Japan Advanced Institute of Science and Technology
JAIST Repository
https://dspace.jaist.ac.jp/
Title
電子大学の履修管理システムを対象とした自己説明性
および進化容易性を実現するためのソフトウェア構成
手法の検討
Author(s)
早坂, 良; 藤枝, 和宏; 落水, 浩一郎
Citation
Research report (School of Information Science,
Japan Advanced Institute of Science and
Technology), IS-RR-2005-005: 1-8
Issue Date
2005-03-28
Type
Technical Report
Text version
publisher
URL
http://hdl.handle.net/10119/8437
Rights
Description
リサーチレポート（北陸先端科学技術大学院大学情報
電 子 大 学 の 履 修 管 理 シ ス テ ム を対 象 と した
自 己説 明 性 お よ び 進 化 容 易 性 を実 現 す る た め の
ソ フ トウ ェア 構 成 手 法 の検 討
早坂 良,藤 枝 和宏,落 水 浩一郎
2005年3月28日
IS-RR-2005-005
北 陸 先 端 科 学 技 術 大 学 院 大 学 情 報 科 学 研 究 科 〒923-1292石 川 県 能 美 市 旭 台1-1 {ryoh,fujieda,ochimizu}@jaist.ac.jp ORyoHAYASAKA,2005 1SSNO918-7553電 子 大 学 の履 修 管 理 シス テ ム を対 象 と した
自己 説 明 性 お よ び進 化 容 易 性 を実 現 す る た め の
ソ フ トウ ェ ア構成 手 法 の検 討
早 坂 良 藤 枝 和 宏 落 水 浩 一 郎 北 陸 先 端 科 学 技 術 大 学 院 大 学 情 報 科 学 研 究 科 923-1292石 川 県 能 美 市 旭 台1-1 {ryoh,fujieda,ochimizu}@jaist.ac.jp概 要
電 子 社 会 シ ス テ ム は,わ れ わ れ の 生 活 を支 え る イ ン フ ラ と して の 役 割 を果 た し て お り,日 増 し に そ の 重 要 性 が 増 して い る.本 研 究 の 目的 は,電 子 社 会 シ ス テ ム の 安 心 性 要 件 の うち 自 己 説 明 性 お よ び進 化 容 易 性 を実 現 す る ソ フ ト ウ ェ ア 構 造 を研 究 す る こ と で あ る.本 論 文 で は,電 子 大 学 の 履 修 管 理 シ ス テ ム を対 象 と して,自 己 説 明 性 お よ び 進 化 容 易 性 の 定 義 を行 い,ソ フ トう エ ア 構 成 手 法 に よ る実 現 ア プ ロ ー チ につ い て 議 論 す る.既 存 の ソ フ トウ ェ ア 構 成 手 法 の う ち ア ス ペ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ,サ ブ ジ ェ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ,お よ び ソ フ トウ ェ ア プ ロ ダ ク トラ イ ン を用 い た フ ィ ー チ ャ指 向 開発 を 取 り上 げ,自 己 説 明 性 お よ び 進 化 容 易 性 の 実 現 手 法 の 検 討 を行 う.1は
じめ に
近 年,電 子 政 府 ・電 子 自治 体 へ の 取 り組 み を は じめ と して,社 会 シ ス テ ム の 電 子 化 が 急 速 に押 し進 め られ て い る.行 政,金 融 医 療,交 通,教 育,企 業 な どが 電 子 シ ス テ ム 化 さ れ,そ れ らが 相 互 に接 続 さ れ て 巨 大 な 電 子 社 会 シ ス テ ム が 構 築 され つ つ あ る.わ れ わ れ の 生 活 は, 社 会 基 盤 と して の この よ う な 電 子 社 会 シ ス テ ム の 上 に 成 り立 っ て い る.し た が っ て,電 子 社 会 シ ス テ ム は,こ れ まで の情 報 シ ス テ ム の よ う に 要 求 さ れ る機 能 を 単 に 提 供 す る だ け で は 十 分 で は な く,わ れ わ れ が 安 心 して 生 活 で きる こ と を保 証 で き る よ う に設 計 ・構築 さ れ て い る必 要 が あ る. 本 学21世 紀COEプ ロ グ ラ ム"検 証 進 化 可 能 電 子 社 会"で は,安 心 で き る電 子 社 会 シ ス テ ム が 持 っ て い るべ き要 件 と して,正 当性,自 己 説 明 性,セ キ ュ リ テ ィ,耐 故 障 性,進 化 容 易性 の5つ か らな る安 心 性 要 件 を提 案 して お り,本 研 究 で は そ の うち 自 己 説 明 性(Accountability) お よ び 進 化 容 易 性(Evolvability)を 対 象 とす る. 自 己 説 明 性 とは,電 子 社 会 シス テ ム の行 っ た処 理 結 果 や提 供 す る機 能 に 関す るユ ー ザ か らの 質 問 に 対 して,シ ス テ ム 自身 が 説 明 可 能 で あ る こ と を い う.こ こ で,ユ0 ザ とは 電 子 社 会 シ ス テ ム に 関 わ る役 割 の こ とで,一 般 利 用 者,サ ー ビ ス担 当 者,シ ス テ ム 開発 ・保 守 担 当 者 の 3種 類 考 え ら れ る.ユ ー ザ は,処 理 結 果 に つ い て,役 割 に 応 じ た 根 拠 を 知 る こ とが で き,そ の 結 果 シ ス テ ム を 信 頼 で き安 心 して 生 活 で き る よ う に な る. ユ ー ザ か ら電 子 社 会 シ ス テ ム に投 入 され た 処 理 依 頼 は,人 間 が 介 在 し な い 電 子 社 会 シ ス テ ム 内 部 で さ ま ざ ま な条 件 を判 断 しな が ら処 理 さ れ,結 果 が ユ ー ザ に提 示 さ れ る こ と に な る.ユ ー ザ が 処 理 結 果 に つ い て の 理 由 を知 りた い 場 合,多 くの 場 合 に お い て 処 理 過 程 に 人 間 が 介 在 しな い こ と に 加 え,処 理 過 程 の す べ て を 把 握 して い る管 理 者 も存 在 しな い た め,シ ス テ ム 自身 が ユ ー ザ か らの 質 問 に答 え られ る こ とが 電 子 社 会 シス テ ム と して 重 要 で あ る.ユ ー ザ か らの 質 問 に 答 え る に は,シ ス テ ム に 実 装 され た さ ま ざ ま な 条 件 ・処 理 内 容,お よ び そ の 根 拠(法 令 な ど)を 示 す 必 要 が あ る が,従 来 の 情 報 シ ス テ ム で は そ れ らが シ ス テ ム 内 部 の さ ま ざ ま な 部 分 に分 散 して 実 装 さ れ て い て そ れ ら の 問 の 対 応 関 係 が 必 要 以 上 に複 雑 に な っ て し ま っ た り,も し くは 対 応 関 係 が 明 確 に 定 義 さ れ て い な い た め,シ ス テ ム 自身 が 処 理 1結 果 の 理 由 を説 明 す る こ とが で きな い. 進 化 容 易 性 と は,電 子 社 会 シ ス テ ム を取 り巻 く社 会 や 環 境 の 変 化 に応 じて シ ス テ ム を容 易 に変 更 で き,外 部 の 社 会 お よ び 環 境 に 適 応 で き る こ と を い う.社 会 や 環 境 の 変 化 に 対 応 し た シス テ ム の 変 更 が 迅 速 に行 わ れ な い と,ユ ー ザ に 不 便 を 強 い る こ と に な り社 会 の 進 化 を 阻 害 して し ま う.社 会 や 環 境 の 変 化 に 応 じ て シ ス テ ム を迅 速 に 変 更 可 能 で あ れ ば シ ス テ ム は 的 確 に 社 会 を 支 援 で き,ユ ー ザ は安 心 して 生 活 で き る よ う に な る. 一 般 に 電 子 社 会 シ ス テ ム は,外 部 の 社 会 や 環 境 が 定 め て い る 規 則(法 令 な ど)を 満 た した 上 で,十 分 な サ ー ビ ス を提 供 し て い な け れ ば な ら な い.外 部 の 社 会 や 環 境 は 多 か れ 少 な か れ 常 に変 化 して い る も の だ が,特 に 電 子 社 会 シ ス テ ム の 実 現 の 基 本 とな っ て い る 規 則 に変 更 が あ っ た 場 合 に は,そ れ に 応 じて 電 子 社 会 シ ス テ ム を 迅 速 に進 化 させ て い く必 要 が あ る.ソ フ トウ ェ ア進 化(SoftwareEvolution)の 研 究 分 野 で は さ ま ざ ま な ア プ ロ ー チ か ら研 究 が 行 わ れ て い る が,本 研 究 で は 外 部 の 社 会 や 環 境 が 定 め て い る 規 則 と電 子 社 会 シ ス テ ム の設 計 との 間 に 対 応 関 係 を 定 義 す る ア プ ロ ー チ を と る.こ の 対 応 関 係 を 用 い る こ と に よ り,変 更 波 及 解 析 が 可 能 に な る.つ ま り,規 則 に 追 加 ・削 除 ・変 更 が 行 わ れ た と き に,変 更 す べ き電 子 社 会 シ ス テ ム の 部 分 を明 確 に 示 す こ とが で き る.さ ら に,電 子 社 会 シ ス テ ム は,規 則 の 変 更 に伴 う シス テ ム の 変 更 箇 所 を局 所 化 す る ソ フ トウ ェ ア構 成 を とる こ とが望 ま しい.こ れ に よ り,シ ス テ ム の 進 化 に か か る コ ス トを 削 減 で き る. 本 論 文 で は,自 己 説 明 性 お よ び 進 化 容 易 性 を 実 現 す る電 子 社 会 シ ス テ ム の ソ フ トウ ェ ア 構 成 手 法 を研 究 す る に あ た り,既 存 の ソ フ トウ ェア 設 計 ・開発 手 法 の う ち ア ス ペ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ[5],サ ブ ジ ェ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ[3],ソ フ トウ ェ ア プ ロ ダ ク トラ イ ン を 用 い た フ ィー チ ャ指 向 開 発[2]の3つ を取 り上 げ,そ れ ぞ れ の手 法 を 用 い る と 自己 説 明 性 お よび 進 化 容 易 性 が どの 程 度 実 現 で きる の か につ い て の 考 察 結 果 を述 べ る. 電 子 社 会 シ ス テ ム の ドメ イ ン と して,電 子 大 学 の 履 修 管 理 シ ス テ ム を 対 象 と して 議 論 を行 う.履 修 管 理 シ ス テ ム は,外 部 の 社 会 や 環 境 に あ た る 大 学 が 定 め た 規 則 と し て の 履 修 規 定 を 満 た した 上 で,学 生 に 対 し て 履 修 登 録 や 修 了 要 件 を満 た して い る か の 確 認 な どの サ ー ビ ス を提 供 す る シ ス テ ム で あ る. 論 文 の構 成 は以 下 の とお りで あ る.第2節 で 自 己 説 明 性 と進 化 容 易 性 に つ い て の 定 義 を行 い,こ れ ら の 要 件 を 満 た す 履 修 管 理 シ ス テ ム の持 つ べ き機 能 を 明確 に す る.次 に,第3節 で,本 研 究 の とる 自 己 説 明 性 と進 化 容 易 性 を 持 つ 電 子 社 会 シ ス テ ム の 実 現 ア プ ロ ー チ に つ い て 述 べ る.第4節 で,前 述 の3つ の 設 計 ・開 発 手 法 に つ い て,履 修 管 理 シ ス テ ム に お け る 自 己 説 明 性 と進 化 容 易 性 の 実 現 の 可 能 性 を 議 論 す る.第5節 で ま とめ と 今 後 の 課 題 を述 べ る.
2
履修 管 理 システ ム に お ける 自己説
明性 と進 化 容易 性
本 論 文 で 取 り上 げ る履 修 管 理 シ ス テ ム の 概 要 を述 べ, こ の シス テ ム に お け る 自 己 説 明 性 と進 化 容 易 性 に つ い て の 定 義 を 行 う.履 修 管 理 シ ス テ ム は,本 学 の 平 成13 年 度 の 履 修 規 定 を基 に モ デ ル 化 す る. 2.1履 修 管 理 シ ス テ ム 図1に 簡 略 化 した履 修 管 理 シ ス テ ム の ユ ー ス ケ ー ス 図 を示 す.履 修 管 理 シ ス テ ム の ユ ー ス ケ ー ス は 本 来 もっ と多 い の だ が,省 略 す る.衆
MSStudent UnivStaff e‐UniversityRegstrationSystem Register/CheckCourses SubmiVCheckResearchProposal InputGradeofCourses 図1:履 修 管 理 シ ス テ ム の ユ ー ス ケ ー ス 図 ア ク タ は,学 生(博 士 前 期 課 程)と 職 員 で あ る.学 生 に 関 連 す る ユ ー ス ケ ー ス は2つ あ り,一 つ め の"Reg-ister!CheckCourses"は 受 講 し た い 科 目 の 登 録 と 既 に 単 位 を 取 得 し て い る 科 目 の 確 認 で あ る.二 つ め の"Sub-mit/CheckResearchProposal"は 研 究 計 画 書 の 提 出 と研 一究 計 画 書 を提 出す る た め の 要 件 を満 た して い る か ど う か の確 認 で あ る.そ の 要 件 とは, 専 門 科 目4分 野 以 上 を履 修 して い る こ と. で あ る.履 修 規 定 に よ り,講 義 は 専 門 レベ ル に よっ て 入 門 ・基 幹 ・専 門 の3種 類 に,専 門 分 野 に よ っ て5分 野 に分 か れ て い る と定 義 さ れ て い る.こ の 要 件 を満 た す 単 位 を取 得 し て い な い と研 究 計 画 書 を 提 出 で き な い. 職 員 は,学 生 に成 り代 わ って 上 記 の 学 生 のユ ー ス ケ ー ス をす べ て 実 行 で きる.加 え て,科 目担 当 の 教 員 か ら指 示 さ れ た 学 生 ご との 成 績 を シ ス テ ム に 入 力 す る"Input GradeofCourses"ユ ー ス ケ ー ス が あ る. 2.2自 己 説 明 性 自 己 説 明 性 と は,電 子 社 会 シ ス テ ム の 行 っ た処 理 内 容 や提 供 す る機 能 に 関 す る ユ ー ザ か らの 質 問 に対 して, シ ス テ ム 自 身 が 説 明 可 能 で あ る こ とで あ る.ユ ー ザ は, 一 般 利 用 者,サ ー ビ ス 担 当 者,シ ス テ ム 開 発 ・保 守 担 当 者 の3種 類 あ る.ユ ー ザ を 電 子 社 会 シ ス テ ム に 関 わ る 役 割 とい う広 い 意 味 で 捉 え,シ ス テ ム 開 発 ・保 守 担 当 者 まで 含 め て 考 え る.こ れ に よ り,電 子 社 会 シ ス テ ム に 関 わ る す べ て の 役 割 に 対 して,シ ス テ ム の 自 己 説 明 性 を 用 い て 支 援 す る こ とが で き る. ユ ーザ ご と に電 子 社 会 シ ス テ ム に 関 わ る 目 的 や 関 心 事 が 異 な る.そ の た め,ユ ー ザ ご とに 異 な る 内 容 で 自己 説 明 性 を実 現 す る こ とが 重 要 で あ る.一 般 利 用 者 は,シ ス テ ム の 提 供 す るサ ー ビス の利 用 が 目 的 で あ り,サ ー ビ ス の 処 理 結 果 の 正 当 性 に つ い て 主 な 関 心 が あ る.サ ー ビス 担 当 者 は,電 子 社 会 シ ス テ ム を利 用 し て 一 般 利 用 者 へ の サ ー ビス の提 供 が 目 的 で あ り,サ ー ビス の基 本 と な って い る規 則(法 令 な ど)の 一 貫 性 や 規 則 や シ ス テ ム の 処 理 結 果 をい か に解 釈 して 一 般 利 用 者 に 対 して サ ー ビ ス す る か に 主 な 関 心 が あ る.シ ス テ ム 開発 ・保 守 担 当 者 は,電 子 社 会 シ ス テ ム を 開 発 し保 守 す る の が 目的 で あ り,規 則 に 基 づ い た 正 しい サ ー ビ ス を実 現 で き て い る か,規 則 に 変 更 が あ っ た と き に そ の 変 更 を 反 映 す る た め に シ ス テ ム の ど こ を変 更 す べ き か,そ の 変 更 の 範 囲 は ど こ ま で な の か な ど に 主 な 関 心 が あ る. 電 子 大 学 の 履 修 管 理 シ ス テ ム の場 合,ユ ー ザ は,学 生, 職 員,シ ス テ ム 開発 ・保 守 担 当 者 と な る.各 ユ ー ザ に対 す る履 修 管 理 シ ス テ ム の 自己 説 明性 を以 下 に 定 義 す る. ・ 学 生 研 究 計 画 書 の 提 出 の 受 理/不 受 理 の 決 定 に 関 して 質 問 が あ っ た 場 合 に,な ぜ そ の 決 定 が 正 しい の か に つ い て 説 明 す る.具 体 的 に は,履 修 規 定 の 該 当 す る 研 究 計 画 書 提 出 要 件 を示 し,さ ら に 現 在 学 生 が 修 得 して い る 科 目が どの よ う に そ の 要 件 を満 た し て い る か/満 た して い な い か を示 す. ・ 職 員 履 修 管 理 シス テ ム の 基 と な っ て い る履 修 規 定 の 一 貫 性 に 関 す る 質 問 が あ っ た 場 合 に,一 貫 性 検 証 の 結 果 を 示 す. ・ シ ス テ ム 開 発 ・保 守 担 当 者 履 修 規 定 の あ る項 が 履 修 管 理 シ ス テ ム の ど の 部 分 に ど の よ う に 実 現 され て い る か,お よび シ ス テ ム 内 の 処 理 の 実 装 が ど の履 修 規 定 の 項 に 基 づ い て い る の か に 関 す る 質 問 が あ っ た場 合 に,履 修 規 定 と シス テ ム の仕 様,設 計,お よび 実 装 との 問 の 関 連 を 示 す. こ の 定 義 は,履 修 管 理 シ ス テ ム に 限 っ た 場 合 の 自 己 説 明 性 の 基 本 的 な 部 分 の 定 義 で あ り,電 子 社 会 シ ス テ ム ー 般 を対 象 と し た場 合 十 分 な も の で は な い.た と え ば,サ ー ビス 担 当 者 が 関心 の あ る,規 則 や シ ス テ ム の 処 理 結 果 の 解 釈 に 関 す る 自己 説 明 性(過 去 に行 わ れ た 解 釈 の 根 拠 を示 す な ど)な ど の よ り高 度 な 内 容 の 定 義 は 含 ん で い な い. 2.3進 化 容 易 性 進 化 容 易 性 と は,電 子 社 会 シ ス テ ム を 取 り巻 く社 会 や 環 境 の 変 化 に 応 じ て シ ス テ ム を容 易 に 変 更 で き,外 部 の 社 会 お よ び環 境 に 適 応 で き る こ とで あ る. 一 般 の 情 報 シ ス テ ム と違 い,電 子 社 会 シ ス テ ム は,外 部 の 社 会 や 環 境 が 定 め て い る 規 則(法 令 な ど)を 明 示 的 に満 た して い な け れ ば な らな い と こ ろ に 特 徴 が あ る. 電 子 社 会 シ ス テ ム も一 般 の 情 報 シス テ ム と同 様 に ビ ジ ネ ス ロ ジ ック を実 装 して い る が,電 子 社 会 シス テ ム の 仕 様 に は外 部 の 社 会 や 環 境 が 定 め て い る 規 則 が 反 映 され て い な け れ ば な ら な い.そ の 仕 様 を基 に,正 確 に 設 計 ・ 実 装 さ れ て い る必 要 が あ る. 外 部 の 社 会 や環 境 が 定 め て い る 規 則 が 変 化 す る と,そ れ に応 じて 電 子 社 会 シ ス テ ム も変 化 し な け れ ば な ら な 3
い.つ ま り,社 会 の 進 化 と呼 応 して 電 子 社 会 シス テ ム も 進 化 して い く必 要 が あ る.し た が っ て,進 化 容 易 性 は, 以 下 の3つ の 要 件 が 必 要 で あ る. ● 追跡 可能 性 外 部 の社 会 や環 境 が 定 め て い る そ れ ぞ れ の 規 則 が, 電 子 社 会 シ ス テ ム の 仕 様/設 計/実 装 の どの 部 分 に対 応 して い る の か が 明 らか で あ る.こ れ に よ り, 容 易 に シ ス テ ム が 明 示 的 に 規 則 を満 た して い る こ とが確 認 で き る. ・ 変 更波 及解析 外 部 の 社 会 や 環 境 が 定 め て い る 規 則 が 変 化 した と き,対 応 す る シ ス テ ム の 仕 様/設 計/実 装 の どの 部 分 ま で 変 更 しな け れ ば な ら な い 可 能 性 が あ る の か を示 す こ とが で きる.こ れ に よ り,シ ス テ ム を進 化 させ る た め の コ ス トの 見 積 も り を行 う こ とが で き る. ・ 変 更 範 囲 の 局 所 化 外 部 の 社 会 や 環 境 が 定 め て い る規 則 が 変 化 した 場 合 に,対 応 す る シ ス テ ム の 変 更 を最 小 限 に す る ソ フ トウ ェ ア構 成 とな っ て い る.こ れ に よ り,シ ス テ ム の 進 化 の た め の コ ス トを削 減 で き る. 電 子 大 学 の 履 修 管 理 シ ス テ ム の 場 合,外 部 の 社 会 や 環 境 が 定 め て い る 規 則 が 履 修 規 定 に あ た り,ビ ジ ネ ス ロ ジ ッ ク が 図1に お け る 各 ユ ー ス ケ ー ス(を 詳 細 に 記 述 した も の)に あ た る. 第2.1節 で 説 明 した 平 成13年 度 の 履 修 規 定 に お け る研 究 計 画 書 を提 出 す る た め の 要 件 は,平 成14年 度 の 履 修 規 定 で は以 下 の よ う に改 定 され て い る. 導 入 ・基 幹 ・専 門 講 義 科 目 か ら4分 野6科 目 (12単 位)以 上(た だ し,導 入 講 義 科 目 は3科 目 まで)を 修 得 して い る こ と. この履 修規 定 の改変 に応 じて,上記 の追 跡可 能性,変 更波 及解 析,お よび変更 範 囲 の局所 化 が可 能 で あ る こ とを電 子大 学の履 修管 理 シス テムの変 更容 易性 と定 義 す る.
3自
己説 明性 お よび進 化 容 易性 の 実
現 ア プ ロー チ
本 研 究 で は,ソ フ トウ ェ ア 構 造 に よ り 自 己 説 明 性 お よ び 進 化 容 易 性 を 実 現 す る ア プ ロ ー チ を と る.こ の ソ フ トウ ェ ア構 造 を 造 り出 す ソ フ トウ ェ ア 開 発 法 の提 案 も行 う.電 子 社 会 シス テ ム の 進 化 容 易 性 の 実 現 の た め に は,開 発 の 初 期 段 階 か ら保 守,さ ら に進 化 ま で の す べ て の ソ フ トウ ェ ア ラ イ フサ イ ク ル の 支 援 が 必 要 と な る, ソ フ トウ ェ ア 開 発 法 か ら の 本 研 究 の ア プ ロ ー チ は,す べ て の ラ イ フサ イ ク ル の 支 援 が 可 能 で あ り,有 効 で あ る と考 え られ る. 以 下,本 研 究 の と る ア プ ロ ー チ を 自 己 説 明 性 お よ び 進 化 容 易 性 そ れ ぞ れ に つ い て 述 べ る. 3.1自 己 説 明 性 の 実 現 ア プ ロ ー チ3ユ ー ス ケ ー ス 定 義 自 己 説 明 性 を持 つ 電 子 社 会 シ ス テ ム は,行 っ た 処 理 に 関 す る ユ ー ザ か ら の 質 問 に 答 え る こ とが で き る.こ れ を 自 己 説 明 機 能 と呼 ぶ こ と に す る.自 己 説 明 機 能 は ユ ー ザ が 利 用 す る 機 能 な の で,ユ ー ス ケ ー ス 駆 動 ソ フ トウ ェ ア 開 発 で は,自 己 説 明 機 能 を使 用 して 質 問 に 答 え る とい うユ ー ス ケ ー ス を定 義 す る 必 要 が あ る.図2 に,こ れ を考 慮 し た 履 修 管 理 シ ス テ ム の ユ ー ス ケ ー ス 図 を示 す. 図1と 異 な って い る の は,履 修 管 理 シ ス テ ム と して の 機 能 を提 供 す る3つ の ユ ー ス ケ ー ス を そ れ ぞ れextend す る,自 己 説 明 性 に 関 す る ユ ー ス ケ ー ス が あ る と い う 点 で あ る.extendは,あ る 一 定 の 条 件 を満 た した と き に拡 張 ユ ー ス ケ ー ス が 取 り込 ま れ 実 行 され る と い う 関 係 で あ る.履 修 管 理 シ ス テ ム と して の 機 能 を提 供 す る ユ ー ス ケ ー ス の 実 行 の 終 わ りに はユ ー ザ に処 理 結 果 を 提 示 す る わ け だ が,そ の 際 ユ ー ザ か ら 質 問 が あ っ た場 合 に は,対 応 す る 拡 張 ユ ー ス ケ ー ス で あ る 自 己 説 明 性 に 関 す る ユ ー ス ケ ー ス が 実 行 さ れ,ユ ー ザ は処 理 結 果 に 関 す る 質 問 の 回 答 を得 る こ とが で き る.ユ ー ザ か ら の 質 問 が な か っ た 場 合 に は,自 己 説 明 性 に 関 す る ユ ー ス ケ ー ス は実 行 せ ず に,履 修 管 理 シ ス テ ム と して の 機 能 を提 供 す るユ ー ス ケ ー ス が 単 に 終 了 す る. た と え ば,学 生 が"Submit/CheckResearchProposal" ユ ー ス ケ ー ス を実 行 して 研 究 計 画 書 を 提 出 し よ う と し ・一一一
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MSStudent UnivStall Register/CheckCourses e‐UniversityRegstretionSystem ・こle畑d>> ForReg.Courses UseAccountability (AnswerQuestions) Submit/CheckResearchProposal InputGradeofCourses 《くextend》 》 、 ForSubmi[RP. ごくe剛end ForGradeofCourses CheckConsistencyofRロk∋s CheckRelationshipBetween RulesandSoftwareArt'rfads衆
Sys.DevelopedMaintainer 図2:自 己 説 明 性 を 持 つ 履 修 管 理 シ ス テ ム の ユ ー ス ケ ー ス 図 た が,履 修 管 理 シス テ ム は 学 生 の履 修 済 み科 目 を確 認 し て,不 受 理 の決 定 を学 生 に提 示 した とす る.そ の時,学 生 が なぜ 不 受 理 の 結 果 に な っ た の か 理 由 を 知 る た め に,シ ス テ ム に 説 明 を 求 め る.そ うす る と拡 張 ユ ー ス ケ ー ス で あ り,"useAccountability(AnswerQuestions)"ユ ー ス ケ ー ス を 継 承 し て い る"ForReg.Courses"ユ ー ス ケ ー ス が 実 行 され,こ の ユ ー ス ケ ー ス の 自 己 説 明 機 能 に よ り,ユ ー ザ に は 履 修 規 定 に 定 め ら れ て い る研 究 計 画 書 提 出 の 要 件"専 門科 目4分 野 以 上 を履 修 し て い る こ と"を 示 し,か つ 実 際 にユ ー ザ が 履 修 済 み の 科 目 とそ の 分 野 を リ ス トア ッ プ して,研 究 計 画 書 提 出 の 要 件 を 満 た して い な い こ と を具 体 的 に 説 明 す る 。 職 員 お よ び シ ス テ ム 開 発 ・保 守 担 当 者 は,第2.2節 で 定 義 した 自己 説 明 機 能 を提 供 す る ユ ー ス ケ ー ス"Check ConsistencyofRules"お よ び"CheckRelationshipBe-tweenRulesandSoftwareArtifacts"を そ れ ぞ れ 直 接 呼 び 出 す. 履 修 管 理 シ ス テ ム の 要 求 定 義 の 段 階 か ら,明 確 に ア ク タ に応 じた 自 己 説 明 機 能 を 考 慮 した ユ ー ス ケ ー ス定 義 を行 う本 ア プ ロ ー チ の 利 点 は,ユ ー ス ケ ー ス 図 に よ っ て 自 己 説 明 を持 つ 履 修 管 理 シ ス テ ム の 機 能 分 析 を行 う こ とが で き,ユ ー ス ケ ー ス 駆 動 ソ フ トウ ェ ア 開 発 法 を 基 本 と して 用 い て シ ス テ ム を開 発 で き る 点 に あ る. 図2の ユ ー ス ケ ー ス 図 を 基 に設 計 を行 う わ け だ が, 学 生 に対 す る 自 己 説 明 性 に つ い て は,そ の 手 法 を 第4 節 で 議 論 す る.職 員 お よ び シ ス テ ム 開 発 ・保 守 担 当 者 に 対 す る 自 己 説 明 性 に つ い て は,自 己 説 明 機 能 を実 現 す る た め に は以 下 に 述 べ る さ ら な る 研 究 を必 要 とす る. 職 員 に 対 す る"CheckConsistencyofRules"ユ ー ス ケ ー ス に つ い て は,履 修 規 則 が 自 然 言 語(日 本 語)で 記 述 して あ り,各 項 の 主 張 を論 理 式 な どの 形 式 に 変 換 し,そ の 上 で 一 貫 性 に 関 す る推 論 を行 い 矛 盾 が あ れ ば そ れ を検 出 しな け れ ば な らな い.開 発 ・保 守 担 当 者 に対 す る"CheckRelationshipBetweenRulesandSoftware Artifacts"ユ ー ス ケ ー ス に つ い て は,ソ フ トウ ェ ア 開 発 の 過 程 で つ く ら れ た さ ま ざ ま な 成 果 物(仕 様 書,UML 設 計 図,実 装 コ ー ド,ド キ ュ メ ン トな ど)と 履 修 規 定 と の 関 連 を保 持 す る デ ー タベ ー ス を構 築 し,そ の ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 で 開 発 さ れ た 製 品 と して の ソ フ トウ ェ ア か ら そ の デ ー タベ ー ス を用 い る こ と に よっ て,第2.2節 で 定 義 した履 修 規 定 と成 果 物 との 間 の 対 応 関 係 を示 す と い う,開 発 ・保 守 担 当 者 に対 す る 自 己 説 明 性 を 実 現 す る必 要 が あ る. 3.2進 化 容 易 性 の 実 現 ア プ ロ ー チ:フ レ ー ム ワ ー ク と コ ン ポ ー ネ ン ト 進 化 容 易 性 を 持 つ 電 子 社 会 シ ス テ ム は,外 部 の 社 会 や環 境 が 定 め て い る規 則 の 改 定 に応 じて シ ス テ ム を 容 易 に 変 更 で きる.こ れ を実 現 す る た め に は,以 下 の2つ の キ ー ポ イ ン トが あ る. 一 つ め は ,規 則 と シ ス テ ム の 開 発 過 程 で 作 ら れ る 成 5果 物(プ ロ グ ラ ム コ ー ドな ど)と の 関連 を どの よ う に定 義 し,両 者 が そ れ ぞ れ 改 定 さ れ て い く と き に 関 連 を ど の よ う に維 持 す る か で あ る.た と え ば,履 修 管 理 シ ス テ ム の 場 合,履 修 規 定 と シ ス テ ム の 開 発 過 程 で 作 成 さ れ る成 果 物 との 関 連 で あ る.こ の と き,関 係 の維 持 が 可 能 な よ う に 考 慮 した 関 係 の 定 義 を行 う必 要 が あ る. 二 つ め は,規 則 お よ び 成 果 物 の バ ー ジ ョ ン管 理 の 必 要 性 で あ る.電 子 社 会 シ ス テ ム の 進 化 を考 え る と,外 部 の 社 会 や環 境 が 定 め て い る 規 則 に応 じて シ ス テ ム を変 更 して い くだ け で は 不 十 分 で あ り,n古 くな っ た規 則 や 成 果 物 も必 要 に 応 じ て使 用 で き な け れ ば な ら な い.な ぜ な ら ば,ど の バ ー ジ ョ ン の 規 則 で ユ ー ザ か らの リ ク エ ス トを処 理 す る の か が 重 要 だ か ら で あ る.た とえ ば, 履 修 管 理 シ ス テ ム の 場 合,学 生 の 入 学 年 度 に よ っ て 適 用 す る 履 修 規 定 の バ ー ジ ョ ンが 異 な る.普 通,平 成13 年 度 入 学 の 学 生 が2年 生 に な っ て も,平 成14年 度 で は な く平 成13年 度 の 履 修 規 定 が 適 用 され な け れ ば な ら な い. 図3に 進 化 容 易 性 の 実 現 ア プ ロ ー チ の概 念 図 を示 す. 点 線 の 上 が 時 間 軸 に お け る規 則 の 進 化 を,点 線 の下 が 電 子 社 会 シ ス テ ム の シ ス テ ム 構 成 を あ らわ して い る.各 バ ー ジ ョ ン(年 度)の 規 則 は,対 応 す る バ ー ジ ョ ン の コ ン ポ ー ネ ン トお よ び 成 果 物 と対 応 づ け られ て い る. ビ ジ ネ ス ロ ジ ック を実 装 し て お り,そ の 部 分 を オ ブ ジ ェ ク ト指 向 ・フ レ ー ム ワ ー ク と して 構 成 す る.履 修 規 定 の 各 バ ー ジ ョ ン に よ っ て実 装 に 影 響 を 受 け る部 分 を そ れ ぞ れ コ ン ポ ー ネ ン ト化 す る.す な わ ち,履 修 規 定 の バ ー ジ ョ ン ご と に,そ の 規 定 に基 づ い た コ ンポ ー ネ ン トを作 成 す る.フ レー ム ワ ー ク か らは,学 生 の 入 学 年 度 と い っ た 条 件 に 応 じて,適 切 な コ ン ポ ー ネ ン ト を動 的 に呼 び 出 し処 理 を行 う こ とが で き る. 本 ア プ ロ ー チ は,第2.3節 で 定 義 した 進 化 容 易 性 の 3つ の 要 件 を満 た す た め の 基 本 的 な シ ス テ ム 構 成 の 枠 組 み と す る こ とが で き る と考 え ら れ る.追 跡 可 能 性 は, バ ー ジ ョ ン管 理 さ れ た 規 則 と対 応 す る コ ン ポ ー ネ ン ト との 間 に 定 義 さ れ て い る 関 連 を 用 い る こ と に よ り実 現 で き る.変 更 波 及 解 析 は,関 連 を つ け る 両 端 の も の の 粒 度 に大 き く依 存 す る が,粒 度 が 小 さ い ほ ど正 確 な 変 更 波 及 解 析 が で き る.加 え て,コ ン ポ ー ネ ン ト内 の構 成 要 素 間 の 関 連 づ け も必 要 で あ る.変 更 範 囲 の 局 所 化 は,履 修 管 理 シス テ ム を不 変 部 で あ る フ レ ー ム ワ ー ク と規 則 の バ ー ジ ョ ン に よ っ て 可 変 部 で あ る コ ン ポ ー ネ ン トに 分 離 す る こ と に よ り,規 則 の 変 更 の 際 の シス テ ム の 変 更 を一 つ の コ ンポ ー ネ ン トの 中 の み に カ プ セ ル 化 す る こ と が 可 能 に な る.
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己説 明性 お よび進 化 容易 性 の実
現 の ため の既 存 の ソ フ トウ ェア構
成 手 法 の考 察
Framework nte㎡ag♂ なズ ノ ノ i BusinesLgiElmplementation (e-UniversityRegistrationSystem) 図3:進 化 容 易 性 の 実 現 ア プ ロ ー チ 履 修 管 理 シ ス テ ム を例 に 図3を 説 明 す る.履 修 規 定 は 改 定 ご と に バ ー ジ ョ ン管 理 を行 い,変 更 差 分 を 記 録 す る.こ の バ ー ジ ョ ン と対 応 す る シ ス テ ム の 実 装(コ ンポ ー ネ ン ト)お よび 成 果 物 との 間 に 関 連 を作 り,維 持 す る.、 履 修 管 理 シ ス テ ム は,図1の ユ ー ス ケ ー ス で 示 し た 本 節 で は,既 存 の ソ フ ト ウ ェ ア 構 成 手 法 で あ る ア ス ペ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ,サ ブ ジ ェ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ,お よ び ソ フ トウ ェ ア プ ロ ダ ク トラ イ ン を 用 い た フ ィ ー チ ャ指 向 開 発 の3つ の 手 法 に 関 して,第3 節 で の 議 論 の 観 点 か ら,自 己 説 明 性 と進 化 容 易 性 を実 現 す る た め の ソ フ トウ ェ ア 手 法 に に つ い て 議 論 す る. 4.1ア ス ペ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ ア ス ペ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ は,ア ス ペ ク ト(as-pect)を プ ロ グ ラ ム の モ ジ ュ ー ル化 の単 位 と して プ ロ グ ラ ミ ン グ を行 う 手 法 で あ る.ア ス ペ ク トは,ク ラ ス の 継 承 構 造 を横 断 す る 複 数 の ク ラ ス か ら成 っ て お り,よ り抽 象 度 の 高 い レ ベ ル か ら モ ジ ュ ー ル 化 を行 う こ とが で きる.従 来 行 わ れ て き た機 能 分 割 に よ る ソ フ トウ ェ ア 設 計 を行 う と,複 数 の ク ラ ス に 類 似 す る プ ロ グ ラ ム コ ー ドが 分 散 して 現 れ て し ま い,開 発 や 保 守 に 支 障 を きた す 場 合 が あ っ た.そ れ ら を横 断 的 関 心 事 と い う観 点 か ら モ デ ル 化 し,ア ス ペ ク トと し て モ ジ ュ ー ル 化 す る こ と に よ り,再 利 用 性 を向 上 さ せ る こ とが で き る. 一 般 に ,オ ブ ジ ェ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ を ベ ー ス と して ア ス ペ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ を 支 援 す る た め に,専 用 の プ ロ グ ラ ム 処 理 系 を使 用 す る.オ ブ ジ ェ ク ト 指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ 言 語Javaに お い て は,AspectJ[1] が 有 名 で あ る. ア ス ペ ク トと し て分 離 して 記 述 した コ ー ドは,コ ンパ イ ル 時 に プ ロ グ ラ ム コ ー ドに 合 成 す る 必 要 が あ る.プ ロ グ ラ ム コ ー ド側 に は ジ ョイ ンポ イ ン ト と呼 ば れ る機 能 を拡 張 す る フ ッ クが 用 意 さ れ い る.ジ ョイ ン ポ イ ン トは,メ ソ ッ ド呼 び 出 し,フ ィー ル ドの ア ク セ ス,ま た は オ ブ ジ ェ ク ト生 成 な どの 特 定 の プ ロ グ ラ ム の 実 行 の ポ イ ン トで,ア ス ペ ク トに記 述 した コ ー ドを そ こ で 実 行 で き る. こ の 処 理 系 の メ カ ニ ズ ム を利 用 す る と,既 存 の コ ー ドの 変 更 な しで 容 易 に ロ ギ ン グ機 能 を 実 現 で き る.た と え ば,以 下 の コ ー ドは,Javaプ ロ グ ラ ム 内 の す べ て の メ ソ ッ ドの 実 行 前 に,そ の メ ソ ッ ドの シ グ ネ チ ャ を表 示 す る ア ス ペ ク トの 定 義 で あ る. publicaspectLog{ pointcutmet二hodO: execution(**.*(..)); beforeO:met二hodO{ Syst二em.out.println (thisJoinPoint.getSignature()); } } ロ ギ ン グ ア ス ペ ク トは,第3.1節 で 議 論 した 学 生 に 対 す る 自 己 説 明 性 の 実 現 の 基 本 手 法 と して 応 用 で き る と考 え られ る.ロ ギ ン グ ア ス ペ ク トに使 用 して,"Sub-mit1CheckResearchProposal"ユ ー ス ケ ー ス の 実 行 ロ グ を と り,デ ー タベ ー ス に 記 録 す る.こ の ロ グ に は,シ ス テ ム の 処 理 の 実 行 パ ス と,研 究 計 画 書 の受 理/不 受 理 を判 断 す る た め の学 生 の デ ー タ(履 修 済 み 科 数 な ど)お よ び 判 断 条 件(研 究 計 画 書 提 出 要 件)が 含 ま れ る.学 生 か ら研 究 計 画 書 の 受 理/不 受 理 の 決 定 に 関 す る 質 問 が あ っ た と き に,こ の ロ グ を 参 照 し実 際 使 用 さ れ た デ ー タ を 基 に研 究 計 画 書 提 出 要 件 を ど の よ う に満 た して い る か/満 た し て い な い か の 説 明 に 利 用 で き る. 4.2サ ブ ジ ェ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ サ ブ ジ ェ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ は,ソ フ トウ ェ ア 開 発 お よ び サ ブ シス テ ム の 変 更 を容 易 に す る こ と を 目 的 して い る手 法 で あ る.こ の 考 え 方 の 下 で は,一 つ の シ ス テ ム は複 数 の サ ブ ジ ェ ク トの 集 合 の み で 成 り立 っ て い る.つ ま り,一 つ の サ ブ ジ ェ ク トは一 つ の サ ブ シ ス テ ム を 構 成 し,メ イ ン シ ス テ ム に あ た る シ ス テ ム は 存 在 しな い.す べ て の サ ブ ジ ェ ク トが 対 等 で あ る 点 が 上 記 の ア ス ペ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ に お け る ア ス ペ ク ト と異 な る. サ ブ ジ ェ ク ト と は,あ る 特 定 の 視 点 か ら観 た と き の オ ブ ジ ェ ク トの 状 態 や 振 る 舞 い の 集 合 で あ る.た と え ば 履 修 管 理 シ ス テ ム の 場 合,あ る特 定 の 視 点 と は,図3 に お け る,平 成13年 度 の履 修 規 則 の研 究 計 画 書 提 出 要 件 の 実 現 す る コ ン ポ ー ネ ン トお よ び 平 成14年 度 の 研 究 計 画 書 提 出 要 件 の 実 現 す る コ ン ポ ー ネ ン トか らの 視 点 で あ る. 学 生 の 科 目履 修 状 況 を 現 わ す オ ブ ジ ェ ク トに つ い て, 前 者 は ど の 分 野 の 専 門 科 目 を い くつ 履 修 して い る か を 保 持 す る デ ー タ構 造 お よび 操 作 を持 っ て い れ ば い い が, 後 者 は,導 入 ・基 幹 ・専 門 講 義 を合 計 した 履 修 科 目 数 お よ び 単 位 数,履 修 科 目の 分 野 数,導 入 講 義 科 目 の 科 目数 を保 持 す る デ ー タ構 造 お よ び 操 作 を持 っ て い な け れ ば な ら な い.こ の よ う に,異 な る 視 点(サ ブ ジ ェ ク ト)か ら同 じ役 割 を 持 つ オ ブ ジ ェ ク トを 観 た と き に,そ の オ ブ ジ ェ ク トが 持 っ て い るべ き特 徴 や振 る舞 い が 異 な る. サ ブ ジ ェ ク ト指 向 プ ロ グ ラ ミ ン グ に お い て は,他 の サ ブ ジ ェ ク トに 依 存 せ ず に個 々 の サ ブ ジ ェ ク トご と に サ ブ シ ス テ ム を作 成 し,処 理 系 の 提 供 す る サ ブ ジ ェ ク ト 統 合 機 能 に よ り全 体 の シス テ ム を構 成 す る. 他 の サ ブ ジ ェ ク トに依 存 せ ず に サ ブ ジ ェ ク トを設 計 /開 発 で き る 点 を応 用 す る と,進 化 容 易 性 の"変 更 範 囲 の 局 所 化"要 件 を実 現 に利 用 で き る と考 え ら れ る.上 記 サ ブ ジ ェ ク トの 説 明 で 使 用 した 履 修 管 理 シ ス テ ム の 例 の とお り,規 則 の 各 バ ー ジ ョ ンの 実 現 の 視 点 をサ ブ ジ ェ ク トと し た と き,履 修 管 理 シ ス テ ム の コ ン ポ ー ネ ン ト は 他 の コ ンポ ー ネ ン トや フ レー ム ワ ー ク に 依 存 しな い で 開 発 が 行 え る.規 則 が 改 定 さ れ て 新 た な コ ンポ ー ネ ン トを 開 発 す る 場 合 で も,そ の 影 響 範 囲 は 対 応 す る コ ン ポ ー ネ ン トの み に 局 所 化 す る こ とが で き る. 7 一
4.3ソ フ トウ ェ ア プ ロ ダ ク トラ イ ン を 用 い た フ ィ ー チ ャ 指 向 開 発 ソ フ トウ ェ ア プ ロ ダ ク トラ イ ン は,共 通 の 特 徴 を 持 ち,共 通 の 再 利 用 資 産 に基 づ い て作 られ る ソ フ トウ ェ ア 製 品 系 列 の体 系 的 な 開発 手 法 で あ る.本 手 法 の特 徴 の 一 つ に,共 通 性(Commonality)お よ び 変 動'性(Variability) の 分 析 が あ る.共 通 性 は再 利 用 資 産 と して 用 い られ,変 動 性 は各 製 品 の 特 徴(フ ィー チ ャ)を 産 み 出 す の に 用 い られ る. 共 通 性 お よ び 変 動 性 の 分 析 は,フ ィ ー チ ャ モ デ リ ン グ[4]に よ る もの 鮪 名 で あ る.Gommaの 提 案 して い るPLUS法[2】 も フ ィ ー チ ャモ デ リ ン グ を用 い て い る.PLUS法 に お け る フ ィ ー チ ャモ デ リ ン グ で は,ユ ー ス ケ ー ス を用 い て 変 動 性 分 析 を行 っ た 後,フ ィー チ ャ をCommon,Optional,Altemative,Parameterized,Pre-requisite,MutuallyInclusive,MutuallyExclusiveな ど に 分 類 し,フ ィー チ ャ 間 の 関 連 を 静 的 に モ デ ル化 す る.た と え ば,あ る 製 品 を 開 発 す る 際 に,フ ィ ー チ ャAを 選 択 した と き に は 同時 に フ ィ ー チ ャBも 選 択 し な け れ ば な らな い とい う関 連 や,フ ィ ー チ ャCと フ ィ ー チ ャDは 必 ず どち らか 片 方 を選 択 しな け れ ば な ら な い とい う 関 連 な ど を記 述 す る こ とが で き る. PLUS法 で 行 っ て い る 上 記 フ ィ ー チ ャモ デ リ ン グ を 変 更 容 易性 の 変 更 波 及 解 析 の 実 現 に応 用 で き る と考 え られ る.あ る履 修 規 定 の バ ー ジ ョ ン で 実 現 す べ き機 能 の フ ィー チ ャモ デ リ ン グ を行 い,そ の フ ィー チ ャ 間 の 関 連 をAlternative,MutuallyExclusiveな ど を 使 用 して 静 的 に 記 述 す る.そ の フ ィー チ ャ モ デ ル を基 に コ ン ポ ー ネ ン トの 実 装 を行 う.そ の 後,履 修 規 定 の 改 定 が あ り新 しい バ ー ジ ョ ンの 履 修 規 定 が で き た と き,一 つ 古 い 履 修 規 定 を基 に作 成 した フ ィー チ ャモ デ ル に 新 しい 履 修 規 定 の 変 更 点 を フ ィ ー チ ャ モ デ リ ン グ した モ デ ル を マ ー ジ し,そ の 際 フ ィー チ ャ 問 に 張 られ て い る 関 連 を利 用 して,フ ィー チ ャ モ デ ル上 で 変 更 波 及 解 析 を行 う こ と が で き る.そ の 解 析 結 果 を基 に,新 しい 履 修 規 定 に 対 応 す る コ ン ポ ー ネ ン トを効 率 良 く開 発 で き る.
