FTB試験機の設計に おいて（少し）実践してみた。
23. 今後のトライ • 運用ビュー、機能ビューなども含めてアーキテクチャ設計を進める • 物理構成ビューはもう１段階か２段階だけ抽象度を下げた方が アーキテクチャとして良さそう • アーキテクチャ設計以降のプロセスにおけるシステムモデルの活用 にもトライ（MBSE） • 新規宇宙輸送システムのアーキテクチャ設計に適したビューのセット を探求したい • SoI(着目するシステム)を探査機や探査プログラムまで広げて、 大きなSoS(システムのシステム)のアーキテクチャ設計に活用したい
24. Links • 発表者プロフィール：https://m-miura.jp • 株式会社レヴィ　　：https://levii.co.jp