iot時代のシステムデザインアプローチ - ipasystem of systems...
TRANSCRIPT
IoT時代のシステムデザインアプローチ~いかにしてIoTシステムをデザインするか〜
慶應義塾大学大学院
システムデザイン・マネジメント研究科
白坂 成功
「Moonwalking Bearに気づかない」
「放射線技師の83％がゴリラを見逃した」
人は見たいモノしか見ない
俯瞰的にものごとを捉えるのは簡単ではない
だからこそ“武器”が必要
慶應義塾大学大学院システムデザイン・マネジメント研究科
Who are we?
3
• 修士：東京大学大学院工学系研究科
• 博士：慶應義塾大学大学院SDM研究科
• 大手電機メーカにて人工衛星開発（１５年間）
• 「おりひめひこぼし」
• 「こうのとり」：技術とりまとめ
• 「みちびき」
• 2010年4月より慶應大学専任准教授
• 途中、ドイツ 現Airbus社（宇宙部門）に駐在
• INCOSE日本支部設立メンバー
• ISO JTC1/SC7 WG42「アーキテクチャ」
国内主査
• PMI日本支部 PFM/PGM WG
自己紹介
• 最近の研究テーマ：方法論
• イノベーティブデザイン
• 大規模複雑システムデザイン
• システム安全デザイン
• 高信頼性システムデザイン
• コンセプトデザイン/
コンセプトエンジニアリング
• etc
自己紹介
IoT
開発の方法論がこれまでと大きく異なる
– ２つの対象
• ベースをつくる（プラットフォーム化）
• ベースにのっかる（プラットフォーム活用）
– System of Systems
• 創発的
• 進化的
• 品質の保証が困難
– ボトムアップ/トップダウン
• 多様なアプローチ
• 利用者による協創：利用者自ら価値をつくる[email protected]
“システム”の定義 （階層構造：Building Block）
システム
サブシステム
サブシステム
システム
サブシステム
サブシステム
言葉の定義
定義によると、SystemとSystemを組み合わせるとSystemであるでは、System of Systemsとは？
System of Systems
以下の５つの特徴をもったシステムをSystem of Systems (SoS)と呼んでいる。
1. 運用の独立性：SoSの構成システムは、個別に運用。
2. 管理の独立性：構成システムは別々に調達され、インテグレート。しかし、運用中の構成システムはそのまま運用。
3. 進化的開発：機能や目的が追加／削除されたり、途中で変更されるなど、開発とシステムが進化的。
4. 創発的振舞い：構成システム単独では実現できない目的を、SoSとして実現。
5. 地理的な分散：構成システムが離れており、構成システム間では、質量やエネルギーの物理量ではなく、情報を交換。
SoSでないSystemを“Monolithic System”と呼ぶ。出典： “Architecting Principles for Systems-of-Systems”, Mark W. Maier (1998)
System of Systems世の中の動き：つながりはじめたシステム
出典：経済産業省資料より抜粋
出典：テキサスインスツルメント資料より抜粋
出典：「インダストリー4.0 実現戦略報告書」より抜粋
品質保証が困難
「多岐にわたるステークホルダ」
使いやすく
システムの故障でサービス停止は困る
運用・保守を簡単に
「つながるシステムの拡大」
複数の企業の製品・サービスをつないで、利用者に提供
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「予定外のシステムの変化」
システムがどんどんかわっていく（進化的）
途中で出て行く
途中から入ってくる
14
Vモデル
Verification
ｼｽﾃﾑ設計
ｻﾌﾞｼｽﾃﾑ設計
ｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ設計
製造
ｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ試験
ｻﾌﾞｼｽﾃﾑ試験
ｼｽﾃﾑ試験
ｼｽﾃﾑ要求
ｻﾌﾞｼｽﾃﾑ要求
ｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ要求
図面 プロダクト
ｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ
ｻﾌﾞｼｽﾃﾑ
ｼｽﾃﾑ
システム試験計画
ｻﾌﾞｼｽﾃﾑ試験計画
ｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ試験計画
Validation
システムズエンジニアリング管理 [email protected]
システムエンジニアリング
システムエンジニアリングを構成する４つの活動
1. システム設計
– 要求から要求分析、アーキテクチャ設計を実施し、下位への要求を導出する活動
2. インテグレーション
– 検証の終わったサブシステムを統合する活動
3. 評価・解析
– エンジニアリング活動における解析および検証(verification)・妥当性確認(validation)等の活動
4. システムズエンジニアリング管理
– QCDを満たすために、各種活動の計画・実施・評価を行う活動
Why空間
What空間
How空間
トップダウン型ソリューション創出解決したいWhy（社会課題、ビジネス課題）
選択したWhat
とりえるHowの空間
選択したHow
17
とりえるWhatの空間
解決すべき課題から始まるため、価値あるシステムになりやすい。ただし、本当に解決できるか、自社のビジネスにできるかは空間探索で見つけられるかどうかによる。
ボトムアップ型ソリューション創出選択したWhy
とりえるWhatの空間選択したHowで実現できるWhatの空間
利用したいHow
解決されるWhy空間
18
Why空間
What空間
How空間
自社の得意技術の活用ができるため、自社技術を利用したビジネスを考えやすいしかし、価値のあるシステムにできるかどうかは、解空間から適切なソリューションを選び、価値ある課題を解決することが必要である。
トップダウンとボトムアップの融合型
解決したいWhy（社会課題、ビジネス課題）
解決したいWhyを解決できるWhatの空間
選択したWhat
利用したい実現手段
19
とりえるHowの空間
Why空間
What空間
How空間
選択したHowで実現できるWhatの空間
解決すべき課題から始まるため、価値あるシステムになりやすい。自社の得意技術の活用ができるため、自社技術を利用したビジネスを考えやすいしかし、解空間でその両方を満たすものを見つけ出す必要がある。
トップダウンとボトムアップの融合型
選択したWhat
20
選択したHow
とりえるHowの空間
Why空間
What空間
How空間
選択したWhy 解決されるWhy空間
ソシューリョンからスタートするため、それのもたらす価値は考えやすい。どれがどのような課題を解決するのか、どのように実現できるのか、空間探索をする必要がある。
開発のアプローチ不確実なことを試しながら開発を進めるアプローチ
ディープ・ダイブ型の古典的システムデザインアプローチ 層状型のシステムデザインアプローチ(MBSE)
22
出典：A Primer For Model-Based Systems Engineering 2nd Edition, Vitec
インダストリー4.0リファレンスアーキテクチャモデルRAMI4.0 : Reference Architecture Model Industrie 4.0
25
出典：「インダストリー4.0 実現戦略報告書」
26
出典：「インダストリー4.0 実現戦略報告書」出典：Smart Grid Reference Architecture
Smart Grid Reference Architecture RAMI4.0
• 範囲を限定することによって、ArchitectureのReference Modelをつくることができる
• 品質、安全性、相互接続性をこのモデル上に位置づけながら担保するための方針
• Architecture Reference Modeは、「時間軸x空間軸x意味軸」で構成
対象となるドメインのためのReference Architectureは？
27出典：”Smart Grid Reference Architecture”を筆者が改変
29
known unknown
unknown
knownknownknowns
knownunknowns
unknownknowns
unknownunknowns
知っていることを知っている
知らないことを知っている
知っていることを知らない
知らないことを知らない
United States Secretary of Defense Donald Rumsfeld (2012)
①
今あるもののIoT化屋根、柱、浄水器、お風呂、、
30
known unknown
unknown
knownknownknowns
knownunknowns
unknownknowns
unknownunknowns
知っていることを知っている
知らないことを知っている
知っていることを知らない
知らないことを知らない
ボトムアップ型ソリューション創出選択したWhy
とりえるWhatの空間選択したHowで実現できるWhatの空間
利用したいHow
解決されるWhy空間
31
Why空間
What空間
How空間
自社の得意技術の活用ができるため、自社技術を利用したビジネスを考えやすいしかし、価値のあるシステムにできるかどうかは、解空間から適切なソリューションを選び、価値ある課題を解決することが必要である。
① ②
知らないことを認識している起きて欲しくないことが起きることをしっているが、いつ起きるかわからない。機器の故障、、、、
32
known unknown
unknown
knownknownknowns
knownunknowns
unknownknowns
unknownunknowns
知っていることを知っている
知らないことを知っている
知っていることを知らない
知らないことを知らない
今あるもののIoT化屋根、柱、浄水器、お風呂、、
トップダウンとボトムアップの融合型
選択したWhat
33
選択したHow
とりえるHowの空間
Why空間
What空間
How空間
選択したWhy 解決されるWhy空間
ソシューリョンからスタートするため、それのもたらす価値は考えやすい。どれがどのような課題を解決するのか、どのように実現できるのか、空間探索をする必要がある。
① ②
34
known unknown
unknown
knownknownknowns
knownunknowns
unknownknowns
unknownunknowns
②’
知っていることを認識していない無意識でおこなっていること/もののIoT化自分の体調（コンディション）、腕をあげる高さ、、、、、
知っていることを知っている
知らないことを知っている
知っていることを知らない
知らないことを知らない
知らないことを認識している起きて欲しくないことが起きることをしっているが、いつ起きるかわからない。機器の故障、、、、
今あるもののIoT化屋根、柱、浄水器、お風呂、、
トップダウンとボトムアップの融合型
選択したWhat
35
選択したHow
とりえるHowの空間
Why空間
What空間
How空間
選択したWhy 解決されるWhy空間
ソシューリョンからスタートするため、それのもたらす価値は考えやすい。どれがどのような課題を解決するのか、どのように実現できるのか、空間探索をする必要がある。
① ②
36
known unknown
unknown
knownknownknowns
knownunknowns
unknownknowns
unknownunknowns
②’ ③どれでもないものを見つけ出すこれにはアプローチが必要
知っていることを知っている
知らないことを知っている
知っていることを知らない
知らないことを知らない
知っていることを認識していない無意識でおこなっていること/もののIoT化自分の体調（コンディション）、腕をあげる高さ、、、、、
知らないことを認識している起きて欲しくないことが起きることをしっているが、いつ起きるかわからない。機器の故障、、、、
今あるもののIoT化屋根、柱、浄水器、お風呂、、
デザイン思考の世界的潮流
Harvard大学出典：Harvard Magazine http://harvardmagazine.com/2013/01/the-business-of-design-thinking
http://www.kellogg.northwestern.edu/programs/fulltimemba/mba_programs/mmm_program.aspx
Northwestern大学39
考える項目
problem definition
ideationarchi-
tectingbusiness synthesis
問題を定義する アイディアを創出する 実現方法を組立る 事業をデザインする
ValuePropositi
on価値を提案する
Why What How
ObservationCausal Loop
Unknown2x2…
BrainstormingPrototypingand testing
…
機能と物理CVCA/WCA
…
Unit economicsMarket sizingフェルミ推定
…
ValueProposition
Canvas…
手法等
40
リフレーミングにより他の人と違った問題定義
これまでにない価値の提案
実現性 マーケット規模市場投入と展開
考える項目
problem definition
ideationarchi-
tectingbusiness synthesis
問題を定義する アイディアを創出する 実現方法を組立る 事業をデザインする
ValuePropositi
on価値を提案する
Why What How
ObservationCausal Loop
Unknown2x2…
BrainstormingPrototypingand testing
…
機能と物理CVCA/WCA
…
Unit economicsMarket sizingフェルミ推定
…
ValueProposition
Canvas…
手法等
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デザイン思考/人間中心的なアプローチで本当に誰かにとって価値のあることを考える
システムズエンジニアリング的なアプローチで、価値あるシステムを実現する
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problemdefinition
ideationarchi-tecting
businesssynthesis
問題を定義する アイディアを創出する 実現方法を組立る 事業をデザインする
ValuePropositi
on価値を提案する
Why What How
世界と日本のアプローチの違い
単一の技術
標準フレームワーク
単一の技術等 価値空間
解空間
実現手段空間
実現できる価値
ソリューション空間選択した手段で実現できるソリューション空間
とりえる実現手段の空間
利用したい実現手段
解決される課題
広範囲・ライフサイクル
レベル（価値から技術まで）
通信標準等
システム標準機能安全など
考え方
ドメイン・ディシプリン専用
より汎用的
ドイツではIndustrie4.0の下で、MBSE研究の大学間ネットワークを構築中
まとめ
IoT開発の方法論がこれまで大きく異なる
– ２つの対象
• ベースをつくる（プラットフォーム化）
• ベースにのっかる（プラットフォーム活用）
– System of Systems
• 創発的
• 進化的
• 品質の保証が困難
– ボトムアップ/トップダウン
• 多様なアプローチ
• 利用者による協創：利用者自ら価値をつくる45
Design the future!www.sdm.keio.ac.jp
日吉駅前 協生館46