伊藤 潔

既に他のシステムで作成した分析情報を再利用する方法として,「要求・設計」情報である業務フローのダイアグラム情報を再利用し,業務フロー分析の作業を効率化する方法を提案する.業務フローを表すダイアグラムとしてはペトリネット図を用いる.似ている業務で情報システムを作成するとき,すでに似たものが開発されている場合,情報システムの「要求・設計」の情報を再び使う可能性が高いので,この「要求・設計」情報の再利用が効果的である可能性が高い.このため,業務フローのダイアグラムで再利用の単位となる「経路」を定義し,自動的に抽出する.これにより抽出した経路を組み合わせて,業務フロー分析の作業が効率化できるような情報の再利用方法を検討する.

STD(State Transition Diagram)は,状態と状態遷移の観点からシステムを分析するために使われるが,既存のSTDでは複数の作業者の状態,作業者間の同期,時間経過の3点の協調システムのモデリングに必要な概念が表現しきれていない.本研究では,この3点の概念を導入したCollaborative Timed STDsを開発し,協調システムのモデリングを行った.また,状態遷移および同期の様子をアニメーション表示し,稼働率などを求めることのできるシミュレーションツールの開発を行った.

ドメインと複数のドメインに共通なオントロジの構成法を,コンポーネントの観点とタスクの観点から考察し,オントロジの再利用可能な記述法と記述したオントロジの再利用方法を検討する.オントロジの記述の例として仕事の受託について記述した.タスクオントロジを格文法とコミットメントネットワークに沿って記述し,タスクオントロジからコンポーネントオントロジを抽出しコンポーネント同士の関係を記述する.この記述法と再利用法を,Excel VBAで実装した.

当研究では,複数プロジェクトに関わる作業者の割り付けを支援するシステムを提案する.プロジェクトスケジュールを管理する際,複数のプロジェクトが同一の作業者を同時期に求めて競合が発生するケースがある.これによりプロジェクト期間の冗長化を招き,納期遅れ等の障害が見込まれる.従来はその解決のために作業者数や納期の変更で対応してきたが,この方法では大幅なコスト増加を招いてしまう.そこで当研究では,作業者数と納期を変更せずにこの競合状態を解消するリスケジュール法として「タスク分割」を用いる.タスクを分割することで作業者の割り付け案の幅を広げ,競合状態が解消されたリスケジュール案をシステムが提供する.

待ち行列モデルにおけるオントロジを作成した.モデリングには待ち行列モデルをベースにしているものが多くある.しかし,モデリングによっては,待ち行列とは異なった用語や概念が多く存在し,待ち行列の知識があっても,待ち行列とどう対応しているかわからないことがある.たとえばクライアントサーバシステムにおけるペトリネットでは,トランジションは待ち行列におけるサーバファシリティ(窓口)と似たような概念を待っている.そこで,待ち行列をオントロジ化することで概念を与え,一つの例題として,ペトリネットモデルのオントロジを待ち行列オントロジに挿入し,待ち行列との関係を推論できるような仕組みをOWLエディタで実現した.

当研究では,複数プロジェクトに関わる作業者の割り付けを支援するシステムを提案する.プロジェクトスケジュールを管理する際,複数のプロジェクトが同一の作業者を同時期に求めて競合が発生するケースがある.これによりプロジェクト期間の冗長化を招き,納期遅れ等の障害が見込まれる.従来はその解決のために作業者数や納期の変更で対応してきたが,この方法では大幅なコスト増加を招いてしまう.そこで当研究では,作業者数と納期を変更せずにこの競合状態を解消するリスケジュール法として「タスク分割」を用いる.タスクを分割することで作業者の割り付け案の幅を広げ,競合状態が解消されたリスケジュール案をシステムが提供する.

待ち行列モデルにおけるオントロジを作成した.モデリングには待ち行列モデルをベースにしているものが多くある.しかし,モデリングによっては,待ち行列とは異なった用語や概念が多く存在し,待ち行列の知識があっても,待ち行列とどう対応しているかわからないことがある.たとえばクライアントサーバシステムにおけるペトリネットでは,トランジションは待ち行列におけるサーバファシリティ(窓口)と似たような概念を待っている.そこで,待ち行列をオントロジ化することで概念を与え,一つの例題として,ペトリネットモデルのオントロジを待ち行列オントロジに挿入し,待ち行列との関係を推論できるような仕組みをOWLエディタで実現した.

情報システム分析・設計向けのダイアグラムを再利用可能なProlog形式に変換し,ダイアグラムの再利用法の開発を行った.再利用可能なダイアグラムを見つける手段として,ダイアグラムの構造を用いた検索法を開発した.開発した検索法は同種ダイアグラムに限らず,異種ダイアグラムの検索が可能である.また,異種ダイアグラム間の相互変換法の開発も行った.

協調エンジニアリングは,複数の開発者で協調して分析・設計を行い様々なドキュメントを作成する.ドキュメントには,分析・設計のダイアグラムがある.ダイアグラムは,複数開発者が同じ図面を作成したり,最初は,複数開発者で分担して作成し,それを1つに合わせて全員で同一ダイアグラム修正し完成させたりする.本研究では,このダイアグラムの協調作成を物理的に離れた環境にいる複数の作業者が協調して行うことを支援する環境を試作した.

実社会において,協調業務の性能改善は,ドメイン専門家のヒューリスティックによることが多い.本論では,ドメイン専門家のヒューリスティックを定性的規則として体系化し,協調システムの性能を改善するエキスパートシステムを提案する.エキスパートシステムは,システム・オペレーションにあるボトルネックを診断し,ボトルネック改善案を導き出す.ボトルネックを改善する方策は,システムのグローバルなオペレーションを保ちながら,ローカルボトルネックを解消することである.性能改善は,エキスパートシステムの構成要素となるDiagnostic Rules, Primitive Structure Rules, Upstream Search Rules, Downstream Propagation Rules, Advisory Rulesによって誘導される.

本研究では,システム分析の学習を支援するコースウェアを設計・開発した.コースウェアには,分析を支援するツール,チュートリアルが含まれており,コースウェア利用者に対して一連の分析に必要な環境を提供する.分析の学習は,ソフトウェア工学教育向きに用意した分析プロセスに従って,Petri net,STD,DFD,IDEFOを用いて行う.コースウェアには,各種ダイアグラムエディタとダイアグラム間の共通の要素の再利用を支援するナビゲーション機能がある.学習者は,コースウェアの指示に従うことで,システムの分析を行うことができる.

三次元図形の学習において,黒板等平面上に立体を書くと図形を別の方向から眺めたり,回転・切断・対称移動等といった操作ができない.このような空間的な認識が難しいことが,学習の難易度を高める一因となっていると考えられる.本研究ではこの三次元図形分野の学習を効率化・支援するシステムの提案を行う.本システムでは,「立体の3面図など,ある方向からの見え方」,「座標空間内で立体を点対称移動した際の位置」,「立体を平面で切断した際の切断面の形状」,「複数の立体図形を空間上の任意の位置に配置した時の,立体間の位置関係」,「立体内に水を注ぐ時の,水の体積の増え方」に対する設問を用意し,「各設問に用いる立体の作成」,「問題の自動作成」といった機能を備えている.

システム分析を容易にすることを目的に,ダイアグラムの再利用支援環境を提案する.分析結果を再利用するため,様々なドメインを複数のドメインに共通の業務であるジェネリックタスクの観点で分析,さらに,それらで使われる語彙を格文法に基づき整理し,シソーラスを構成する.ユーザは,分析対象で使われる語彙の組み合わせでダイアグラムの情報をタスク単位で検索し,それを組み合わせ,ダイアグラムを作成できる.

ソフトウェア工学の教育では,ダイアグラムの記法を教えること以上に,分析対象のシステムをどのような観点で捉えるか,また,複数のダイアグラムをどの順番で使って,分析,記述していくかという分析プロセスを教育することが重要である.本稿では,ソフトウェア工学教育向きにPetri Net, State Transition Diagram, Data Flow Diagram, IDEFOの4種類のダイアグラムを使った分析プロセスモデルを提案する.この分析プロセスをシステム分析の講義に用い,受講者は,いくつかのシステムを分析プロセスに従って,分析,記述した.

STD(State Transition Diagram)は,状態と状態遷移の観点からシステムを分析するために使われるが,既存のSTDでは複数の作業者の状態,作業者間の同期,時間経過の3点の協調システムのモデリングに必要な概念が表現し切れていない.本研究ではこの3点の概念を導入したTimed STDsを設計した.このTimed STDsを用いて協調システムのモデリングを行なった.

システム分析の際, そのシステムを協調業務の視点から分析し, 表現することは重要である.本研究ではその協調システムの分析の最初にユースケース図を用いる.本研究では, ユースケース図を協調業務の視点から描写する方法を提案する.その方法としてユースケース図内の一つのユースケースにマテリアルかインフォメーションの状態推移を記述する.この方法により, 協調システムからユースケースを抽出することが容易になる.このユースケースは協調業務を表現するように描写されているので, ユースケース図内で描写されている構成要素を次の段階の分析に用いることができる.そこで, 協調業務でのユースケース図描写を支援するツールと, ユースケース図の要素からペトリネットを抽出するツールを作成した.

The domain expert's heuristics in the performance improvement of collaborative systems are systematized as qualitative rules. An expert system built by using the qualitative rules, diagnoses the bottlenecks in system operation and suggests improvement in the operation. However, bottlenecks cannot be completely resolved owing to the constraints imposed on system resources. Our strategy is to resolve local bottlenecks, while keeping in check the global state of the system. No local bottleneck may be improved at the cost of incurring fresh bottlenecks elsewhere in the network. Performance impr...

In this paper we propose a composite-server model and make use of the knowledge of the intrinsic composition of its service providing units (personnel or equipment) to derive Qualitative knowledge-based rules for its performance evaluation. The composite server model that takes into account the composite nature of service has wider scope in its applications and can be used to represent a variety of system classes. We use this novel concept in the performance design and improvement of collaborative engineering systems. System modeling is done by Multi-Context Map (MCM) technique. MCM is a de...

本稿では,システム化の対象業務を協調業務の観点から捉え,分析するプロセスの提案を行う.この協調業務の分析プロセスでは,対象業務の中でサービスを受ける主体と,サービスを提供する作業主体を捉え,作業主体ごとの作業の流れを記述し,作業主体間でのものや情報のやりとりを分析・記述する.本稿では,協調業務の記述にペトリネットを用いる.著者らは,ペトリネットに協調業務の分析向きに規律を導入した.このペトリネットの記述により,サービスを受ける主体と,サービスを提供する主体の観点からのペトリネットの記述が行える.このペトリネットによる分析・記述を支援するためのEditor, Visualizer, Simulatorを開発した.

複数部門が関わるビジネスプロセスをモデル化する場合,関与する組織や人のもつそれぞれの観点や責任範囲を明確にする必要ある.また,業務の遂行によって得られる成果物や指示系統,計画,実行,および評価の流れがモデルに表現されることが望ましい.本論文では,ペトリネットとユースケースを利用して,ロールとレスポンシビリティを明確に規定した,ビジネスプロセスモデルの作成方法を提案する.

複数部門が関わるビジネスプロセスをモデル化する場合,関与する組織や人のもつそれぞれの観点や責任範囲を明確にする必要ある.また,業務の遂行によって得られる成果物や指示系統,計画,実行,および評価の流れがモデルに表現されることが望ましい.本論文では,ペトリネットとユースケースを利用して,ロールとレスポンシビリティを明確に規定した,ビジネスプロセスモデルの作成方法を提案する.

システム分析では,複数のダイアグラムを用いて多面的に分析を行うことが適切である.複数のダイアグラムは,それぞれ別に作成するのではなく,あるダイアグラムから別のダイアグラムヘと半自動変換が行えると効率的である.我々はユースケース図,ペトリネット,IDEF0ダイアグラムを順に変換していくシステム分析手法を提案する.事例として大学の入試業務の分析を示す.

三次元図形の学習において,教科書や黒板で立体を書いても図形を別の方向から眺めたりすることができないことが,学習の難易度を高めている一因と考えられる.本研究ではこの三次元図形分野の学習を支援するツールの研究・開発を行っている.本ツールでは,「立体を平面で切断した際の切断面の形状を問う」,「立体をある方向から見たときにどのように見えるかを問う」,「座標空間内で立体をある点に点対称に移動したときにどこに移動するかを問う」の設問を用意し,「マウス操作のみで立体を任意方向へ回転」,「任意平面で立体を切断」,「任意曲線の任意軸に対する回転体を作成」,「物体を任意平面へ投影した際の投影図を作成」の機能を備えている.

本論では、協調エンジニアリングシステムの性能評価・性能改善を目的とした,定性推論を含有するエキスパート・システム(ES)の設計や実施方法を提案する.ESの推論エンジンに定性推論を適応する動機は、システムのモデルであるMulti Context Map(MCM)待ち行列ネットワークにある三重の入出力コンテキストの相互作用の改善にかかわる計算量・複雑性を回避するためである.ESは、GPSSシミュレーション・データを分析して,ボトルネックを検出し,システムのMCM知識ベースを参考し,定性的規則を利用してシステム性能改善のためのパラメータ・チューニングプランを作る.このESは,協調エンジニアリングにおけるベンチマーク・システムの評価・改善に十分に達成した.

本論では、協調エンジニアリングシステムの性能評価・性能改善を目的とした,定性推論を含有するエキスパート・システム(ES)の設計や実施方法を提案する.ESの推論エンジンに定性推論を適応する動機は、システムのモデルであるMulti Context Map(MCM)待ち行列ネットワークにある三重の入出力コンテキストの相互作用の改善にかかわる計算量・複雑性を回避するためである.ESは、GPSSシミュレーション・データを分析して,ボトルネックを検出し,システムのMCM知識ベースを参考し,定性的規則を利用してシステム性能改善のためのパラメータ・チューニングプランを作る.このESは,協調エンジニアリングにおけるベンチマーク・システムの評価・改善に十分に達成した.

協調エンジニアリングでは,複数の作業者が集まり,ーつの意思決定に向けて,意見交換や議論を繰り返す会議が行われる.その会議では,設計図などの様々なドキュメントが作業者間で受け渡され,共有される.そして,ドキュメントに何か修正を加えたり,新しいドキュメントを協同作成したり,といった協調作業が伴う.これらの会議を「協調エンジニアリング会議」と定義し,それを分散リアルタイム環境において支援するシステムとして「CMCES(Computer-Mediated Collaborative Engineering System)」の開発を行った.また,CMCESの教育業務への適用例として,今回はソフトウェア工学の授業と学習への適用の試みを行った.

業務の効率を改善するために現状を把握したり,業務をコンピュータによってシステム化したりするために業務モデルの獲得が行われる.業務モデルは,現場をよく知っているドメインエキスパートに記述してもらうことで,より正確なモデルを獲得できる.しかし,ドメインエキスパートは,日々の業務を行うため,業務モデルの獲得に使える時間が限られている.本研究では,現場で起きている課題を認識し,それを改善するための業務プロセスをIDEF0のモデルとして獲得するIDEF0モデル作成シートを開発した.これは,ドメインエキスパートが日々の限られた時間で分析を行えるように,獲得プロセスを細分化してシートの形式にしたものである.

複雑な組織では,それぞれの作業者がより効率的に業務を行うためには,全体の流れを把握し,自分がどの立場にいて,他の人や物とどのように協調して業務を行うのかを明確することが必要である.この分析を行うために開発されたのが,Multi-Context Map (MCM)とCollaborative Linkage Map (CLM)である.MCMは,ある業務においてその業務に関わる作業者ごとのものの見方や立場を表現したものであり,CLMは協調業務に関わる作業者,物,情報などの資源の状態変化を示したものである.本研究では,MCMとCLMを用いて分析を行い,分析した結果からデータベース設計で用いるE-Rモデルを抽出する方法を提案する.これにより,効率的にかつ正確に情報を抽出でき,データベースを設計する上での一つのプロセスを確立できる.

本稿は,ドメイン分析・モデリングワーキンググループの8年間の活動記録である.1993年から2年間は情報処理学会の時限研究グループとして活動し,1995年からはソフトウェア工学研究会のワーキンググループとして活動している.現在の幹事団が代表して報告する.

ドメイン分析は，対象領域（ドメイン）に固有な，分析方法，用語集，仕様書，ライブラリ，ソースコードなどをドメインモデルとして獲得，再利用することで効率的なシステム開発を行う手法である．ドメインモデルには，帳票処理業務，割当て業務など，業種に依存しない共通業務が存在する．共通業務ごとに，プロトタイプを開発するプロセスをドメインモデルとして獲得することで，他のドメインへも共通業務のプロトタイピングサイクルを適用し，再利用できる．本稿では，共通業務の観点からのドメイン分析の例として，教務ドメインを協調業務，帳票処理業務の観点から分析し，教務情報システムを構成した．また，協調業務，帳票処理業務のプロトタイピングサイクルを実装したプロトタイピングツールを試作した．これらのツールを用いることで，対象ドメインについて，協調業務の観点から分析し，業務の性能評価ができる，また，帳票処理業務の観点から分析し，結果をデータベース言語形式の出力で得ることができるので，この出力を用いてデータベース上で稼働させることで期待どおりに動作するか評価できる．Domain analysis and modeling (DAM) enables efficient system developments.Domain model which is acquired through DAM process takes various forms such as analysis method, glossary, specifications, library and source codes.Since domain model makes the best use of the domain characteristics for the reuse within that domain, it is highly dependent on the domain and needs extra efforts for reuse to another domain.The authors have recognized common facets acknowledged across several domains and called them generic task.Generic task includes trading task, allocation task, monitoring task, and collaboration task, etc.In order to validate the reusability of generic task beyond a particular domain, this paper deals with prototyping cycle of generic tasks as a domain model to be reused.Prototyping cycle is a method which allows to analyze, design, and evaluate a system in an interactive manner while executing a prototype of the system.Prototyping cycle of the generic task can be reused to different domains.We analyze the domain for academic affairs in terms of collaboration task and trading task and develop a prototyping tool for the domain.The tool integrates the two prototyping cycles of the generic tasks.The tool allows to analyze the system in terms of collaboration task, while simulating and evaluating it in terms of efficiency of collaboration.The output of the analysis in terms of the trading task is obtained in the form of SQL description for the evaluation of database behaviors.

協調作業は複数の作業者と組織による協調的な業務プロセスである．そこに関与する作業者及び組織は，保有する資源や立場がそれぞれ異なるため，異なる情報の捉え方をする一方で，全体の業務として特定の目的を達成することが求められる．協調作業を分析するためには，業務全体の流れとその業務にかかわる資源（作業者，物，情報）の状態変化を分析し，把渥することが必要であると考えられる．協調作業の全体を捉えるためにMulti-Context Map (MCM)を用いた．MCMは，Context Map (CM)を結合して協調作業に存在する様々な作業を定義する．協調作業に関わる作業者，物，そして情報などの資源の状態変化を捉えるためにCollaborative Linkage Map (CLM)を用いた．CLMは，Personnel-State Transition Diagram (P-STD)，Material-STD (M-STD)，Collaboration-STD (C-STD)という3種のマップを結合することによって，業務プロセスにおける伝達情報と資源情報の状態遷移を明示する．Collaboration task is a process, which involves diversified individual and organizations. They have different perspectives and common resources. Capturing general workflow and state of resources enables collaborators and developers to analyze, identify, and organize collaboration task in the initial stage of system development. We employ Multi-Context Map (MCM) for the description of general workflow. MCM define the various works that exists in collaboration task by combining Context Map (CM). We employ Collaborative Linkage Map (CLM) for the description of state transition of resources that are transferred among collaborators. CLM indicates state transition of the transmission information and the resources information clearly by combining three kinds of Map, such as Personnel-State Transition Diagram (P-STD), Material-STD (M-STD), and Collaboration-STD (C-STD).

協調作業は複数の作業者と組織による協調的な業務プロセスである.そこに関与する作業者及び組織は, 保有する資源や立場がそれぞれ異なるため, 異なる情報の捉え方をする一方で, 全体の業務として特定の目的を達成することか求められる.協調作業を分析するためには, 業務全体の流れとその業時にかかわる資源(作業者, 物, 情報)の状態変化を分析し, 把握することが必要であると考えられる.協調作業の全体を捉えるためにMulti-Context Map(MCM)を用いた.MCMは, Context Map(CM)を結合して協調作業に存在する様々な作業を定義する.協調作業に関わる作業者, 物, そして情報などの資源の状態変化を捉えるためにCollaborative Linkage Map(CLM)を用いた.CLMは, Personnel-State Transition Diagram(P-STD), Material-STD(M-STD), Collaboration-STD(C-STD)という3種のマップを結合することによって, 業務プロセスにおける伝達情報と資源情報の状態遷移を明示する.

IDEF3は業務分析手法の1つであり、2つのダイアグラム表現から構成される。協調作業者(Collaborator)の知識を汎用の情報パケットであるUOB (Unit Of Behavior)のフローとして記述するPFD (Process Flow Diagram)とプロセスを特徴付けるオブジェクトの状態遷移を記述するOSTD (Object State Transition Diagram)である。 複数の協調作業者が協調しているビジネスプロセスを考える。このようなビジネスプロセスでは、個々の知識を記述するだけではなく、協調作業者間の関係を記述することが重要となる。著者は、協調作業者間の関係を記述するための逐次的なIDEF3の構成法を開発した。それぞれの協調作業者のIDEF3モデルが与えられていると仮定する。PFDの協調関係を記述するためにそれぞれのUOBに共通する事実からCollaboration UOBを定義し、個々のPFDを結合する。同様にOSTDの協調関係を記述するために共通なオブジェクトの状態をCollaboration Stateとして定義し、個々のOSTDを結合する。上記構成プロセスを検証するためにSTEP AP221のポンプの交換シナリオを取り上げる。

本稿では業務全体の中の割当て問題を表現するドメインモデルと分析プロセスを提案する. 例としてJRなどの輸送業務を考える. 業務全体から個々の割当て問題を抽出するため, 論理的構成要素の概念を導入した. これを中心に複数の割当て構成要素を配置するECAチャートを開発した. これにより業務の全体構造を容易に把握できる. また, 個々の割当て問題の間の優先順位や因果関係を記述するためのAPOチャートを開発した. これらチャートで表現したドメインモデルにより, 輸送業務の計画段階から日々の運行管理に至る業務フェーズの推移による割当て作業の変化が明らかになり, またドメインモデルがバスやタクシーなど他の業種へ再利用可能である.