システムズエンジニアリング入門
～IoT時代の価値実現に必須となるアプローチ～
慶應義塾大学システムデザイン・マネジメント研究科
准教授 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
• 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」
• 「みちびき」
• 2010年4月より慶應大学専任准教授
• 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
• 大規模システムデザイン
• 高信頼性システムデザイン
• イノベーティブデザイン
• 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
慶應SDM
とは？
SYSTEM
DESIGN
MANAGEMENT
協生社会
の実現
システム？
システムの定義
• 複数の構成要素
から成り立つ集合体のこと。
• 情報、通信、メディア、ハードウエ ア、
サービスから、人間、組織、社会、地球環
境まで
、複数の要素が相互作用するあらゆ
るも
のをシステムと定義する。
（慶應SDM2012年システムデザイ
ン・マネジメント序論」講義資料）
“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
システムズエンジニアリングの定義
• 「システムに関わる工学を実施するための
技
術分野には依存しない仕事の仕方
」（豪
Project Performance社）
• 「システムの実現を成功させることができる
複数の専門分野にまたがるアプローチおよび
手段
」（INCOSE SE Handbook,2000)
「成功させる」とは？
→ 「与えられた費用（Cost）、期間（Delivery）
内で、必要な品質（Quality）を満たすものを作り
出す。＝ QCDの連立方程式を解く
システムエンジニアリングの構成
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
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
システムエンジニアリング管理
Vモデルに関する間違え
• Vモデルは、時系列的なプロセスとなっている
Vモデル
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
システムエンジニアリング管理
システム設計とは
システム設計
要求分析
アーキテクティング
ステークホルダの要求
要求仕様
下位レベルへの指示、仕様
アーキテクチャの定義
• 目的を最大化するような
機能と特性の配置
(Ring, 2001)
• 構成要素の設計や進化を左右するような、構
成要素の
構造
、構成要素間の
関係
、そして
原
理
や
指針
（IEEE STD 610.12, 1990）
• システムと
外界との関係
及びシステムを構成
する
要素
とその
構成要素間の関係
（白坂）
アーキテクティングの定義
• アーキテクチャを作り出す行為
• 機能を要素に割り当て、要素の間の関係性（イ
ンタフェース）を明確化すること
（前野 2010）
人間
ボールを飛ば
す力を加える
アーキテク
チャの例①-１
ボール
力
人間
道具
力
人間がボールを飛ば
す力を加える。
ボールが飛ぶ。
人間が道具を動かす
力を加える。
道具がボールを飛ば
す力を加える。
ボールが飛ぶ。
飛ぶ
ボール
飛ぶ
ボールを飛ば
す力を加える
道具を動かす
力を加える
力
物理的構成要素
ふるまい（機能）
構成要素
構成要素の関係性
アーキテクティングとは
システム設計
要求分析
アーキテクティング
ステークホルダの要求
要求仕様
アーキテクティングとは、システムに要求されている
機能・性能
を、シス
テムを構成する要素に
配分
して
構成要素の仕様を明確にする
とともに、構
成要素間の
インタフェースを明確化
することである。
アーキテクティングプロセス
■アーキテクティングプロセス■
システム仕様書
ア
ー
キ
テ
ク
テ
ィ
ン
グ
機能設計
物理設計
サブシステム仕様書
サブシステム間I/F仕様書
アーキテクティングプロセス
システムの
要求機能を分割
し、その機能を構成する
下位
機能の集合に置きかえる
作業のことをいう
■機能設計とは■
要求機能
機能
設計
抽象化
具体化
Function 1
Function 2
Function 3
Function N
・・
Function 2.1
Function 2.2
Function 2.N
・・
機能
設計
アーキテクティングプロセス
分割された下位機能を、システムを構成する要素に
割り付
ける作業
をいう
■物理設計■
サブ機能
１
サブ機能
２－１
サブ機能
２－２
サブ機能
２－３
サブ機能
３－１
サブ機能
３－２
サブ
システム３
サブ
システム２
サブ
システム１
システム
アーキテクティングプロセス
■アーキテクティングのアウトプット■
サブ機能
１
サブ機能
２－１
サブ機能
２－２
サブ機能
２－３
サブ機能
３－１
サブ機能
３－２
サブ
システム３
サブ
システム２
サブ
システム１
システム
アーキテクティングプロセス
■アーキテクティングのアウトプット■
サブ機能
２－３
サブ機能
１
サブ機能
３－１
サブ機能
２－１
サブ機能
２－２
サブ機能
３－２
サブシステム１
サブシステム２
サブシステム３
サブシステム１と３
のインタフェース
サブシステム１と２の
インタフェース仕様
“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？
本日のまとめ
• 俯瞰的に物事をとらえるためには
武器が必要
• アーキテクティング
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。
System of Systems
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
品質保証が困難
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
「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
プラットフォーム化
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
出典：「インダストリー4.0 実現戦略報告書」 出典：Smart Grid Reference Architecture
