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平成 24年度社会知能情報学専攻 修士論文中間発表会

ゴールモデルを用いた機能モデルの生成

および共通機能と可変機能の分類 システム設計基礎学講座 大須賀・田原研究室 1151025 中村 祐貴

指導教員：田原 康之 准教授

1 はじめに 近年，顧客の要求が多様化しており，製品やサービスのライフ

サイクルが短縮化してきている．一方で，開発規模は大型化

しており，こういった背景に対応できるよう，より効率よ

くシステム開発を行うための方法論が求められている．そ

の中でも，Software Product Line Engineering (SPLE) と

呼ばれる既存システムの再利用手法が高い注目を集めてい

る[1]．SPLE ではまず，既存システムから再利用資産を開

発する．その後，再利用資産を用いて開発を行うことで，1

から開発を行うよりも効率よく新システムの開発が行える

ようになる．そのために，後に効率よく新システムを開発

できるよう，計画的に再利用資産を開発することが重要と

なる．そこで本研究では，可変性が高く，かつ顧客の要求

を反映しやすい再利用資産の開発方法に着目する．

2 Software Product Line Engineering Software Product Line Engineering (SPLE) とは，既存シ

ステムを再利用し効率よく新システムを開発するための方法論

である．SPLEでは既存システムから再利用資産を開発する．

顧客が必要とする機能はそれぞればらつきがあり，それらに対

応できるように再利用資産は可変性が高いものでなければなら

ない．また，顧客の要求をミスなく新システムに反映させるため

に，既存システムの機能の中から顧客の要求を満たすために必

要なものを選択する必要がある．そのため再利用資産は，顧客

の要求を反映しやすいものでなければならない．こういった理由

から，再利用資産には互いにリンクした機能レベルのモデルと

要求レベルのモデルが必要である．本研究では，機能レベルの

モデルとしてフィーチャモデルを，要求レベルのモデルとしてゴ

ールモデルを用いる．

2.1 フィーチャモデル SPLEでは複数の既存システムの共通機能と可変機能を表現

するためにフィーチャモデルが広く用いられている[2]．図 1にフ

ィーチャモデルの例を示す．

図 1 フィーチャモデルの例

フィーチャとは再利用される可能性があるシステムの機能を表し

ている．またフィーチャはより具体的な機能を表すサブフィーチ

ャを持つことができる．フィーチャモデルはフィーチャの木構造

で表現される．フィーチャモデルから可変性を排除することで開

発する新システムに必要なフィーチャを選択できる．すべてのシ

ステムの構成に必要なフィーチャを必須フィーチャと呼び，それ

以外のフィーチャを任意フィーチャと呼ぶ．またフィーチャ関係

と呼ばれる制約関係を任意のフィーチャ間に表現できる．フィー

チャ関係には，フィーチャ間の依存関係を表す dependency関

係やフィーチャ間の排他関係を表す conflicts関係がある．

2.2 ゴールモデル ゴール指向要求分析とはシステムに求められる要求をゴール

として表現し，抽象的なゴールをそれを達成するための具体的

なゴールへと分解していくことで製品に必要な要求を得るという

要求分析法の一つである[3]．ゴール指向要求分析では要求分

析の結果をゴールモデルを用いて表現する．図 2にゴールモデ

ルの例を示す．

図 2 ゴールモデルの例

ゴールモデルを用いると，要求を木構造で構造化し整理して表

現できる．また，非機能要求をモデル上に表現できる．こういっ

た点で，他の要求分析モデルよりも優れている．あるゴールを分

解して得られたゴールをサブゴールといい，分解する元のゴー

ルを親ゴールという．ゴール分解にはAND分解とOR分解の 2

種類がある．AND分解はそのサブゴールすべてが達成された

場合にその親ゴールも達成されることを表す．OR分解はそのサ

ブゴールのいずれかが達成された場合にその親ゴールも達成

されることを表す．

3 既存研究

3.1 ゴールモデルからフィーチャモデルの生成

既存システムのゴールモデルから，フィーチャモデルを導出す

る手法がある[4]．再利用資産の機能を表現するためにフィーチ

ャモデルを作成する必要があるが，それには対象とする分野に

関する幅広いドメイン知識が必要になる．ここでゴールモデルに

はそれぞれのシステムに必要な要求が記述されており，それら

は対象とする分野に関する知識を含んでいる．こういった理由

から，既存システムのゴールモデルからフィーチャモデルを導出

する方法を提案することで SPLE の導入を支援しようとしている．

具体的な手法としては，ゴールモデルの葉ゴールの構造から関

係のあるフィーチャの集合を特定する．その後，特定されたフィ

ーチャをグループに分け，含んでいるフィーチャすべてを適切

に表現するようなグループ名を指定する．

3.2 共通機能と可変機能の分類 複数のゴールモデルを結合することで，複数のシステムが持

つ要求の共通性を明確化し，一つのモデルに表現する手法が

ある[5]．ゴールモデルからフィーチャモデルを生成する手法と

組み合わせることで，可変性が高くかつ顧客の要求を反映しや

すい再利用資産を開発できると言われている．具体的には，ま

ず複数のゴールモデルにおいて同一ゴールを特定する．その

: 必須フィーチャ

: 任意フィーチャ

+dependency : 依存関係

+conflicts : 排他関係

: 機能要求

: 非機能要求

AND : すべてのサブゴールを満たす必要がある

OR : いずれかのサブゴールを満たせばよい

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後，同一ゴールをまとめて一つにし，それ以外のゴールを OR

分解で追加することでゴールモデルを結合する．

3.3 既存研究の問題点 両研究共に，組織がゴール指向要求分析を用いてシステムの

要求獲得を行っており，既存システムのゴールモデルが既に存

在していることが前提となっている．さらに，「3.1 ゴールモデル

からフィーチャモデルの生成」の手法でフィーチャモデルを生成

するためには，ゴールモデルが顧客の要求とシステム開発に関

する専門知識の両方を含んでいる必要がある．実際の現場で

はゴール指向要求分析で要求を獲得していないため，そのよう

な既存システムのゴールモデルは存在しない．こういった理由

から，顧客の要求とシステム開発に関する専門知識の両方を含

むゴールモデルを作成する方法論が必要である．また，「3.2

共通機能と可変機能の分類」では，提案手法をツールに実装し

ているが，どのようにしてゴールを比較・結合するかという手順が

明確に示されていない．さらに，ゴールの名称は作成する人に

よって異なるため，実際には違う名称で同じ内容のゴールがで

きる可能性がある．この手法では，同一ゴールを同一の名称を

持つゴールとしているため，そういったゴールを同一ゴールとし

て判別できない．これらの理由から，違う名称で同じ内容のゴー

ルを同一ゴールとして判別する手法が必要である．

4 提案手法と進捗状態 前述した問題点を解決するために，現在までに以下の 2 つの

手法を提案した．

(1)説明書からゴールモデルを作成

(2)結合プロセスの定型化

4.1 説明書からゴールモデルを作成 本研究では，既存システムの取扱説明書やマニュアル(以下

説明書)からゴールモデルを作成することで顧客の要求をモデ

ル化する．説明書には顧客がシステムを用いて要求を達成でき

るような情報が記載されている．また，既存システムの説明書が

存在する可能性は非常に高いと考えられるため，実用的な手法

だと言える．具体的には，説明書の章番号の段落に基づきゴー

ルモデルのレイヤを定め，その章のタイトルをゴール名とする．

図 3に説明書からゴールモデルを作成するイメージを示す．

図 3 説明書からゴールモデルを生成

例えば，説明書で「1 テレビを見る」，「1-1 放送の種類を選ぶ」，

「1-2 チャンネルを選ぶ」と記述されている場合，「テレビを見る」

が親ゴールとなり，「放送の種類を選ぶ」と「チャンネルを選ぶ」

がそのサブゴールとなる．今までに，既存システムとしてテレビ

の説明書からゴールモデルを作成している．手間はかかるが，

特に思考を用いない単純なプロセスなので，説明書のレイヤを

判別することができれば，今後計算機に実装し機械的に処理す

ることも可能であると考える．

4.2 結合プロセスの定型化 既存研究に沿って，作成された複数のゴールモデルを結合す

ることで，共通ゴールと可変ゴールを分類する．その中で，既存

研究の問題点を解決していくことで結合プロセスをより高精度に

していく．今までに，既存研究で述べられていない結合プロセス

の比較・結合手順を明確化し定型化した．図 4 に結合プロセス

の定型化のイメージを示す．

図 4 結合プロセスの定型化

具体的には，ゴールモデルを表形式にしたレイヤシートを提案

し，ゴール名を比較しやすいように書き換えるための規則を定め

た．また，2 つのゴールモデルの最上レイヤから順に比較するこ

とで，共通ゴールと可変ゴールを分類する手順を考案した．さら

に，同一ゴールのレイヤが異なる場合の結合方法や，結合時に

重複したゴールをミスなく消去する方法を考案した．ゴール数が

増えると結合プロセスにかかる手間と時間が指数関数的に増加

するが，プロセスを定型化することでそれらを短縮化できると考

える．

5 まとめと今後の研究課題 既存システムを再利用し効率よく開発を行うためには，可変性

が高くかつ顧客の要求を反映しやすい再利用資産を開発する

ことが重要である．そのために，本研究では既存研究の問題点

を解決していくことでより高精度な方法論を提案していく．現在

までに，顧客の要求をゴールモデル上に表現する手法を提案し，

ゴールモデルの結合プロセスを定型化した．今後は，システム

開発に関する知識をゴールモデル上に表現する手法と，違う名

称で同じ内容のゴールを同一ゴールとして判別する手法を提案

していく．また本手法は，システムに詳しい現場の技術者が既存

システムから再利用資産を開発することを想定している．そのた

め手法の評価方法として，製品に詳しい人に独自の手法と本手

法の両方で開発を行ってもらい，正解率やかかった時間などを

計測・比較することを考えている．

参考文献 [1]Betty H.C Cheng,Joanne M. Atlee:Research Directions

in Requirements Engineering,Future of Software

Engineering,pp.285-303,(2007)

[2]Czarnecki,K.,Helsen,S.andEisenecker,U.Formalizing:

cardinality-based feature models and their

specialization,Software Process.Improvement and

Practice,Vol.10,No.1,pp.7-29,(2005)

[3] 山本修一郎,海谷治彦,Karl Cox,Steven Bleistein:ゴール

指向要求工学の動向と課題,電子情報通信学会技術研究報

告.KBSE,知能ソフトウェア工学,106(382),pp.31-36,(2006)

[4] Yijun Yu,Alexei Lapouchnian,Sotirios Liaskos,John

Mylopoulos,and Julio C.S.P.Leite:From Goals to

High-Variability Software Design,In Proc.17th

International conference on Foundations of intelligent

systems,(2008)

[5] Uno K,Hayashi S,Saki M:Constructing Feature

Models using Goal Oriented Analysis. In Proc.9th

International conference on Quality Software,

pp.412-417,(2009)

レイヤが違う同一ゴールは

レイヤ 1

レイヤ 2

レイヤ 3

レイヤ 4

レイヤ 5

レイヤ 1 はテレビを利用できる

レイヤ 2 レイヤ 3

レイヤ 4 レイヤ 5

低い方のレイヤに合わせて結合

親も子も同一ゴールのときは

どちらかを消去

子が同一で

親が同一でないときは

両方の親のサブゴール

として結合