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 モデルベースシステムズエンジニアリング(MBSE)

SysMLやEAST-ADLなどのアーキテクチャ/システムモデリング言語にも、ドメインスペシフィックモデリング言語開発専用ツール (MetaEdit+)なら、多くの優位性を持たせることができます。
 

要件管理、Simulink 等のモデリングツール、解析ツールとの統合が容易 
変更/修正時の成果物間の一致性チェックの自動化により、開発ライフサイクルにわたって担当者間の連携を支援
言語のルール、制約、表記を容易に追加・変更できる => SysMLやEAST-ADLの仕様は曖昧で多くの矛盾を抱える
メンテナンスが容易 => 言語の変更に伴う影響を既存成果物に自動反映、あるいは通知できる
マルチユーザによる同時アクセスはメタモデリングとモデリング作業の両方をサポート

Embedded World 2021 講演資料/日本語版公開

「システムモデリングを機能安全規格で強化する」 
 Designing Safety In by Extending System Modeling Languages

 車載システム向けの機能安全規格である ISO 26262 をシステムモデリング言語に追加して、メタモデルと関連ツールのサポートを拡張する方法について示す。この拡張された安全モデリングサポート機能の主な利点は、システム設計から安全設計モデルを自動生成させて、システム設計と安全設計間のトレーサビリティによりシステムエンジニアと安全エンジニア間のコラボレーションが強化されて、エラーを誘発し手間ひまのかかるマニュアル作業が、自動化された設計変換と分析に置き換えられることである。
デモの動画 

EAST-ADL

欧州車載メーカが中心となって研究活動を進めるEAST-ADL(Architecture Description Language)は、SysMLのアイデアを採用してAUTOSARを高い抽象レベルで補完するドメインスペシフィックモデリング言語で、車両レベルの機能、機能構造、要件、変動性、ソフトウエア部品、ハードウエア部品、通信等の側面をカバーします。例えば振舞いの表現には、メッセージシーケンスチャートやアクティビティ図ではなく、Simulinkモデルを活用することや、プロダクトライン開発のコンセプトとしてフィーチャモデル、ISO 26262の認証プロセスを支援する、デペンダビリティモデル、エラーモデルなど安全設計(ハザードや障害の影響範囲の分析)をサポートして、開発プロセスを早期段階から実装に至るまで、一貫して支援します。
 
これらのコンセプトを満たすためにMetaEdit+ (ドメインスペシフィックモデリングツール)を採用した秀逸な成果は、以下の各種資料として公開されるだけでなく、MetaEdit+のプロジェクトとして入手することができます。

「一貫性チェックや安全機能のトレーサビリティを提供し、安全コンセプトなどのISO26262 作業成果物を自動生成するために、EAST-ADL を修正してこれらのモデルを統合することが不可欠でした。この拡張機能により、安全目標と安全機能の関係を示すことができ、どの機能がどの安全目標に対して実装されているかの証明が容易になります。」
 
 アーキテクチャ記述言語での安全関連機能のモデリング
 自動車組込みシステムの効率的で一貫したモデルベース開発の達成
 ハザード分析・リスクアセスメントから安全要件に至るISO 26262作業成果物の開発スクリプトによるモデルベースでの自動作成
 トレーサビリティを達成し、ASIL を考慮した安全目標と安全機能の関係を示すためのシステムと安全開発の組み合わせ
 プロジェクトの開発初期段階での機能安全コンセプトと技術安全コンセプトの検証と妥当性確認
 体系的なエラーとエラーのシステムへの影響の早期検出
 

 日本語訳:

 

 アーキテクチャモデリングで成果を上げる

この資料ではモデルベースのアーキテクチャ設計に移管して成果を上げることが容易であることを紹介。Volvo、Fiat、Continental、KTH による車載システムの電気・電子システムを例にするが、内容の本質とツールの支援機能は、これに制限されるものでは無く、あらゆるドメインに活用することができます。
 

  
 

Advances in Automotive System Modeling: EAST-ADL (EETimes AUTOMOTIVE 記事/英文)

 
EAST-ADL は車載システムのアーキテクチャ設計を体系的に支援する、ドメインスペシフィックモデリング言語です。システム開発ライフサイクルを包括的にサポートしていることから、各フェーズごとの様々なモデルや成果物のトレーサビリティや、検証作業、ISO 26262 で求められる機能安全の基盤となります。
 
part1 : 回生ブレーキを例に、要件、フィーチャモデル(プロダクトライン開発のコンセプト)、様々なシステム設計(functional analysis architecture、functional design architecture、hardware architecture)と、それらのトレーサビリティについて概要を紹介。
 
part2 : 振舞いのモデル化・分析、デペンダビリティモデル(safety requirements)とその支援機能(error modelの生成)、AUTOSAR などの既存成果物との連携・統合について紹介。
 

MetaEdit+ で開発されたサンプルプロジェクトを用いて、HardwareComponentType を例に、専用の表記・色分けや、ルール・制約の自動チェックなど、モデリング支援機能を紹介。 またEAST-ADLモデリング言語の全体像を、System Model、Vehicle Feature Models、Functional Analysis Architecture、Functional Design Architecture、Function and HardwareComponent Allocation、Hardware Design Architectureの簡単なサンプルで紹介。
 

EAST-ADL モデリング言語の入手

この EAST-ADL モデリング言語を特別価格にて提供します。また専門家による、これを用いた講習会も承っています。お問い合わせください。
 

MetaCase社はEAST-ADL MEANADプロジェクトに貢献しています。

SysML

SysML(システムモデリング言語)にも、MetaEdit+なら言語をどのようにでもカスタマイズできるので、上述のVolvo社のEAST-ADLモデリング言語と同等の機能をSysMLに持たせることや、HMIインターフェイスの拡張など、様々な用途に可能性を拡げることができます。

 

SysML等システムモデリングへの提言

SysMLなどシステムモデリングで仕様を明確にすることは、要求仕様がデザイン情報に埋没していたり、熟練者の頭の中にのみあるような状態から脱出する大きな一歩となる。しかしながら、それはシステムのスケッチ(お絵描き)に留まり、それ以上の成果が殆ど得られないことも周知され始めた。システムモデリングの取組みを手間や負担にしないためには、開発効率の改善に役立てる仕組みが欠かせない。それには、次のような要件がある。
 
・ドメイン固有のルールや制約を持たせて間違いや曖昧さを排除する
 
・ドメイン固有のコンセプト、表記、ビューを持たせてモデリング作業や意思疎通を円滑化する
 
・コード生成、モデル相互変換等によりシステムモデリングを最大限に活用する
 
・外部ツールとの正確な連携を支えるセマンチックなルール
 
・保守、及びドメインの変化(仕様や業界規格の更新)への対応
 
・コラボレーション開発、大規模モデルを支える拡張性 
 
例えば車載向けなら機能安全規格ISO 26262 に対応するために、ハザード分析や、ASILとともに設定される安全目標から機能安全コンセプトを作成するといった、ドメインスペシフィックな要件に応じた強化が必要である。
 
しかしながらSysMLやUMLのモデリング言語には正しい設計に導く仕組みが無く、モデルは単純にシステムのスケッチであり、実践的で効率の良いコード生成やモデル変換(Simulink等)は叶わない。
 
これらの要件を満たすには、専用ツールによる洗練が必要である。
その一例として、欧州車載メーカが中心となって研究活動を進めるEAST-ADL(Architecture Description Language)は、SysMLのアイデアを採用してAUTOSARを高い抽象レベルで補完するドメインスペシフィックモデリング言語で、車両レベルの機能、機能構造、要件、変動性、ソフトウエア部品、ハードウエア部品、通信等の側面をカバーする。そして、これらのコンセプトを満たすために、MetaEdit+:ドメインスペシフィックモデリングツールをツールインフラに採用した。その秀逸な成果は各種資料として公開されるだけでなく、MetaEdit+のプロジェクトとして入手することができる。