先日公開したブログ「実践できるMBSE！導入方法やソリューションをISIDから提案」では、MBSEの実践には「MBSEを使って取り組みたい課題を明確にすること」や「いきなり大きな課題を対象にするのではなく、比較的単純な課題に着目し、シンプルなシステムモデルを構築するべき」と説明しました。

本ブログでは、そうしたシステムモデルを構築する際に必要なルールにフォーカスし、ソフトウェアモデリング言語としてデファクトスタンダードとなっているUML（Unified Modeling Language）バージョン2を拡張した『SysML』の重要性とSysMLに準拠したモデリングツール『CATIA Magic』の必要性についてご説明します。

MBSEにおけるシステムモデリングの3つの柱

昨今、システムの大規模化、複雑化に伴って、システム開発の難易度は更に上がり、システムをめぐる問題も増えてきています。システムが大規模化、複雑化することによる様々な問題における課題を抽出し、それらの課題に対応していく上で、MBSEの考え方が注目されてきています。

そして、冒頭でもお話ししたとおり、MBSEを用いた課題への対応を成功させるポイントの一つとして、「いきなり大きな課題を対象にするのではなく、比較的単純な課題に着目し、シンプルなシステムモデルを構築するべき」があるのですが、当然、単にシンプルなモデルであれば良いというわけではありません。本ブログでは、システムモデルを構築する上で必要不可欠な下記3つの柱について、お話しします。

1. モデリング手法
2. モデリング言語
3. モデリングツール

1.モデリング手法

そもそもシステムモデルとは、システムが持つ様々な情報を多元的な視点から捉えるためのモデルであり、システムの情報を多様なダイアグラムを用いてシステム設計者に提示することで、物理構成、振る舞い、状態といった様々な観点でシステムを捉え、整理し、理解することを目的としています（図1）。モデリング手法とは、そうした様々な観点をどのような順番で、また、どのようなダイアグラムを用いて表現するのか、といったような、システムモデルを構築するための手順を示すものです。チームでモデリングを実施する際、モデリング手法を統一することにより、作成するシステムモデルに一貫性を持たせることができ、ばらつきを防ぐ事ができます。ここでは、モデリング手法の一例として、Magic Gridというフレームワークをご紹介します。

Magic Grid

Magic GridはMBSEの実践のために、ダッソー・システムズによって開発されたフレームワークで、下表のようなマトリックスで表すことができます。このフレームワークでは、対象システムを開発するための問題領域と解決領域、実装領域を規定しており、それぞれの領域定義には、対象システムに関する4つの側面（要求、構造、振る舞い、パラメータ）が含まれています。そして、行と列が交差する点のセルはシステムモデルのビューを意味しており、これらのビューは1つ、または複数の提示成果物（図、マップ、テーブルなど）で構成されています。このフレームワークに従って、まず、問題領域において、ステークホルダーニーズの分析や、そのニーズを満たすために対象システムに求められる機能の分析などを行い、次に、解決領域において、そのニーズや機能を実現するための、システムへの要求や振る舞い、構造を定義していくことで、対象システムの情報を整理し、構造化することができます。

2.モデリング言語

モデリング言語とは、システムモデルに含めることができる要素の種類や要素間の関係、そして、要素や関係をグラフィカルに表現するための表記法を定義する言語のことです。システムモデリングを行う目的は様々ですが、昨今の開発対象システムの大規模化、複雑化に伴って、一企業の枠を超え、グローバルな連携が必要な状況に鑑みれば、「ハードウェアやソフトウェアといった異なる技術分野間を横断した課題に取り組むこと」、また、「より人件費の安価な国の技術者や、特殊な技能を保有する国の技術者と共同で課題に取り組むこと」といった目的が大半を占めると考えられます。そして、その目的に見合ったモデリング言語として、自動車、航空宇宙、通信等の分野を中心に、最も活用されているモデリング言語が、今回ご紹介する『SysML』なのです。

SysMLは「OMG Systems Modeling Language」の略称で、OMG（Object Management Group）によって仕様が策定されたシステムモデリング言語です。ちなみに、上述のMagic Gridは、このSysMLの要件を満たしたフレームワークとなっています。SysMLの主な特徴は次のとおりです。

グラフィカルなモデリング言語

9つのダイアグラムにより、システム設計に必要な構造、振る舞い、要求等を可視化して伝えることができ、また、可視化することにより、より多くの物事やそれらの関係を直感的に理解しやすくなります（図2）。

標準言語

SysMLは標準の言語であるため、SysMLによる設計では、担当者間でモデルの解釈に差が生じにくくなります。また、異国の技術者の間で生じる自然言語の言葉の壁の問題を緩和し、共通の理解を促進します。

システムズエンジニアリングに特化した言語仕様

SysMLはUMLを拡張したもので、システムズエンジニアリング領域に特化した言語仕様となっています。図3で示すとおり、SysMLの言語仕様は、UMLの言語仕様を再利用、または一部改修した部分と、SysMLのために新たに拡張した部分とで構成されています。このように、SysMLでは、UMLの言語仕様の中でも、システムズエンジニアリングのために必要と思われる部分のみを再利用し、残りを利用しないことで、できる限りコンパクトな言語仕様を実現しているため、覚えやすく、導入が容易です。また、システムズエンジニアリング領域のモデリングに必要な仕様を新規に追加して、言語を強化しています。

3.モデリングツール

モデリングツールとは、モデリング言語の言語仕様に準拠して設計・実装された専用ツールのことで、その言語のルールに則ったモデルを構築することができます。世の中には多くのモデリングツールが存在しますが、その中でも『CATIA Magic』はシステムズエンジニアリングの標準言語であるSysMLに準拠したシステムモデルを構築できるツールであり、世界で最も使われているツールの一つです。

CATIA Magic

SysMLの標準的なダイアグラムを使ってシステム情報を構造化できて、システム情報の効率的な抽出や、関係性の可視化によって、システムの検証や意思決定を支援することができます（図4）。

CATIA MagicはMBSEのモデリングツールとしては国際標準的な立ち位置であり、本格的にMBSEを実践し、欧米企業と連携するためには必須であるとも言われています。このことは、他のツールと比較して、SysMLへの準拠性が高いことや、情報抽出性が高く、複雑なシステムにおける各要素間の関係性を可視化し易い（図5）という点からも分かります。なお、CATIA Magicには、上述のMagic Gridのテンプレートが用意されており、このテンプレートに沿って情報をまとめていくことで、自然と情報を整理・構造化することができます。

操作体験するOneDayワークショップ

12月13日より、CATIA Magic OneDayワークショップを定期開催します。このワークショップでは、MBSEやSysMLの概要と、SysMLに準拠したシステムズエンジニアリングツール、CATIA Magicの概要について紹介した上で、実際にCATIA Magicの操作を体験していただきます。これからMBSEに取り組まれる方や、システムモデリングツールの導入を検討されている方にとって、本ワークショップは非常に良い機会となりますので、是非ともご参加下さい。

まとめ

昨今、開発対象システムは益々大規模化、複雑化しており、MBSEによる課題への対応には、一企業の枠を超えたグローバルな連携が必要です。そのためにも、システムモデリングを行うためには、より広く、グローバルに認知・適用されているルールに則る必要があります。そして、その最たるものが、今回ご紹介したモデリング言語『SysML』であり、モデリングツール『CATIA Magic』なのです。弊社は、CATIA Magicを使ったシステムモデリング支援を含む多彩なMBSE支援を通して、お客様の課題解決を支援します。

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「欧州最新事例とサステナブルMBSEの実践方法」のご案内

11月28日に「欧州最新事例とサステナブルMBSEの実践方法」と題してセミナーを開催します。このセミナーでは、冒頭でもご紹介した「実践できるMBSE」を、多くの企業が行っている流用開発・差分開発に適用した際のシナリオとしてご紹介します。開発プロセスによって異なる課題をどのようにして抽出し、今回ご紹介した「3つの柱」に則ってシステムモデリングを実施して対応していくのかを、「欧州企業の最新事例」と共にご確認いただけると幸いです。CATIA Magic等のMBSEツールをご利用または検討中・ご興味をお持ちの方にとっても非常に良い機会となりますので、是非ともご参加下さい。

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