論 文 題 目

早稲田大学大学院 基幹理工学研究科

博士論文審査報告書

論 文 題 目

Generalized Software Reliability Model Considering Uncertainty and Dynamics:

Theoretical Foundations and Empirical Applications

不確実性と時間変化を考慮した 一般化ソフトウェア信頼性モデル：

理論的基礎と実証的応用

申 請 者

Kiyoshi HONDA

本田 澄

情報理工学専攻 高信頼ソフトウェア工学研究

2017 年 2 月

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欠 陥 に 対 す る ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル は ， 開 発 の 際 に 発 見 さ れ る 欠 陥 に つ い て ， そ の 発 見 時 間 と 発 見 さ れ る 個 数 の 関 係 性 を 分 析 す る こ と で ソ フ ト ウ ェ ア の 欠 陥 を 予 測 す る た め の 重 要 な 手 法 の 一 つ で あ る ． 様 々 な ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル が 提 案 さ れ ， 信 頼 性 予 測 と 意 思 決 定 の 支 援 に 利 用 さ れ て い る ． ソ フ ト ウ ェ ア を 開 発 す る 際 に は 様 々 な 不 確 実 な 要 因 が 存 在 す る こ と が 知 ら れ て お り ， そ の 不 確 実 な 要 因 を 制 御 す る こ と が 求 め ら れ て い る ． ま た ， 開 発 者 数 の 変 動 と い っ た 時 間 変 化 に つ い て も 実 際 の 開 発 で は 考 慮 が 必 要 と さ れ る ． こ の よ う な 不 確 実 な 要 因 と 時 間 変 化 を 取 り 扱 う ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル は 現 状 提 案 さ れ て お ら ず ， 既 存 モ デ ル を 用 い た 際 に 予 測 数 が 実 際 の 欠 陥 数 と 著 し く 異 な る こ と の 一 つ の 原 因 と な っ て い る ．

本 論 文 で は ， 上 述 の 問 題 を 解 決 す る た め に ， 不 確 実 性 と 時 間 変 化 を 考 慮 し た 新 た な ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル と し て ， 一 般 化 ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル （GSRM） を 提 案 し て い る ． 既 存 の ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル で は 取 り 扱 え な い 不 確 実 性 と 時 間 変 化 に つ い て ， 既 存 の ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル に 確 率 変 数 と 時 間 依 存 の 変 数 を 追 加 す る こ と で 拡 張 し て い る ． そ し て ， 不 確 実 性 の 影 響 に つ い て 3 種 類 の 状 況 と ， 時 間 変 化 に つ い て 3 種 類 の 状 況 を 考 え ， そ れ ら を 組 み 合 わ せ た 9 種 類 の 状 況 を 取 り 扱 い ， シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と 実 際 の 欠 陥 に 関 す る デ ー タ を 利 用 し て 評 価 し ， 有 用 性 を 確 認 し て い る ．

ま た 本 論 文 で は ， 信 頼 性 予 測 と 意 思 決 定 の 支 援 の 観 点 か ら 実 開 発 に お い て GSRMを 応 用 す る 複 数 の 具 体 的 な 方 法 を 提 案 し ，そ の 有 用 性 を 実 証 し て い る ． 具 体 的 に は ， 企 業 に お け る 開 発 や オ ー プ ン ソ ー ス ソ フ ト ウ ェ ア の 開 発 の 際 に 発 見 さ れ る 欠 陥 数 と 発 見 時 間 を 用 い て ， ソ フ ト ウ ェ ア の リ リ ー ス 時 期 を 予 測 す る 方 法 を 提 案 し て い る ． ま た ， 欠 陥 数 の 予 測 を ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 期 間 中 に 逐 次 的 に 行 い ， 予 測 欠 陥 数 と 発 見 さ れ た 欠 陥 数 と の か い 離 を モ ニ タ リ ン グ す る こ と で ， 開 発 の 状 況 を 分 析 し 予 期 せ ぬ 状 況 が 発 生 し て い る か ど う か を 分 析 す る 方 法 を 提 案 し て い る ． 加 え て ， 複 数 の プ ロ ジ ェ ク ト の 過 去 の ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 の 際 に 得 ら れ た 欠 陥 デ ー タ を 利 用 し ， 開 発 状 況 を 比 較 す る 方 法 を 提 案 し て い る ．

各 章 の 構 成 は 以 下 の と お り で あ る ．

1 章 で は ， 本 論 文 で 扱 う 背 景 と し て ， 代 表 的 な ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル を 示 し ， 現 状 の 信 頼 性 モ デ ル の 問 題 点 を 述 べ ， 本 論 文 の 目 的 を 示 し て い る ． 2 章 で は ， ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 に お け る 不 確 実 性 の 関 連 研 究 を ま と め ， 本 論 文 で 取 り 組 む 領 域 と 既 存 研 究 と の 違 い に つ い て 示 し て い る ． ま た ， 代 表 的 な ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル に 関 す る 研 究 を ま と め ， 本 論 文 で 取 り 組 む 領 域 と 既 存 研 究 と の 関 連 性 を 示 し て い る ．

3 章 で は ， 不 確 実 性 と 時 間 変 化 を 考 慮 し た GSRM を 提 案 し て い る ． 本 論 文 で 取 り 扱 う 不 確 実 性 と し て ， ソ フ ト ウ ェ ア テ ス ト の 際 に 単 位 時 間 あ た り に 発 見 で き る 欠 陥 の 数 の バ ラ つ き を 不 確 実 性 と と ら え ， 確 率 変 数 を 用 い て モ デ ル

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化 し ， 既 存 の ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル を 拡 張 し て い る ． ま た ， ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 中 の 開 発 者 数 の 変 動 を 時 間 変 化 と し て 扱 え る よ う に ， 時 間 に 依 存 す る 変 数 を 先 に 拡 張 し た モ デ ル に 導 入 し て い る ． こ れ に よ り 不 確 実 性 と 時 間 変 化 を 取 り 扱 う こ と が 可 能 な GSRM を 定 式 化 し て い る ．ま た ，実 際 の ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 の 際 に 得 ら れ た 欠 陥 の 数 と 発 見 時 間 を 用 い て ， 既 存 の ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル と 比 較 し ， 提 案 手 法 が 優 位 で あ る こ と を 示 し て い る ． 加 え て ， 不 確 実 性 に 関 す る 3 種 類 の 状 況(1)開 発 の 初 期 に 不 確 実 な 要 素 が 大 き く 影 響 す る 状 況 ，(2)開 発 期 間 中 に 不 確 実 な 要 素 の 影 響 が 一 定 で あ る 状 況 ，(3)開 発 の 終 期 に 不 確 実 な 要 素 が 大 き く 影 響 す る 状 況 と ， 開 発 人 数 の 変 化 に つ い て 3 種 類 の 状 況(a)開 発 者 数 が 一 定 で あ る 状 況 ，(b)開 発 者 数 が あ る 時 点 で 変 化 す る 状 況 ，(c)開 発 者 数 が 時 間 と と も に 変 化 す る 状 況 を 考 え ， そ れ ぞ れ の 組 み 合 わ せ で あ る 9 種 類 の 開 発 状 況 を 想 定 し ， シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り 提 案 手 法 を 評 価 し て い る ． 実 際 に ， 企 業 で 開 発 さ れ た 4 種 類 の ソ フ ト ウ ェ ア に つ い て ， 欠 陥 の 数 と 発 見 時 間 の デ ー タ に 対 し て ， 提 案 手 法 を 適 用 す る こ と で 不 確 実 性 の 影 響 が そ れ ぞ れ の 開 発 に よ っ て 異 な る こ と を 確 認 し て い る ．

4 章 で は ，GSRM を 用 い て ソ フ ト ウ ェ ア の リ リ ー ス 時 期 を 予 測 す る 方 法 を 提 案 し て い る ． オ ー プ ン ソ ー ス ソ フ ト ウ ェ ア に つ い て ， 欠 陥 の 数 と 発 見 時 間 を 収 集 し ， 実 際 に リ リ ー ス さ れ た 時 期 と 提 案 し た 予 測 方 法 を 比 較 し て い る ． 比 較 に あ た り ，GSRM を 用 い た 場 合 と 既 存 モ デ ル を 用 い た 場 合 で リ リ ー ス 時 期 を 予 測 し ，GSRM を 用 い た 場 合 の 方 が 有 用 で あ る こ と を 示 し て い る ．

5 章 で は ，4 章 で 提 案 し た ソ フ ト ウ ェ ア の リ リ ー ス 時 期 を 予 測 す る 方 法 に 対 し て ，GSRM が 取 り 扱 え る 不 確 実 性 を 用 い る こ と で ， ソ フ ト ウ ェ ア の リ リ ー ス 時 期 に つ い て 時 間 の 幅 を も っ て 予 測 す る 方 法 を 提 案 し て い る ． 実 際 に ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 が 行 わ れ て い る 企 業 か ら 欠 陥 に 関 す る デ ー タ を 収 集 し ， 開 発 中 の ソ フ ト ウ ェ ア に 対 し て 予 測 さ れ る リ リ ー ス 時 期 と 予 測 に 関 す る 時 間 の 幅 を 分 析 し ， 提 案 手 法 の 有 用 性 を 評 価 し 確 認 し て い る ．

6 章 で は ， ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル が ， し ば し ば 欠 陥 数 を 過 大 に 予 測 す る こ と に 注 目 し ， そ う し た 状 況 に お い て 開 発 で 何 が 起 き て い る か を 開 発 者 の イ ン タ ビ ュ ー を 通 し て 明 ら か に し て い る ． 特 に 既 存 の ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル が 取 り 扱 う 欠 陥 に つ い て は ， ソ フ ト ウ ェ ア テ ス ト の 工 程 に 関 係 な く 同 様 に 扱 っ て い る が ， 本 分 析 で は 発 見 さ れ る 欠 陥 を ソ フ ト ウ ェ ア テ ス ト の 工 程 で 分 類 し ， モ デ ル を 適 用 す る 方 法 を 提 案 し て い る ． こ れ に よ り ， 開 発 に お い て 予 期 せ ぬ 状 況 に 陥 っ て い る 際 に ， ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル が 過 大 な 予 測 を す る こ と を 明 ら か に し て い る ． こ の 分 析 方 法 を 提 案 手 法 と し て ま と め ，2 種 類 の ソ フ ト ウ ェ ア を 用 い て 評 価 し ，提 案 手 法 が 有 用 で あ る こ と を 示 し て い る ．

7 章 で は ， ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル を 用 い て ， ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 の 進 捗 の 比 較 に 用 い る 方 法 を 提 案 し て い る ． 従 来 ， ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル は 一 つ の ソ フ ト ウ ェ ア の 開 発 に 対 し て 利 用 す る も の で あ る ． こ の た め ， 他 の ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 で 得 ら れ た モ デ ル と 比 較 す る こ と が で き ず ， 開 発 の 進 捗 を 分 析

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す る こ と が で き な か っ た ． こ の 原 因 を ， 開 発 す る ソ フ ト ウ ェ ア の ド メ イ ン や 開 発 す る 組 織 が 異 な る こ と で ， 欠 陥 の 数 や 発 見 に か か る 時 間 が 異 な る こ と と 考 え ， 同 一 組 織 に お け る 同 一 ド メ イ ン の ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 の み を 対 象 と し て い る ． ま た ， 欠 陥 密 度 と 工 数 の 消 化 率 を 用 い て ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル を 比 較 が 可 能 な モ デ ル へ と 拡 張 し ， 比 較 の 基 準 と な る モ デ ル の 導 出 方 法 を 提 案 し て い る ．9 種 類 の ソ フ ト ウ ェ ア に つ い て の 欠 陥 に 関 す る デ ー タ を 収 集 し ， 評 価 に よ り 拡 張 方 法 が 有 用 で あ る こ と を 示 し て い る ．

8 章 で は ，7 章 で 提 案 し た 拡 張 方 法 に 対 し て ， ソ フ ト ウ ェ ア の 規 模 を 考 慮 し た 方 法 を 提 案 し て い る ． 同 一 ド メ イ ン の ソ フ ト ウ ェ ア に つ い て 規 模 が 異 な る こ と が あ る が ， 同 程 度 の 規 模 の ソ フ ト ウ ェ ア に 対 し て 比 較 の 基 準 と な る モ デ ル を 導 出 す る こ と で 開 発 の 進 捗 を 比 較 す る こ と が 有 用 で あ る こ と を 示 し て い る ．

9 章 で は ， 結 論 と し て 本 論 文 を ま と め る と と も に ， 今 後 の 課 題 を 示 し て い る ．

以 上 を 要 す る に ， 本 論 文 で は ， ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル の 適 用 に お け る 問 題 点 を 指 摘 し て ， そ れ を 解 決 す る 方 法 と し て ， 不 確 実 性 と 時 間 変 化 を 考 慮 し た 一 般 化 ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル を 提 案 し て い る ． 評 価 実 験 を 通 し て 提 案 モ デ ル の 有 用 性 を 示 し た 上 ， 実 際 に モ デ ル を 用 い た 様 々 な 応 用 方 法 を 提 案 し ， 実 デ ー タ に よ る 評 価 を 通 じ て 信 頼 性 予 測 お よ び そ れ に 伴 う 意 思 決 定 を 支 援 で き る こ と を 示 し て い る ． こ の こ と は ， ソ フ ト ウ ェ ア 工 学 に お い て 得 ら れ た 知 見 の 実 用 化 を 支 援 す る 優 れ た 貢 献 と な っ て お り ， ソ フ ト ウ ェ ア 信 頼 性 モ デ ル を 中 心 と し た ソ フ ト ウ ェ ア 工 学 の 発 展 に 寄 与 す る と こ ろ が 大 き い ． よ っ て ， 本 論 文 は ， 博 士 （ 工 学 ） 早 稲 田 大 学 の 学 位 論 文 と し て 価 値 あ る も の と 認 め る ．

2017 年 2 月 審 査 員

主 査 早 稲 田 大 学 教 授 博 士 (情 報 科 学) (早 稲 田 大 学) 鷲 崎 弘 宜

（ 直 筆 の サ イ ン ）

早 稲 田 大 学 教 授 工 学 博 士 (東 京 大 学) 上 田 和 紀

（ 直 筆 の サ イ ン ）

広 島 大 学 准 教 授 博 士 (工 学) (広 島 大 学) 岡 村 寛 之

（ 直 筆 の サ イ ン ）

早 稲 田 大 学 教 授 工 学 博 士 (早 稲 田 大 学) 深 澤 良 彰

（ 直 筆 の サ イ ン ）