目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善最後にスライド番号 2

(1)

2011

年

12 月

7 日

AISIN AW CO., LTD. All rights reserv ed. Do not reproduce or distribute.

スライド番号

1 MBD

エンジニアの仕事術

アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

技術本部解析技術部

(2)

2011

年

12 月

7 日

• MBD

エンジニアのキャリア種別

• モデリング編

–

要求表現

• タイミングチャート

• 状態遷移図

–

状態遷移図の描き方

• 書き方のルール

• 教育方法

• MBD

開発環境エンジニア編

– MBD

開発環境の「改善」

• 最後に

(3)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

3 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

基本情報

〒

_444-1192

愛知県安城市藤井町高根

₁₀

番地

0566-73-1111

（代表）

本社所在地

連結

_19,545

名

₍₂₀₁₁

年

₃

月

₃₁

日現在）

単独

_12,903

名

₍₂₀₁₁

年

₃

月

₃₁

日現在）

従業員数

オートマチックトランスミッション、

ハイブリッドシステム、

カーナビゲーションシステム

主要製品

連結

_8,545

億円

₍₂₀₁₁

年

₃

月期

₎

単独

_7,927

億円

₍₂₀₁₁

年

₃

月期

₎

売上高

取締役社長石川勉

代表者

264 億

8,000

万円

資本金

1969

年

5 月

15 日

設立

アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

社名

アイシン・エィ・ダブリュ

「本館」

(4)

2011

年

12 月

7 日

アイシン・エィ・ダブリュ駆動系製品

_FR

多段

FR

多段：

4 ～

8 速ラインナップ

８速

_A/T

：トヨタ自動車

(5)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

5 アイシン・エィ・ダブリュ駆動系製品

_FF

多段

FF

多段：

4 速～

6 速をラインナップ

６速

_A/T

：ボルボ、オペル、

サーブ、ランドローバー、

プジョー、フォルクスワーゲン等

(6)

2011

年

12 月

7 日

アイシン・エィ・ダブリュ駆動系製品

FR

ハイブリッドシステム

トヨタ自動車

FF CVT:

トヨタ自動車、マツダ等

FR

、

FF

がラインナップ

(7)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

7 カーナビゲーション

カーナビゲーションシステムは、

トヨタ自動車への純正カーナビが中心

その他

• アウディ純正日本向け

• GM

純正北米向け

• イクリプス市販日本向け

…

等

(8)

2011

年

12 月

7 日

NAVIelite

(9)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

9 自己紹介

経歴

• 1994

年アイシン・エィ・ダブリュへ入社

FF5

速

A/T

の制御開発を担当

• 2002

年

MBD:HILS

装置の開発を担当

MATLAB/Simulink

を本格的に使い始める

• 2009

年

IPA

から

SEC

ジャーナル最優秀論文書受賞

近年は、

_MBD

の教育を含め、

MBD

開発環境改善活動に従事

氏名：久保孝行

(10)

2011

年

12 月

7 日

自己紹介

(11)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

11 自己紹介

• 統合系プロジェクト

2010

年度、

2011

年度

• モデルベース開発系の委員として活動

(12)

2011

年

12 月

7 日

Car Testing and Car Designing Japan 2012

2012

年

2 月

7,8,9

日開催

http://cartesting2012.jp/

(13)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

13 • MBD

エンジニアのキャリア種別

• モデリング編

–

要求表現

• タイミングチャート

• 状態遷移図

–

状態遷移図の描き方

• 書き方のルール

• 教育方法

• MBD

開発環境エンジニア編

– MBD

開発環境の「改善」

(14)

2011

年

12 月

7 日

ＭＢＤと

_V

プロセスの関係

HILS

制御装置

モデル

設計

検証

MILS

RCP

Code

①

②

③

④

制御

装置

モデル

制御対象モデル

実制御対象

実ECU

結合

機能保障

結合

機能保障

ﾊｰﾄﾞ

ｱｸﾁｭｴｰﾀ

_ｾﾝｻ

ﾊｰﾄﾞ

制御ｿﾌﾄ

Virtual World

Real World

ﾊｰﾄ

ﾊｰﾄﾞﾞﾞﾞ機能要求仕様書

機能要求仕様書

制御機能要求仕様書

実車評価

MILS

HILS

RCP

_ACG

実車評価

⑤

制御対象

モデル

(15)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

15 アイシン

_AW

版：

_MBD

プロセス詳細

設計

検証

C

ソース

Model-Based Design

Model-Based

verification

適合

制御対象

モデル設計

生成コードの

評価

モデルの

評価

要求検証

制御対象モデル

機能モデル

テストモデル

実装モデル

要件

実装

設計

モデル

解析

Automatic

C-code generation

テスト

設計

一致性

検証

PILS

機能評価

結合検査

単体検査

実機評価

HILS

C

コード

静的解析

validation

MILS

要求分析

RCP

制御

設計

機能評価

verification

2 工程に分かれる

MBD

開発環境エンジニア

(16)

2011

年

12 月

7 日

アイシン

_AW

の

_MBD

エンジニア定義

• MBD

エンジニアとは、モデルベース開発に携わる

エンジニアのことである。

特徴

キャリア種別

制御対象（プラント）をモデリングする

エンジニアです。

プラントモデルエンジニア

Simulink

モデルを使った開発環境を改善する。

ツール作成や、ガイドラインの制定も行う。

MBD

開発環境エンジニア

ソフトウェアに関する高度なスキルと共に、

Simulink

からどの様なコードが出力されるの

か正しい知識を持ち、仕組みを知った上で

モデリングができる

_Simulink

に対する高度なス

キルが必要。

実装モデルエンジニア

（制御モデル後半）

制御機能が実現されたモデルを作成する。

自動車、

_A/T

などのドメインの知識と、制御に

対して高度なスキルを必要とする。

機能モデルエンジニア

（制御モデル前半）

(17)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

17 コントローラモデルの開発は

₂

工程

分析

設計

検査

抽出

機能を作りこむスパイラル開発

最適な制御・機能を考える。

品質を作りこむスパイラル開発

仕様を変えず、バグ０を目指す

機能モデルを開発する工程

実装モデルを開発する工程

抽出

分析

設計

検査

目的：機能を増やす。

目的：品質を良くする。

矢印は外に

向かって

大きくなる。

矢印は

中心（ゴール）

向かっ行く。

(18)

2011

年

12 月

7 日

エンジニアのスキルの配分イメージ

• 機能モデル設計エンジニア

• 実装モデル設計エンジニア

ドメイン

Simulink

ドメイン

ドメインの知識が重要

見栄えを良くするよりも、新たな機能開発を

重視する。

全体を見渡し、本当に必要な手段を

新たな発想を持って、開発できる事が重要

品質を確保する為に、

非常に高度なモデルスキルと

ソフトウェアスキルが必要である。

機能を増やすよりも品質を上げる

事に主眼を置ける人材が必要である。

ソフトウェア技術

求められるスキルよりは、性格の方が重要であると考えている。

(19)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

19

(20)

2011

年

12 月

7 日

• MBD

エンジニアのキャリア種別

• モデリング編

–

要求表現

• タイミングチャート

• 状態遷移図

–

状態遷移図の描き方

• 書き方のルール

• 教育方法

• MBD

開発環境エンジニア編

– MBD

開発環境の「改善」

(21)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

21 要求理解：シナリオ作成へ

• 最初に、要求を理解し、要求を明確化します。

次に、制御モデルの設計が始まります。

まずは、要求を理解する。

それには、

シナリオを作る事

が効果的

シナリオを作るとは？

頭の中で仮想シミュレーションし、

やりたいことを実現すると、どの様になるのかを表現する。

その表現は、自然言語だけでなく、図や表を用いると良い。

(22)

2011

年

12 月

7 日

シナリオ作成と

_UML

の関係

図を描く目的

• 要求を理解する。

• 理解した結果を示す。

ソフトウェアを作成するのに必要

だから、図・表を描く

抽出

分析

検査

要求段階では、

設計・分析で色々な図や表を使って

スパイラル的に工程が繰り返えされる

シナリオ表現の図とは？ ⇒

_UML

なのか？

UML

の図は、要求を理解し、ソフトウェアを作成するために必要な図として定義された。

図を書けば要求を理解できるのではない。

(23)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

23 シナリオ作成と

_UML

の関係

決められた図・表を描けば、要求が理解でき、

ソフトウェアが作れる。

ケースバイケースで、要求を理解するために、

必要な図や表を使えば良い。

要求理解の為に

シナリオを作成する

それに、必要な図を使う。

必要な図は開発対象、

開発プロセスによって

異なる。

(24)

2011

年

12 月

7 日

シナリオ作成に有効な図は？

• 「時間変化によって、

出力値が変わる制御開発に適した図は？」

「タイミングチャート」

が最も活用しやすい。

シナリオ＝ユースケース毎の

タイミングチャート

タイミングチャートを使って表したシナリオは、

テスト工程でも活用できる。

タイミングチャートは、入力に対する、あるべき振る舞いを定義する

(25)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

25 自動販売機を例題にする

• 入力：お金の種類：

50 円、

100 円

• 入力：ボタンの種類：

150 円ジュース購入ボタン、

200 円

ジュース購入ボタン

• 動作：お金を入れて、金額が満たされた状態で購入ボタ

ンを押すと、ジュースが購入できる。

(26)

2011

年

12 月

7 日

自動販売機の状態遷移例

• まずは、どの様な流れになるのかシナリオを作る。

ユースケースを検討する。

150 円のジュース購入例

（合計

₂₀₀

円投入：

₅₀

円のおつり出力）

1. 50

円＋

50 円＋

50 円

⇒ ジュース１購入

2. 50

円＋

50 円＋

100 円

⇒ ジュース１購入

まずは、ユースケース１について

タイミングチャートを描いてみよう。

(27)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

27 タイミングチャート例

50 円

100 円

150 円ジュース

200 円ジュース

150 円ジュース

50 円

ジュース出力

おつり

１ 次

入

力

信

号

中

間

信

号

出

力

信

号

ユースケース１

時間

(28)

2011

年

12 月

7 日

シナリオ作成例：タイミングチャート

• タイミングチャートの作成には、信号のレイヤに対して４

つの考え方が必要。

–

１次入力信号

• 想定するシステムへの直接の入力信号

–

２次入力信号あるいは中間信号

• １次入力信号を用いて、作られた信号

• 出力信号を得るために、必要不可欠な中間信号

–

出力信号

• 想定するシステムの出力値

–

他への影響

• システムの出力によって、他のモジュールが受ける影響

画面の枠を分けても良いし、混ぜて書いても良い。

観点として４つある事を意識する。

(29)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

29 タイミングチャート例

50 円

100 円

150 円ジュース

200 円ジュース

150 円ジュース

50 円

ジュース出力

おつり

１ 次

入

力

信

号

総額

中

間

信

号

出

力

信

号

ユースケース１

時間

(30)

2011

年

12 月

7 日

タイミングチャート以外のシナリオ表現

状態遷移を使ったシナリオ作成例

(31)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

31 お金の組み合わせは、非常に多いので、タイミング

チャートでは数が多くなりすぎる。

状態遷移図を使うことで、複数のユースケースをまとめ

て表現できる。

状態遷移図を使ったシナリオ表現例

[50円]

意味

合計50円

意味

合計100円

意味

合計150円

意味

合計200円

[100円]

[ジュース1購入]

/ジュース1出力

返金50円

ユースケース１、ユースケース２を表現

ユースケース１

ユースケース２

[50円]

(32)

2011

年

12 月

7 日

ミーリーマシンを用いた状態遷移図の例

[50円]

_[50円]

意味

合計50円

意味

合計100円

[ジュース1購入]

意味

合計150円

/ジュース1出力

意味

合計200円

[100円]

[ジュース1購入]

[ジュース2購入]

/ジュース1出力

返金50円

/ジュース2出力

[100円]

200 円投入までの全てのユースケースを

表現した状態遷移図

[50円]

(33)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

33 シナリオ表現としての状態遷移図

• ユースケースが多すぎるものは、状態遷移図を使うこと

で、複数のユースケースをまとめた「シナリオ」を表現で

きます。これによって、全体の振る舞いが解り、仕様を

明確にする事ができる。

[50円]

_[50円]

意味

合計50円

意味

合計100円

[ジュース1購入]

意味

合計150円

/ジュース1出力

意味

合計200円

[100円]

[ジュース1購入]

[ジュース2購入]

/ジュース1出力

返金50円

/ジュース2出力

[100円]

[50円]

質問：この状態遷移図は完成している。

だからコード生成しても良い。

(34)

2011

年

12 月

7 日

シナリオ表現としての状態遷移図

• ユースケースが多すぎるものは、状態遷移図を使うこと

で、複数のユースケースをまとめた「シナリオ」を表現で

きます。これによって、全体の振る舞いが解り、仕様を

明確にする事ができる。

• 注意点

–

このような状態遷移図は、そのままソフトウェアとして

実装する事はできない。

–

もちろん形式手法によるチェックも意味がない。

• 理由は、この状態遷移図は、要求を理解するため描か

れた「シナリオ」だからです。

• ここから、実装に必要な情報を抜き出す為の、「分析」

が必要である。

(35)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

35 状態遷移図の分析観点：

状態変数

• 状態変数には、記憶と状態の二つが混在していること

に気をつけるべきである。

–

記憶（無限個）

–

状態（有限個）

記憶：無限個

中身の量

₍

××

_ml)

中身の温度（℃）

発熱量（カロリー）

状態：有限個

空・満水

沸騰前・沸騰中・沸騰後

(36)

2011

年

12 月

7 日

状態遷移図の表現：記憶の例

• 状態遷移図（ミーリーチャート）はフリップフロップ（論理演算）の

振る舞い説明の為に作られたが、あくまで振る舞いを説明する

ためのものであり、コード生成を意識した表現方法ではない。

保持

0

1 （ﾘｾｯﾄ）

0

1

0

1

0 （不定）

1

1 Q

R

S

出力

入力

(1,0)

(x,1)

Q1/0

Q2/1

ムーアーチャート

/0

(1,0)/1

(x,1)/0

Q1

Q2

(x,1)/0

(0,0)/0

(0,0)/1

Q=(!R)&&(S||Q)

真理値表や、論理演算

振る舞いを説明

変換

変換の方向に注意

(37)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

37 状態遷移図からコード生成

フリップフロップ回路の振る舞いを書いて、

最適化された論理演算が出力されるか？

コード生成する状態遷移図は、

記憶と状態を区別した物を対象とする。

Q=(!R)&&(S||Q)

(1,0)

(x,1)

Q1/0

Q2/1

ムーアーチャート

/0

(1,0)/1

(x,1)/0

Q1

Q2

ミーリーチャート

(x,1)/0

(0,0)/0

(0,0)/1

変換

最適化されたコードは自動生成されない

記憶

(38)

2011

年

12 月

7 日

状態遷移図の整理例

–

記憶（無限個）

–

状態（有限個）

• 金額の組み合わせや、ジュースの種類は、有限個と考

えるかも知れない。

• しかし、両方共に、数の設定を増減することができるの

で、無限と考えるべきである。

• 金額やジュースの種類は、「記憶」に分類される項目で

あり、状態として扱ってはいけない。

• つまり、シナリオで用意した以外にも、お金の組み合わ

せや、ジュースの種類があると判断すべきである。

(39)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

39 状態遷移図の分析観点：

システム

• お金の投入毎処理するのか？

「お金が投入された」は、不定期なイベント

連続投入された場合は、高速な応答性が要求される。

状態遷移図のような高度な制御を、高速起動させるべき

ではない。

• 対応方法

投入金額を高速計算する部分を外部に作る。

状態遷移は、定期的に外部へ総額を問い合わせるだけ

にする。

正しい状態遷移図は

正しい、システム設計の元で成立する。

(40)

2011

年

12 月

7 日

AUTOSAR

ソフトウェアプラットフォームの概念

XX制御コンポーネント XX制御コンポーネント

何をアプリケーションとして

何をシステム側とするのか

構造的な設計思想が必要。

高負荷・低速・定期的な処理

不定期あるいは、高速な処理

(41)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

41 自動販売機の動作例

• 状態遷移の分析観点、記憶と状態の区別・システムの考え方を

前提に、自動販売機の「状態」を検討する。

• この例では、「動作の異なるポイント」を状態と考えると、

3 つに

切り分けができる。

–

初期状態（待機）、ボタン待ち（ボタンを光らせる）、ジュースの

取り出し（排出）。

待機

排出

金額のチェック

[50円]

意味

合計50円

意味

合計100円

[ジュース1購入]

意味

合計150円

/ジュース1出力

意味

合計200円

[100円]

[ジュース1購入]

[ジュース2購入]

/ジュース1出力

返金50円

/ジュース2出力

[100円]

[50円]

ボタン待ち

(42)

2011

年

12 月

7 日

タイマ成立

遷移条件２

初期状態

遷移先

返金

条件アクション

状

態

名

初期化

初期状態

排出終了

ジュースの取り出し

排出

ボタンが押される

&&

金額が満たされる

お金のカウント

コイン投入

遷移条件

1 排

出

遷移先

条件アクション

遷移条件１

ボ

タ

ン

動

作

待

ち

遷移先

条件アクション

遷移先

遷移条件

1 初

期

状

態

表で整理して、状態遷移図へ

表を使って情報を整理し、状態遷移図へ変換する

仕様検討で使う状態遷移表は、

シンプルな物を使うべき。

必要最低限の事を表に書き込み、整理する。

思考速度を落とさないシンプルさが重要。

検証用（

）の表と、設計用（

）の表は異なる。

初期状態

排出

[

コイン投入

]

[

ボタン

]

ボタン待ち

[

タイマー

]

購入可能な

ジュースのライトを

点灯させる

(43)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

43 制御機能の追加

状態遷移図に対するタイミングチャート

150 円ジュース

200 円ジュース

150 円ジュース

50 円

ジュース出力

おつり

１ 次

入

力

信

号

総額

中

間

信

号

出

力

信

号

ユースケース１

時間

可能

不可

ジュース１購入可能

コイン投入

ジュースのライト

消灯

点滅

点灯

抽出

分析

設計

検査

要求が育っていくスパイラル

(44)

2011

年

12 月

7 日

内容

重要度

種別

お金は、少なくとも、

₅₀

円と

₁₀₀

円が

使える。

システム要件

ジュースは

₂

種類以上

_{システム要件}

購入可能金額より多く入れた場合

は、お釣りが返却される

必須要件

機能要求

お金を入れて何もしないと、一定時

間でお金が返却される

必須要件

機能要求

購入金額が満たされ、購入可能に

到達したことが購入者に解るように

する。

希望要件

機能要求

システム要件

ボタンを押してから、

₅

秒以内に

ジュースが取り出し口に来ている

必須要件

非機能要求

要求の整理と分析

要求・要件の整理は忘れずに

(45)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

45 MBD

エンジニアの「仕事の流れ」

シナリオを作る

頭の中で仮想シミュレーション

適切な時期に

_PC

上のシミュレーションへ

Simulink

でモデリング！

(46)

2011

年

12 月

7 日

要求からモデリング

実現したい機能とシナリオの両方を設計し、

シミュレーションによって検証する。

要求検証表現を行っておく

詳細は、要求開発プロセス

_WG

発行のガイドラインを参考にしましょう。

(47)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

47 要求分析の仕事術

• 要求を理解するにはシナリオを作る。

–

シナリオは、タイミングチャートが使いやすい

–

タイミングチャートは

4 つの観点が必要

–

タイミングチャートは、検証にも使える。

–

状態遷移図もシナリオ表現に使える

–

状態遷移図は、記憶と状態の区別が必要

–

状態遷移図は、システムの分析が必要

要求分析工程では、必要な図、表を書く。

決められた図、表を書くことから始まる事はない！

自然言語だけでは伝わらない部分が多いので、

図・表は積極的に活用しよう。

(48)

2011

年

12 月

7 日

• MBD

エンジニアのキャリア種別

• モデリング編

–

要求表現

• タイミングチャート

• 状態遷移図

–

状態遷移図の描き方

• 書き方のルール

• 教育方法

• MBD

開発環境エンジニア編

– MBD

開発環境の「改善」

(49)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

49 状態遷移の書き方

• 状態遷移図は、さまざま書き方ができる。

そのため、他者からの理解度が極端に悪い図もかけて

しまう。

（自分だけが満足してる図）

• しかし、書き方を限定することで、他者からの理解度を

上げる事ができる。

• アイシン

AW

では、書き方を２種類に限定した。

– A

型：ウォーターフォール型状態遷移図

– B

型：多状態・多遷移

A

型、

B

型の書き方についての説明を行う。

(50)

2011

年

12 月

7 日

状態遷移図の記述ルール制定について

• アイシン・エィ・ダブリュでは、

1995

年から状態遷移表を

用いた制御開発を行ってきた。当時から拡張された

意味論を使用しており、現在の

_Stateflow

と同等である。

–

状態の階層化、並列化が可能

–

イニシャライズと通常実行の区別

–

遷移条件と条件アクションが使用可能

–

自己遷移、インナートランジションが使用可能

–

タイマーによる強制遷移が標準ルール

残念ながら、書けるだけで、自動コード生成ができない。

⇒

_Stateflow

へ

• 表⇒図：状態遷移図の描き方は、

15 年間の状態遷移に

関する設計的な考え方を継承している。

(51)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

51 A

型：ウォーターフォール型状態遷移図

状態は上から下に流れるように、記述する。

下へ遷移する条件は

左側へ記述する。

遷移条件は真ん中より

上側へ記述する。

遷移線よりも左側に

記述したほうが

全体のバランスが良い。

状態の大きさには意味は持たせない。

状態の大きさが状態の優先度を示したり、

状態の重要度を示す事はない。

初期

_{初期、中期、終了の３つに分けて図を描く}

中期は、初期遷移から流れる

系統毎に並列に並べる。

終了

上へ遷移する条件は

右側へ記述する。

遷移条件は真ん中より

下側へ記述する。

遷移線よりも右側に記述したほうが

全体のバランスが良い。

リセット

制御は、不安定から安定へ⇒ウォータフォール同様、上流に戻すのはリスクがある

(52)

2011

年

12 月

7 日

B

型：多状態・多遷移

hasChange(ST)

状態変数をチェック

状態変数と一致した

状態へ遷移する

A

B

C

D

E

[ST==A]

[ST

==

B]

[ST

==

C]

[ST

==

D]

[ST

==

E]

２．遷移条件が多い場合は、

パラレルチャート化し、外へ出す。

function f1

function f2

function f3

function f4

function f5

{function f1}

{function f2}

{function f3}

{function f4}

{function f5}

[in(A)]

i[n(B)]

[in(C)]

[in(D)]

[in(E)]

１．インナートランジションを活用し

遷移線をまとめる。

(53)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

53 A,B

混在型：状態遷移図の描き方

• 状態遷移図は、

A

型ウォーターフォール型を基本に

多遷移の

_B

型を組み合わせる事で全ての表現が可能。

(54)

2011

年

12 月

7 日

具体的な事例説明

拡張階層構造化状態遷移表設計手法

_Ver2.0

_P54

から

状態遷移表

_(STM)

から状態遷移図へ変換する

(55)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

55 B

型を使った状態遷移表現

MainS 2 S0 S1 ON S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 subCartMainS 1 function fcn_ S2 function f cn_ S3 function f cn_ S4 function f cn_ S5 function f cn_ S6 function f cn_ S7 function f cn_ S8 [Button==E1] [Button==E0] [Button==E2] [Button==E3] [Button==E4] 1

[hasChanged ( enum_ MainS) ]

2 1[enum_MainS==S3] 2 [enum_MainS==S4] 1 2 [enum_MainS==S5] 1 2 [enum_MainS==S6] 1 2 [enum_MainS==S7] 1 2 [enum_MainS==S8] 2 1 [enum_MainS==S9] [in( MainS.S2)] {fcn_ S2( ) ;} 1 2 [in(MainS.S3)] {f cn_ S3() ;} 1 2 [in(MainS.S4)] {f cn_ S4() ;} 1 2 [in(MainS.S5)] {f cn_ S5() ;} 1 2 [in(MainS.S6)] {f cn_ S6() ;} 1 2 [in(MainS.S7)] {f cn_ S7() ;} 1 2 [in(MainS.S8)] {f cn_ S8() ;} 1 2

1

2 STM

どおりの遷移条件を記載する

遷移しない場合も記述は、

何もしない事を示すために

記述だけ残す。

B

型は、状態遷移表

(STM)

と

1 対

1 で全てのケースを表現できる。

表の段階で、最適化されていれば、それを

_B

型でそのまま表現できる。

本当は、⇒

9 も同一に描けるが、

録音は、特殊操作として分けた

E5

E6

E7

E8

E9

E5

E6

E7

E8

3

7

8

(56)

2011

年

12 月

7 日

A

型で表現：インナートランジション活用

(57)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

57 A

型で表現：状態の考え方がおかしい部分

状態遷移表の指定どおりに

変換すると、状態定義が

おかしいところがある。

外部から、子の状態へ直接遷移する

遷移ができる場合は、

状態の考え方がおかしい

状態内部は独立性が必要！

(58)

2011

年

12 月

7 日

A

型で表現：親子依存関係の見直し

親から子への直接遷移を防止した場合

赤枠の中に状態が８個

独立性を保持した状態遷移

ただし、状態数が多く、

同じような制御内容の状態が

複数個あるのがわかる。

(59)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

59 A

型で表現：状態変数の分析

｢再生」、「早送り」、「逆送り」は、

速度が異なるだけで、

同じ「速度制御という状態」と定義

赤枠の中は、状態が２個

速度制御：遅

速度制御：早

同じボタンが押された時に

異なる動作をする場合「状態」が存在する。

と考えると、殆どのボタンは、

記憶として整理できる。

(60)

2011

年

12 月

7 日

実際の教育方法について

• 状態遷移図は、分析、整理する事で、

A

型、

B

型によって

表現が可能である。

• 状態遷移図の描き方を限定しても、ルールの徹底には

教育しかない。

• しかし、描き方を制限するような教育は教え方を誤ると、

受けいれてもらえず、効果がでてこない。

(61)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

61 実際の教育方法について

• 教育内容を肯定的に受け入れさせる点を注意しなけれ

ばならない。

• 自らが書いた状態遷移図を、強制的にフォーマットに

従った書き方に変更させると、最初に自分が書いた図

の方が理解度が高いと感じるので、反感を買い、教育

効果が薄まってしまう。

• フォーマットへの変換方法を指導する場合、他人が書い

た状態遷移図を共通フォーマットへ変換する演習を行う

べきである。

(62)

2011

年

12 月

7 日

演習例

問題点：

横型になっている。

状態の中にある状態へ

他の親から子へ直接遷移している。

修正点：

縦型に修正。

Waitは使用していないので、

削除する。

この教育では、状態遷移図の制御内容に関して、

内容を正確に理解する部分には力を入れない。

形の修正を学ぶところに力を入れる。

形を修正してから、状態の流れを理解してもらう。

(63)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

63 B

型適応例

変更前

_{先ほどの状態遷移図をよく見ると、}

同一条件で状態変化しているので、

B

型で描けば、最小化される。

全ての状態へ遷移線があり、

ディフォルト遷移の場所がおかしい

標準フォーマットの教育

他人の作った状態遷移図を

標準フォーマットに修正する演習を繰り返す

A

B

C

B

A

(64)

2011

年

12 月

7 日

仕事術：記憶と状態の区別

• 入力信号から直接追いかけて作った状態遷移は、

記憶を扱っており、シナリオを表現している場合が多い。

先ほどの事例では、入力信号に対する「ボタンの役割」

を状態として定義しています。

教育用の例題は、「記憶」でかつ「シナリオ」を表現して

いるものが多い。（ツール教育の為だから）

• 正しい状態定義：出力の違いから考えたものが、正しい

状態定義になる事が多い。

先ほどの事例では、モーター速度やモータ電流の違い、

画面表示、音声の

_On,off

等から

状態を考えます。

(65)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

65 仕事術：状態遷移の使い方まとめ

• シナリオ表現として使われている場合がある。

–

シナリオ表現は、そのままでは、仕様ではない、自動生成して

も、ソフトウェアとして実装することはできない。

そこから、分析・最適化が必要である。

• 分析・最適化

–

記憶と、状態の区別する。

–

システムの明確化を行う。

–

図は、決まったフォーマットに統一する事を心がける。

–

インナートランジションを活用し、遷移線をまとめる。

–

パラレルチャートを活用し、状態数を削減する。

(66)

2011

年

12 月

7 日

出力

_on-off

だから状態ではない

• ライトの点灯の制御で

on-off

の状態を作らない。

ライトは

_PWM

の

_duty

比と周波数

で指定できる。

単なる数値

状態ではありません。

ハードウェアの構成と合わせて、考えましょう。

初期状態

排出

[

コイン投入

]

[

ボタン

]

ボタン待ち

[

タイマー

]

購入可能な

ジュースのライトを

点灯させる

duty

比

意味

0%

消灯

点滅

点灯

100%

50%

(67)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

67 MBD

エンジニアの仕事術

モデリング編終了

アイシン・エィ・ダブリュ（株）

久保孝行

MBD

エンジニアの仕事術

MBD

開発環境エンジニア編へ

(68)

2011

年

12 月

7 日

• MBD

エンジニアのキャリア種別

• モデリング編

–

要求表現

• タイミングチャート

• 状態遷移図

–

状態遷移図の描き方

• 書き方のルール

• 教育方法

• MBD

開発環境エンジニア編

– MBD

開発環境の「改善」

(69)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

69 MBD

エンジニアの仕事術

(70)

2011

年

12 月

7 日

MBD

の現実

• MBD

を実践すると、意外に作業時間が多い。

更に自動コード生成すると

_RAM

、

_ROM

も多い！

• Simulink

でモデルを作成して、本当にメリットがあるの

か？

制御設計

ソフトウェア

設計

モデル設計

_{モデル設計}

現実の開発工数

YES

と答えられますか？

(71)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

71 MBD

開発環境エンジニアは何をするのか？

先の問題定義に対して、「キー」となるのが

MBD

開発環境エンジニアの存在です。

Q:MBD

開発環境エンジニアは何をするのか？

A:MBD

の開発環境を改善するのが仕事です。

• 自動コード生成用のカスマイズ例

S-function

ブロックの作成・提供について

(72)

2011

年

12 月

7 日

ハンドコードとの統合

既存の

_C

ソースを

_Simulink

に組み込むには？

• 自力で

S-function

を作って、

tlc

ファイルをカスタマイズす

るのは大変です。

• legacy_code()

関数がお勧めです。

– 2007

年にリリースされた、

MATLAB

の標準機

能です。

御存知ですか？

(73)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

73 legacy_code

（

_LCT

）

• テンプレートにしたがって必要な項目を入力すれば、既

存の

_C

ソースを

_S-function

ブロックとして作成することが

できます。

コマンドを書いて

実行すれば、

S-function

ブロックが作られる。

(74)

2011

年

12 月

7 日

legacy_code

（

_LCT

）

• legacy_code()

関数を使って作成したブロックは、シミュ

レーションも実行でき、コード生成もできます。

• S-function

に対する詳しい知識が無くてもブロックを作

る事ができます。

ヘルプ参照先

http://www.mathworks.co.jp/help/toolbox/simulink/slref

/legacy_code.html

（

_MATLAB

コマンドラインに切り取って実行する）

web('C:/Program

Files/MATLAB/R2011b/toolbox/rtw/rtwdemos/html/ja/rtwde

mo_lct_filter_script.html', '-helpbrowser')

(75)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

75 ハンドコードの活用

ハンドコードを活用する

_S-function

ブロックを作った。

• 作ってモデル設計者に提供しただけでは、

だめ

。

• S-function

は通常のブロックと異なり、入力の型毎に沢山あり、

機能モデルエンジニアは当然、実装モデルエンジニアも使いこな

すのは大変。

*****

コード生成ブロックと

入れ替える。

*****

作っただけでは、使われない！

(76)

2011

年

12 月

7 日

自動コード専用ブロックの専用置換ツール

• 手作業でブロックを置き換えると、大変な工数が必要と

なります。

• 専用の自動置き換えプログラムを作り、

「

「ボタン

ボタン

ボタンを

ボタン

を

を押

を

押すだけ

押

すだけ

すだけ」

すだけ

」

で自動置き換えできる環境を用意

する。

これが、工数削減のコツ。

ブロックと共に、

専用の自動置き換えツールを配布する

自動置換

(77)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

77 ブロックライブラリの提供

例：タイマー

ブロックライブラリの提供は、

仕様意図が一目でわかる絵を表示。

場合によっては、設定用の専用

_GUI

と

共に提供する。

(78)

2011

年

12 月

7 日

関数ブロック作成

_GUI

数式を入力し、

数式が表示されたブロックを

自動的に作成する

GUI

を使って、

カスタムブロックを

自動生成する

こういった開発環境を改善するのが

_MBD

開発環境エンジニアの仕事

工数削減＋可視化の向上の

W

メリット

(79)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

79 改善用のツールはどうやって作るのか？

Simulink API

を

を使

を

使

使います

います

います。

います

。

API

【

Application Program Interface

】

• Simulink API

とは

MATLAB

のコマンド操作にて、

Simulink

の外部から

Simulink

モデルを操作する事が可能なインターフェース

関数

(80)

2011

年

12 月

7 日

Simulink API

知ってますか？

MATLAB

のコマンドラインから

>>Simulink

>> open_system('

モデル名

.mdl')

これも

_{Simulink API}

です。

コマンドラインから

_Simulink

のモデルを操作する

インターフェースの関数です。

(81)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

81 簡単な

_SimulinkAPI

活用例

要望：

_Constant

ブロックの概要を表示したい。

• 人が実施すると、マウスをダブルクリックして、ブロック

注釈に、

_"

概要

_"

を表示するように選択する。

• モデル内に数十個ブロックがあった場合、作業は一瞬

では終わりません。

特に最新バージョンは

ウインドウの起動が遅い

ブロック注釈の追加

(82)

2011

年

12 月

7 日

（

_MATLAB

コマンドラインに切り取って実行する）

modelH=get_param(bdroot,'Handle');

CblockH=find_system(modelH,'LookUnderMasks','all','type','block');

for n1=1:length(CblockH)

set_param(CblockH(n1),'AttributesFormatString','%<Description>');

ブロック注釈の自動追加

• Simulink API

を使う場合、

わずか数行のプログラムを書いて、

実行すれば、

数秒で作業が終了する。

Simulink API

は非常に便利

WEB

掲載予定

(83)

2011

年

12 月

7 日

スライド番号

83 制御仕様書として見る場合は、仕様意図を読み取るのが主な目的

仕様意図が解る記述部分だけを表示する。（概要部分だけ）

実装用のモデルとして、チェックを行う場合は、実装に必要となる

情報を全て表示する必要がある。

ダブルクリックで

_GUI

を開いて確認していては工数がかかる。

ブロックの説明を行うブロック注釈は、

プロセスの中で、表示の切り替えが必要

ブロック注釈の切り替え

関係ない表示が沢山あると

理解しにくい

必要な情報は全て

表示したい

相反する

ニーズ

(84)

2011

年

12 月

7 日

ブロック注釈の切り替え

• プロセスの途中で、注釈の切り替えが必要

–

機能モデルのレビュー

–

実装モデルのレビュー

上記の２種類は、議論する内容が大きく異なり、

必要とする情報量が異なる。

ブロック注釈の表示は、プロセスによって切り替えが必要である。

目次 MBD エンジニアのキャリア種別 モデリング編 要求表現 タイミングチャート 状態遷移図 状態遷移図の描き方 書き方のルール 教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の 改善 最後に スライド番号 2

2011

年

12

月

7

日

スライド番号

1

MBD

エンジニアの仕事術

アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

技術本部 解析技術部

2011

年

12

月

7

日

目次

• MBD

エンジニアのキャリア種別

•

モデリング編

–

要求表現

•

タイミングチャート

•

状態遷移図

–

状態遷移図の描き方

•

書き方のルール

•

教育方法

• MBD

開発環境エンジニア編

– MBD

開発環境の「改善」

•

最後に

2011

年

12

月

7

日

スライド番号

3

アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

基本情報

〒

444-1192

愛知県安城市藤井町高根

10

番地

0566-73-1111

（代表）

本社所在地

連結

19,545

名

(2011

年

3

月

31

日現在）

単独

12,903

名

(2011

年

3

月

31

日現在）

従業員数

オートマチックトランスミッション、

目次 MBD エンジニアのキャリア種別モデリング編要求表現タイミングチャート状態遷移図状態遷移図の描き方書き方のルール教育方法 MBD 開発環境エンジニア編 MBD 開発環境の改善最後にスライド番号 2

技術本部解析技術部

_444-1192

₁₀

_19,545

₍₂₀₁₁

₃

₃₁

_12,903

₍₂₀₁₁

₃

₃₁

_8,545

₍₂₀₁₁

₃

₎

_7,927

₍₂₀₁₁

₃

₎

取締役社長石川勉

アイシン・エィ・ダブリュ駆動系製品

_FR

_A/T

アイシン・エィ・ダブリュ駆動系製品

_FF