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SysMLの概説と動向
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SysMLセミナアジェンダ
SysMLの概要 各ダイアグラムおよび要素の紹介
要件図 – Requirement Diagram ブロック定義図 – Block Definition Diagram 内部ブロック図 – Internal Block Diagram パラメトリック図 – Parametric Diagram • アクティビティ図 – Activity Diagram • パッケージ図 – Package Diagram • ユースケース図 – Use Case Diagram • シーケンス図 – Sequence Diagram • ステートマシン図 – State Machine Diagram
SysMLモデリングの流れ SysMLモデリングのデモンストレーション 質疑応答
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SysMLの概要
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SysMLとは?
System Modeling Language:システムモデリング言語 システム全体を記述するためのモデリング言語
システム、ハードウェア、ソフトウェア、データ、人、手続き、設備・・・ ビジュアルモデリング言語で以下を提供する
セマンティクス(意味) 表記法 ※方法論やツールではない。
OMGが仕様を管理 最新版:Version1.1 (2008年11月) ※仕様の策定にはINCOSE (International Council on System
Engineering)も協力
チュートリアル及び資料は下記OMGのSysML関係Webサイトで 入手可能 http://www.omgsysml.org/
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開発工程での位置づけ
5
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SysMLとUML
SysMLとUML SysMLはUML (Unified Modeling Language) 2.x がベース
UML2 SysML
SysMLでは使用しないUML2部分
SysMLで新規に追加された部分
SysMLで再利用するUML2部分(UML4SysML)
ダイアグラムの種類
構造を記述 構造図 パッケージ図
ブロック定義図
内部ブロック図
要件を記述 要件図
制約を記述 パラメトリック図
振舞を記述 振舞図 ユースケース図
ステートマシン図
シーケンス図
アクティビティ図
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SysMLとUMLのダイアグラムの違い
UMLとSysMLのダイアグラムの違い
パッケージ図
× ブロック定義図 × 内部ブロック図 ×
パッケージ図
コンポーネント図
クラス図 オブジェクト図 コンポジット構造図 配置図
シーケンス図 コミュニケーション図 タイミング図 相互作用概要図 ステートマシン図 アクティビティ図
シーケンス図 × × × ステートマシン図 アクティビティ図
構造
振る舞い
要件図 ユースケース図
SysMLで追加.対象の要件を表現
ブロック定義図にて記述可能なため
Allocationにより記述可能なため
表現力の強化、表現対象の拡大
シーケンス図にて記述可能なため
シーケンス図にて記述可能なため
必要な要求と合致しないため
パラメトリック図 制約 SysMLで追加.各ブロックの制約を表現
ユースケース図
要件
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SysMLダイアグラムおよび要素の紹介
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SysMLダイアグラムの表記
SysMLダイアグラムの枠のヘッダでは、下記の略称が用いられる
ダイアグラムの分類 略称
アクティビティ図 act
ブロック定義図 bdd
内部ブロック図 ibd
パッケージ図 pkg
パラメトリック図 par
要件図 req
シーケンス図 sd
ステートマシン図 stm
ユースケース図 uc
ダイアグラムの分類とモデルの名前
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要件図 – Requirement Diagram
非機能要件も含めたシステムの要件を整理して表現
導出
検証
充足
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要件図 – Requirement Diagram
要件(要求)
システムが有すべき機能や充足すべき条件を記述する 要件はステレオタイプ《requirement》をつけ、IDとテキストプロパティを記述する
ID 要件の管理に役立つ
テキストプロパティ 要件の内容を記述 記述言語に制約は特にない
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要件図 – Requirement Diagram
要件間につけられる関係
導出
検証
充足 トレース
複写 詳細化
包含(Containment)
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要件図 – Requirement Diagram
要件一覧表 要件を一覧形式で表現したもの
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ブロック定義図 – Block Definition Diagram
システムの静的な構造を表現
ブロックを用いて表現できる対象 システム、ハードウェア、ソフトウェア、データ、設備・・・
ブロック
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システム構成要素である「ブロック」の内部構造を表現
ブロック内部の詳細構造を明確化
内部ブロック図 – Internal Block Diagram
アイテムフロー
コネクタ
プロパティ
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内部ブロック図 – Internal Block Diagram
ブロック定義図で定義されたブロックの内部構造を部品間の接続関係で定義する コネクタ:部品同士を接続する ポート:コネクタの端子 アイテムフロー:コネクタを流れる「もの」
アイテムフロー
コネクタ
ポート
格納ブロック (内部構造を定義したブロック名)
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ブロック定義図と内部ブロック図の相関
ブロック定義図と内部ブロックの関係 ブロック定義図と内部ブロック図は下記のように対応付けられる
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Allocation
異なる型、異なる抽象度の要素間の関係を表現する仕組み
「構造」から「構造」への割り当て 「ソフトウェア要素」を配置する 「ハードウェア要素」の明確化
「論理モデル」と「物理モデル」の 対応関係の明確化
「振る舞い」の「構造」への割り当て 「機能」を実現する「要素」へ割り当て 「機能」と「構造」の分離
「流れ」の割り当て 「機能モデル」中の流れを「構造モデル」へ割り当て
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ブロック定義図 – Block Definition Diagram
ブロックの構成要素 《block》
ブロック1
constraints
{ X= Y }
operations
method1( p1 : Type1 ) : Type2
parts
part1 : Block2
references
ref1 : Block3
values
val1: Integer = 99
allocatedFrom
《activity》 Act1
satisfies
《requirement》 Req1
ブロック名は「ブロック1」
制約の宣言 操作
部品のプロパティ 参照プロパティ
値プロパティ このブロックに割り当て
られる要素
このブロックが充足する要件
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要素間、属性間の制約、関係式を表現
条件、関係式を制約ブロック(Constraint Block)として記述し、式中の各パラメータを割り当てる方式
制約自体の記述方法については、仕様上は規定されていない
パラメトリック図 – Parametric Diagram
制約プロパティ
バインディングコネクタ
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ブロック定義図とパラメトリック図の相関
ブロック定義図とパラメトリック図の関係 ブロック定義図とパラメトリック図は下記のように対応付けられる
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パラメトリック図 – Parametric Diagram
パラメトリック図 DCモータの動特性
ブロック線図
ブロック定義図
モータのトルクτm(単位:Nm)とモータ電流i(単位:A)の関係は、 トルク定数MT(単位:Nm/A)を用いると、 τm = MT ・ i ① また、モータ電圧v(単位:V)とモータ電流iの関係は i = (v ‐ Me・ω) / R ② 更に、モータトルクτmと角加速度α(単位:rad/(s^2))の関係は、 モータの軸周りのイナーシャJ(単位:kgm^2)を用い τm = J α ③ モータの回転角度θ(単位:rad)は、角加速度αを2回積分することで算出。
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アクティビティ図 – Activity Diagram
ある機能を表現するための処理の流れを表現
アクション
コントロールフロー オブジェクトフロー
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アクティビティ図 – Activity Diagram
アクティビティ図の表記
アクティビティのブロックをブロック定義図で定義することができる アクティビティを定義するブロック定義図とアクティビティ図には、 下図の青矢印のような名前や型の対応がある
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パッケージ図 – Package Diagram
モデル要素を分類し、整理して表現
再利用可能な一番大きな単位
パッケージ
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モデリング対象が外部に提供している機能、サービスを表現
ユースケースについては、要件図内で利用することで、要件と機能の関係を明確化することも可能
26
ユースケース図 – Use Case Diagram
ユースケース
アクター
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シーケンス図 – Sequence Diagram
ある機能を表現するための相互作用を表現 ライフライン
メッセージ
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ある要素が生成されてから破棄されるまでの状態遷移を表現
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ステートマシン図 – State Machine Diagram
遷移 状態
コンポジット状態
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SysMLモデリングの流れ
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SysML モデリングの流れ
システムエンジニアリング工程での設計の流れ
ハードウェア設計工程へ
①要件定義
(コンテキスト図) 要件図 ユースケース図
②システム設計
構造設計 振る舞い設計
パッケージ図 ブロック定義図 内部ブロック図 パラメトリック図
シーケンス図 ステートマシン図 アクティビティ図
ソフトウェア設計工程へ
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SysML モデリングの流れ
①要件定義
(コンテキスト図 :対象システムと周辺環境の関係) 要件図 :対象システム開発時の要件 ユースケース図 :対象システムの機能
※コンテキスト図(内部ブロック図の利用例)
モデリング対象のシステムと周囲の環境との関係を表現
内部ブロック図の利用例として Annex B:SampleProblem(informative) で紹介 開発の初期段階に開発対象の概要を把握、 整理するために利用
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SysML モデリングの流れ
②システム設計(構造設計)
パッケージ図 :モデル要素を分類し整理して表現 ブロック定義図 :対象システムの静的な構造を表現 内部ブロック図 :ブロック内部の構造を表現 パラメトリック図 :要素間、属性間の制約、関係式を表現
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SysML モデリングの流れ
②システム設計(振る舞い設計)
アクティビティ図 :ある機能を実現するための処理の流れを表現 シーケンス図 :ある機能を実現するための相互作用を表現 ステートマシン図 :ある要素が生成されてから破棄されるまでの
状態遷移を表現
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SysMLのダイアグラム間の関係
SysMLのダイアグラム 4分類、9種類のダイアグラム。互いに関連を持ち、検証に必要な情報を補い合っている。
構造
要件 制約(パラメトリック)
振る舞い
allocate
value binding
verify
satisfy
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パターンウィーバー(SysML版) サンプル画像
要件図
ブロック定義図
パラメトリック図
内部ブロック図
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パターンウィーバー(SysML版)
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