JP2000200190A - ソフトウェア開発支援装置、ソフトウェア開発支援方法およびその方法をコンピュ―タに実行させるプログラムを記録したコンピュ―タ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソフトウェアに対する知識が十分でない技術
者でも、制御システムの制御ソフトウェアを効率良く設
計開発することができるソフトウェア開発支援装置、ソ
フトウェア開発支援方法および記録媒体を提供するこ
と。 【解決手段】 外部環境保持データベース１０１に制御
システムの外部環境モデルを記憶するとともに、制御仕
様情報データベース１０３に制御システムの設計仕様の
情報を記憶しておき、因果関係生成器１０２が外部環境
モデルのコンポーネント間の依存関係のネットワークを
作り、ＴＭＣパターン照合器１０４がＴＭＣパターンを
抽出し、ソフトウェア要素生成器１０６がＴＭＣパター
ンを用いてソフトウェア構造の設計仕様を導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサーおよびア
クチュエータなどのデバイスと、これらを制御する制御
ソフトウェアとからなる制御システムのソフトウェア設
計開発を支援するソフトウェア開発支援装置、ソフトウ
ェア開発支援方法および記録媒体に関し、特に、ソフト
ウェアに対する知識が十分でない技術者でも、制御シス
テムの制御ソフトウェアを効率良く設計開発することが
できるソフトウェア開発支援装置、ソフトウェア開発支
援方法および記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報処理システムなどのプログラ
ムの作成に係わる膨大な人的労力を軽減するために、プ
ログラムを自動生成するオートプログラミング技術が知
られている。

【０００３】たとえば、特開平９−２３１０６３号公報
（従来技術１）には、入力と出力の対応関係を表す入出
力対応表と出力の一般的パターンを表すテンプレートを
プログラム生成部の外におき、入出力対応表を検索する
検索ルールとテンプレートを展開するテンプレート展開
ルールをメタルールとして有するよう構成することによ
り、入力仕様形式の拡張や出力プログラムのスタイルの
変更に際して、変換規則の修正をせずに対応できるよう
にしたプログラム自動生成装置が開示されている。

【０００４】また、特開平９−７３３０６号公報（従来
技術２）には、プログラム作成の入力を自然言語に近づ
け、制御の目標と制御の手段をマクロ的に表現するアク
ティブチャートやいくつかのダイヤグラムを利用するこ
とにより、プログラム作成・保守作業を効率化しつつ人
為的凡ミスを排除することができるオートプログラミン
グ装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術１によれば、プログラムを自動生成する際に、検
索ルールとテンプレート展開ルールをメタルールとして
保持する必要があるため、新たなテンプレートを採用す
るような場合に、メタルールをその都度更新しなければ
ならず効率的ではない。また、従来技術２は、様々なダ
イヤグラムを利用する関係上制御プログラムが肥大化す
る欠点があり、必ずしも効率的であるとは言えない。

【０００６】このため、情報処理システムや制御システ
ムなどの各種システムのソフトウェア設計開発をいかに
効率良くおこなうかが極めて重要な課題となっている。
特に、制御システムの制御ソフトウェアを設計開発する
場合には、この制御システムに関する知識とソフトウェ
アに関する知識の両方を熟知しなければならないので、
ソフトウェア開発に多大の時間を要するのが現状であ
る。

【０００７】本発明は、上記問題（課題）に鑑みてなさ
れたものであって、ソフトウェアに対する知識が十分で
ない技術者でも、制御システムの制御ソフトウェアを効
率良く設計開発することができるソフトウェア開発支援
装置、ソフトウェア開発支援方法および記録媒体を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明に係るソフトウェア開発支援装置
は、センサーおよびアクチュエータなどのデバイスと、
これらを制御する制御ソフトウェアとからなる制御シス
テムのソフトウェア設計開発を支援するソフトウェア開
発支援装置において、前記制御システムの外界、ハード
ウェア構成および挙動を模擬する計算機上の外部環境モ
デルを記憶する環境モデル記憶手段と、前記制御システ
ムの設計仕様に係わる情報を記憶する設計仕様記憶手段
と、前記環境モデル記憶手段に記憶した外部環境モデル
と、前記設計仕様記憶手段に記憶した設計仕様に係わる
情報とに基づいて前記制御ソフトウェアの設計仕様を生
成する設計仕様生成手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】この請求項１の発明によれば、制御システ
ムの外界、ハードウェア構成および挙動を模擬する計算
機上の外部環境モデルと、制御システムの設計仕様に係
わる情報とをそれぞれ記憶しておき、記憶した外部環境
モデルと設計仕様に係わる情報とに基づいて制御ソフト
ウェアの設計仕様を生成することとしたため、ハードウ
ェアの設計から直接得られるシミュレーションモデルを
利用して、ソフトウェアの設計を自動的におこない、も
ってソフトウェア開発効率の向上を図ることができる。

【００１０】また、請求項２の発明に係るソフトウェア
開発支援装置は、前記設計仕様生成手段が、制御対象を
指示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象要
素と、前記制御対象を目的に近づける役割を担う補正器
要素と、前記制御対象の状態を取得する役割を担うモニ
タ要素とからなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウ
ェアの構成要素を定義しインターフェース仕様を決定し
て、前記制御ソフトウェアの設計仕様を生成することを
特徴とする。

【００１１】この請求項２の発明によれば、制御対象を
指示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象要
素と、制御対象を目的に近づける役割を担う補正器要素
と、制御対象の状態を取得する役割を担うモニタ要素と
からなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウェアの構
成要素を定義しインターフェース仕様を決定して、制御
ソフトウェアの設計仕様を生成することとしたので、ソ
フトウェアの構造を単純化し、設計仕様の自動生成を一
層容易にすることができる。

【００１２】また、請求項３の発明に係るソフトウェア
開発支援装置は、前記設計仕様生成手段が、前記外部環
境モデルを形成する構成要素相互間の依存関係と、前記
設計仕様に係わる情報とを照合して、前記制御システム
に固有のＴＭＣパターンを特定することを特徴とする。

【００１３】この請求項３の発明によれば、外部環境モ
デルを形成する構成要素相互間の依存関係と、設計仕様
に係わる情報とを照合して、制御システムに固有のＴＭ
Ｃパターンを特定することとしたので、複雑な因果関係
のあるシステムの場合であっても、外部環境モデルの記
述に基づいて、固有のソフトウェア構造を反映したＴＭ
Ｃパターンを自動的に特定することができる。

【００１４】また、請求項４の発明に係るソフトウェア
開発支援装置は、前記設計仕様生成手段が、前記制御シ
ステムの設計仕様として付与される制御対象となる事物
の状態の指定を利用して、前記制御システムに固有のＴ
ＭＣパターンを特定することを特徴とする。

【００１５】この請求項４の発明によれば、制御システ
ムの設計仕様として付与される制御対象となる事物の状
態の指定を利用して、制御システムに固有のＴＭＣパタ
ーンを特定することとしたので、複雑な因果関係のある
システムの場合であっても、制御仕様に係わる情報か
ら、固有のソフトウェア構造を反映したＴＭＣパターン
を自動的に特定することができる。

【００１６】また、請求項５の発明に係るソフトウェア
開発支援方法は、センサーおよびアクチュエータなどの
デバイスと、これらを制御する制御ソフトウェアとから
なる制御システムのソフトウェア設計開発を支援するソ
フトウェア開発支援方法において、前記制御システムの
外界、ハードウェア構成および挙動を模擬する計算機上
の外部環境モデルと、該制御システムの設計仕様に係わ
る情報とをそれぞれ記憶する記憶工程と、前記外部環境
モデルおよび前記設計仕様に係わる情報に基づいて前記
制御ソフトウェアの設計仕様を生成する設計仕様生成工
程とを含んだことを特徴とする。

【００１７】この請求項５の発明によれば、制御システ
ムの外界、ハードウェア構成および挙動を模擬する計算
機上の外部環境モデルと、制御システムの設計仕様に係
わる情報とをそれぞれ記憶しておき、記憶した外部環境
モデルと設計仕様に係わる情報とに基づいて制御ソフト
ウェアの設計仕様を生成することとしたため、ハードウ
ェアの設計から直接得られるシミュレーションモデルを
利用して、ソフトウェアの設計を自動的におこない、も
ってソフトウェア開発効率の向上を図ることができる。

【００１８】また、請求項６の発明に係るソフトウェア
開発支援方法は、前記設計仕様生成工程が、制御対象を
指示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象要
素と、前記制御対象を目的に近づける役割を担う補正器
要素と、前記制御対象の状態を取得する役割を担うモニ
タ要素とからなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウ
ェアの構成要素を定義しインターフェース仕様を決定し
て、前記制御ソフトウェアの設計仕様を生成することを
特徴とする。

【００１９】この請求項６の発明によれば、制御対象を
指示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象要
素と、制御対象を目的に近づける役割を担う補正器要素
と、制御対象の状態を取得する役割を担うモニタ要素と
からなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウェアの構
成要素を定義しインターフェース仕様を決定して、制御
ソフトウェアの設計仕様を生成することとしたので、ソ
フトウェアの構造を単純化し、設計仕様の自動生成を一
層容易にすることができる。

【００２０】また、請求項７の発明に係るソフトウェア
開発支援方法は、前記設計仕様生成工程が、前記外部環
境モデルを形成する構成要素相互間の依存関係と、前記
設計仕様に係わる情報とを照合して、前記制御システム
に固有のＴＭＣパターンを特定することを特徴とする。

【００２１】この請求項７の発明によれば、外部環境モ
デルを形成する構成要素相互間の依存関係と、設計仕様
に係わる情報とを照合して、制御システムに固有のＴＭ
Ｃパターンを特定することとしたので、複雑な因果関係
のあるシステムの場合であっても、外部環境モデルの記
述に基づいて、固有のソフトウェア構造を反映したＴＭ
Ｃパターンを自動的に特定することができる。

【００２２】また、請求項８の発明に係るソフトウェア
開発支援方法は、前記設計仕様生成工程が、前記制御シ
ステムの設計仕様として付与される制御対象となる事物
の状態の指定を利用して、前記制御システムに固有のＴ
ＭＣパターンを特定することを特徴とする。

【００２３】この請求項８の発明によれば、制御システ
ムの設計仕様として付与される制御対象となる事物の状
態の指定を利用して、制御システムに固有のＴＭＣパタ
ーンを特定することとしたので、複雑な因果関係のある
システムの場合であっても、制御仕様に係わる情報か
ら、固有のソフトウェア構造を反映したＴＭＣパターン
を自動的に特定することができる。

【００２４】また、請求項９の発明に係る記録媒体は、
請求項５〜８のいずれか一つに記載された方法をコンピ
ュータに実行させるプログラムを記録したことで、その
プログラムを機械読み取り可能となり、これによって、
請求項５〜８のいずれか一つの動作をコンピュータによ
って実現することが可能である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明に係るソフトウェア開発支援装置、ソフトウェア開
発支援方法およびその方法をコンピュータに実行させる
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００２６】図１は、本実施の形態に係わるソフトウェ
ア開発支援装置の全体構成を示す機能ブロック図であ
る。同図に示すソフトウェア開発支援システムは、制御
システムの外界、ハードウェア構成および挙動を模擬す
る計算機上の外部環境モデルと、制御システムの設計仕
様に係わる情報とをそれぞれ記憶しておき、記憶した外
部環境モデルと設計仕様に係わる情報とに基づいて制御
ソフトウェアの設計仕様を自動生成するよう構成してい
る。

【００２７】具体的には、「制御とは、制御システムの
制御対象の状態を知り、その状態と目的とする状態との
差を認識して補正することである」点に着目し、（１）
制御対象を目的の状態（指示された状態）に維持・到達
する、（２）制御対象の実際の状態を取得する、（３）
制御対象を目的の状態に近づける、という３つの基本的
役割に基づいてソフトウェアの構成要素を定義しインタ
ーフェース仕様を決定して、制御ソフトウェアの設計仕
様を生成している。

【００２８】このため、制御システムの因果関係が複雑
なものとなった場合であっても、この３つの役割の組み
合わせ（以下「ＴＭＣパターン」と言う。）に基づい
て、制御ソフトウェアの設計仕様を自動生成することが
できる。なお、このＴＭＣパターンの詳細な説明につい
ては後述する。

【００２９】図１に示すように、このソフトウェア開発
支援装置は、外部環境保持データベース１０１と、因果
関係生成器１０２と、制御仕様情報データベース１０３
と、ＴＭＣパターン照合器１０４と、ＴＭＣパターン保
持データベース１０５と、ソフトウェア要素生成器１０
６と、ソフトウェア要素データベース１０７とからな
る。

【００３０】外部環境保持データベース１０１は、制御
システムの外界、ハードウェア構成および挙動をシミュ
レートした計算機上の外部環境モデルを保持するデータ
ベースであり、制御仕様情報データベース１０３は、制
御システムの設計仕様に係わる情報を保持するデータベ
ースである。

【００３１】因果関係生成器１０２は、外部環境保持デ
ータベース１０１に保持した外部環境モデルの構成要素
（コンポーネント）間の相互作用による因果関係を示す
ネットワークを生成する生成器である。

【００３２】ＴＭＣパターン照合器１０４は、因果関係
生成器１０２が生成した因果関係のネットワークと設計
仕様に係わる情報とを照合してＴＭＣパターンに対応づ
けられるコンポーネントを特定する処理部である。な
お、因果関係生成器１０２によって複雑な因果関係が生
成される場合には、複数のＴＭＣパターンが存在する。

【００３３】ＴＭＣパターン保持データベース１０５
は、ＴＭＣパターン照合器１０４が特定したＴＭＣパタ
ーンに対応づけられたコンポーネントを保持するデータ
ベースである。

【００３４】ソフトウェア要素生成器１０６は、ＴＭＣ
パターン照合器１０４によって外部環境モデルから見い
出されたコンポーネントと、該コンポーネントに対応す
るＴＭＣパターンの構成とに基づいてソフトウェアの構
成要素を定義し、インターフェース仕様を決定して、制
御ソフトウェアの設計仕様を導く処理部である。

【００３５】ソフトウェア要素データベース１０７は、
ソフトウェア要素生成器１０６によって定義されされた
ソフトウェアの構成要素を保持するデータベースであ
る。

【００３６】次に、図１に示す外部環境保持データベー
ス１０１に保持した外部環境モデルについて説明する。
図２は、図１に示す外部環境保持データベース１０１に
保持した外部環境モデルを説明するための図である。

【００３７】図２（ａ）に示す制御システムは、一般的
なクローズドループシステムであり、コントローラ２０
１は、ソフトウェアによりアクチュエータ２０２の動作
を制御するとともに、センサー２０３による検出結果の
変化を取得する。

【００３８】ここで、外部環境２０４は、アクチュエー
タ２０２の動作により影響を受け、センサー２０３にそ
の結果をフィードバックする内部環境２０５を取り巻く
外部の環境である。

【００３９】また、外部環境モデルとは、制御システム
をシミュレートするために計算機上に構築された外部環
境に係わるモデルであるため、この外部環境モデルをコ
ントローラ２０１内の制御ソフトウェアと結合すること
により、実機を模擬した挙動を生成することができる。

【００４０】なお、図１に示すソフトウェア開発支援装
置では、この外部環境モデルの記述を外部環境保持デー
タベース１０１に保持しておき、この外部環境モデルを
利用して制御システムのＴＭＣパターンを特定してい
る。

【００４１】図２（ｂ）は、外部環境モデルの一例を示
す図であり、同図に示すように、かかる外部環境モデル
は、実世界の対象物に対応するコンポーネントの集まり
と、コンポーネント間で相互作用を引き起こす現象に対
応するインフルエンス（Influence ）の集まりとで記述
される。

【００４２】具体的には、コントローラ２０１内部の制
御ソフトウェア２１１は、ヒーター２１２、センサー２
１３、モーター２１４、クラッチ２１５およびセンサー
２１６からなるデバイスのコンポーネントを制御し、こ
れらのコンポーネント間の相互作用によって、システム
外界に各現象すなわちインフルエンスが生ずる。なお、
システム外界のコンポーネント間の相互作用によって、
新たなインフルエンスがさらに生ずる。

【００４３】この外部環境モデルの時間的な変化は、あ
る現象（インフルエンス）がモデルのある状況下で所定
の前提条件を満たして発生すると、コンポーネント間で
時間的に連続した量を示すフロー（Flow）または瞬間的
な量を示すイベント（Event）の伝達が起こり、その結
果双方のコンポーネント内部の属性が更新されることを
意味する。

【００４４】次に、このコンポーネントを定義する概念
を示す属性および属性更新記述について説明する。コン
ポーネントには、固有の性質や特性を表現するための属
性名と属性値を複数定義することができ、この属性値の
変化がそのコンポーネントの挙動を表現することにな
る。

【００４５】また、属性更新記述とは、ある状態におい
てコンポーネントの属性値を時間経過にしたがって更新
するための処理の記述を意味する。そして、モデルが実
行されると、コンポーネントに対して何らかの情報量が
送られてくるため、コンポーネントでは、伝達量の情報
と自分自身の属性の情報に基づいて、刻々と自分自身の
属性値を更新させる属性更新記述を実行する。

【００４６】次に、図１に示す因果関係生成器１０２が
生成するコンポーネント間の依存関係について説明す
る。この因果関係生成器１０２は、まず最初にコンポー
ネント内での属性依存関係を調べる。

【００４７】各コンポーネントの属性更新処理では、フ
ローの入力により自分自身の属性の変化が記述されてい
るため、その処理に含まれる代入式の構造を構文解析す
ることにより、変数間の代入関係すなわち依存関係が得
られる。

【００４８】たとえば、変数間の代入関係が「ａ＝ｂ＋
ｃ」の場合には、変数ａは変数ｂおよび変数ｃに依存す
ることを示すこととなる。このため、各コンポーネント
ごとに属性更新処理の構文解析をおこない、フロー変数
と属性変数間の依存関係を示す属性依存関係表を作成す
る。

【００４９】図３は、図１に示す因果関係生成器１０２
が生成する属性依存関係表の一例を示す図である。なお
ここでは、ａ，ｂ，ｃの３つの属性を持ち、「ｃ＝
ｅ」、「ｂ＝ｃ＋ｄ」、「ａ＝ｂ＋ｄ」の属性更新記述
がなされた場合の属性依存関係表３００を示している。

【００５０】同図に示すように、「ｃ＝ｅ」すなわち属
性ｃが入力ｅと等しいという属性更新記述があれば、変
数ｃが変数ｅに依存することを示すべく、欄３０１を
『○』にする。

【００５１】また、「ｂ＝ｃ＋ｄ」すなわち属性ｂが属
性ｃと入力ｄの和と等しいという属性変更記述があれ
ば、変数ｂが変数ｃおよび変数ｄに依存することを示す
べく、欄３０２および欄３０３を『○』にする。

【００５２】さらに、「ａ＝ｂ＋ｄ」すなわち属性ａが
属性ｂと入力ｄの和と等しいという属性変更記述があれ
ば、変数ａが変数ｂおよび変数ｄに依存することを示す
べく、欄３０４および欄３０５を『○』にする。このよ
うに、属性変更記述を構文解析して依存関係を展開する
ことにより、属性依存関係表を得ることができる。

【００５３】次に、因果関係生成器１０２は、作成した
属性依存関係表とコンポーネント間のインタラクション
（Interaction ）の定義に基づいて、コンポーネント間
での属性の依存関係を求める。

【００５４】なお、外部環境モデルにおけるインタラク
ションの定義の仕方として、コンポーネントのインスタ
ンス（instance）間でインタラクションを定義する方法
と、コンポーネントのタイプ（type）間でインタラクシ
ョンを定義する方法とがあるため、ここではインスタン
スとタイプを区別して依存関係のネットワークを作るこ
ととする。

【００５５】図４は、図１に示す因果関係生成器１０２
が生成するコンポーネント間の依存関係の一例を示す図
である。なお、図中の矩形領域は、コンポーネントのタ
イプを示し、丸矩形領域は、コンポーネントのインスタ
ンスを示している。

【００５６】図４に示すように、このネットワークで
は、Ａ−コンポーネントのタイプが、Ｄ−コンポーネン
トのタイプおよびＣ−コンポーネントのインスタンスに
依存し、Ｂ−コンポーネントのタイプは、このＡ−コン
ポーネントのタイプおよびＣ−コンポーネントのインス
タンスに依存し、センサーＸのタイプが、このＢ−コン
ポーネントのタイプに依存する場合を示している。

【００５７】なお、Ｃ−コンポーネントのインスタンス
は、Ｅ−コンポーネントのインスタンスに依存し、この
Ｅ−コンポーネントのインスタンスは、アクチュエータ
Ａのインスタンスに依存する。

【００５８】また、センサーＹのタイプは、Ｄ−コンポ
ーネントのタイプに依存し、Ｄ−コンポーネントのタイ
プは、Ｆ−コンポーネントのインスタンスに依存し、Ｆ
−コンポーネントのインスタンスは、アクチュエータＢ
のインスタンスに依存する。

【００５９】このように、因果関係生成器１０２は、作
成した属性依存関係表とコンポーネント間のインスタン
スおよびタイプの定義に基づいて、コンポーネント間で
の属性の依存関係を求めている。

【００６０】次に、図１に示すＴＭＣパターン抽出部１
０４が抽出するＴＭＣパターンについて説明する。まず
最初に、このＴＭＣパターンは、制御対象要素（Targe
t）、補正器要素（Calibrator）およびモニタ要素（Mon
itor ）の３要素からなる。

【００６１】ここで、この制御対象要素とは、制御対象
を指示された状態に維持あるいは到達する要素であり、
補正器要素とは、制御対象を目的に近づける作用をおこ
なう要素であり、モニタ要素とは、制御対象あるいは関
連する対象の状態（測定値）を取得する要素である。

【００６２】本実施の形態では、かかる３つの要素を協
調して動作させ、主ＴＭＣパターンおよび副ＴＭＣパタ
ーンを抽出することにより、ある一つの対象の制御を実
現している。

【００６３】主ＴＭＣパターンとは、システムの制御仕
様の記述から指定される制御対象物に対応した外部環境
モデル中のコンポーネントをターゲットとして定義した
ＴＭＣパターンである。

【００６４】この場合のモニタ要素は、ターゲットの目
標状態を表現する属性から影響を受けるコンポーネント
を辿り、センサーに到達するまでの経路ごとに定義し、
また補正器要素は、ターゲットの目標状態を表現する属
性に対して影響を与えるコンポーネントを辿り、アクチ
ュエータに到達する経路ごとに付与する。

【００６５】一方、副ＴＭＣパターンとは、直接制御対
象を中に含まず、主ＴＭＣパターンの補正器要素がセン
サーとアクチュエータにより制御されるために現れるも
のである。

【００６６】かかるＴＭＣパターンの抽出は、コンポー
ネント間の依存関係に基づいてアクチュエータからセン
サーに向かう経路を全て生成して、ターゲットが出現し
ない経路ごとにＴＭＣパターンとして定義する。

【００６７】図５は、外部環境モデルにおけるコンポー
ネントの属性に基づく依存関係と、この外部環境モデル
から抽出したＴＭＣパターンの一例とを示す図である。
なお、同図に示す三角形はセンサーを示し、五角形はア
クチュエータを示し、丸はコンポーネントを示すことと
する。またここでは、コンポーネント５０１をターゲッ
トとすることとする。

【００６８】この場合には、同図（ａ）に示すように、
センサー５０６とアクチュエータ５０９および５１０の
経路が存在するため、１つのモニタ要素と２つの補正器
要素を定義する。また、アクチュエータ５０９〜コンポ
ーネント５０３〜センサー５０８の経路から副ＴＭＣパ
ターンが存在する。

【００６９】これらのことから、同図（ａ）に示す外部
環境モデルが存在する場合には、主ＴＭＣパターンおよ
び副ＴＭＣパターンを抽出して、同図（ｂ）に示すＴＭ
Ｃパターンを取得することができる。

【００７０】次に、図１に示すソフトウェア要素生成器
１０６が生成するソフトウェア要素について説明する。
図６は、図１に示すソフトウェア要素生成器１０６が生
成するソフトウェア要素の定義を説明するための図であ
る。

【００７１】ソフトウェア要素とは、たとえば関数、モ
ジュール、クラス、パッケージなどの実装の仕方がある
インターフェース（ＩＦ）を備えたソフトウェアの構成
要素であり、ＴＭＣパターン照合器１０４で抽出したＴ
ＭＣパターンから図６に示す要領でＴＭＣに対応するソ
フトウェア要素を定義する。

【００７２】なお、ここで言うインターフェースとは、
オブジェクト指向言語の概念であり、オブジェクトへの
抽象的な操作（実装コードを持たない）をひとまとめに
したものを言う。

【００７３】また、外部環境モデルに現れるセンサーや
アクチュエータのコンポーネントを論理デバイスとして
抽象化するためにそれぞれをクラスとして定義する。さ
らに、外部環境モデルから抽出されたＴＭＣパターンの
集まりから、各ソフトウェア要素をインターフェースフ
ェイズ継承したクラスの役割として定義する。

【００７４】具体的には、ターゲットに対応するソフト
ウェア要素としては、制御の開始を示す「activeContro
l() 」、制御の停止を意味する「deactivateControl()
」、目的状態を返す「getGoalState()」のいずれかの
インターフェースを備えるソフトウェア要素を定義す
る。

【００７５】また、補正器要素に対応するソフトウェア
要素としては、現在状態と目標状態を引数にとり、その
差を埋めるための作用をおこなう「doCalibration(Stat
e current#state, State goal#state)」のインターフェ
ースを備えるソフトウェア要素を生成する。

【００７６】さらに、モニタ要素に対応するソフトウェ
ア要素としては、現在の制御対象の状態を得る「getCur
rentState() 」のインターフェースを備えるソフトウェ
ア要素を生成する。

【００７７】次に、オブジェクト指向設計に基づく場合
の設計仕様の自動生成の一例について具体的に説明す
る。なお、ここではトナーの濃度制御のコンポーネント
間の因果関係からトナー濃度制御ソフトウェアのクラス
構成を求める場合を示すこととする。

【００７８】図７は、トナーの濃度制御のコンポーネン
ト間の因果関係からトナー濃度制御ソフトウェアのクラ
ス構成を求める具体例を示す図である。なお、制御仕様
は、モータの回転によりトナーを供給することにより、
トナーの濃度を一定値（たとえば７０〜８０％）に保つ
ことをその内容とするものとする。

【００７９】同図（ａ）に示すコンポーネント間の因果
関係を見ると、この制御システムは、モータドライバが
パルスを送ってモータを回転させ、この回転によってト
ナーボトルのトナーがトナーユニット内に流れ、これに
よる電位の変化を電圧センサーで検出するものであるこ
とが分かる。

【００８０】ここで、同図（ａ）に示すトナーをターゲ
ットとすると、ＴＭＣパターンが一つ見つかるため、こ
のＴＭＣパターンをオブジェクト指向設計におけるクラ
ス仕様に変換すると、同図（ｂ）に示すクラス構成を取
得できる。

【００８１】上述してきたように、本実施の形態では、
外部環境保持データベース１０１に制御システムの外部
環境モデルを記憶するとともに、制御仕様情報データベ
ース１０３に制御システムの設計仕様の情報を記憶して
おき、因果関係生成器１０２が外部環境モデルのコンポ
ーネント間の依存関係のネットワークを作り、ＴＭＣパ
ターン照合器１０４がＴＭＣパターンを抽出し、ソフト
ウェア要素生成器１０６がＴＭＣパターンを用いてソフ
トウェア構造の設計仕様を導出するよう構成したので、
ハードウェアの設計から直接得られるシミュレーション
モデルを利用して、ソフトウェアの設計を自動的におこ
ない、もってソフトウェア開発効率の向上を図ることが
できる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、制御システムの外界、ハードウェア構成および
挙動を模擬する計算機上の外部環境モデルと、制御シス
テムの設計仕様に係わる情報とをそれぞれ記憶してお
き、記憶した外部環境モデルと設計仕様に係わる情報と
に基づいて制御ソフトウェアの設計仕様を生成するよう
構成したので、ハードウェアの設計から直接得られるシ
ミュレーションモデルを利用して、ソフトウェアの設計
を自動的におこない、もってソフトウェア開発効率の向
上を図ることが可能なソフトウェア開発支援装置が得ら
れるという効果を奏する。

【００８３】また、請求項２の発明によれば、制御対象
を指示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象
要素と、制御対象を目的に近づける役割を担う補正器要
素と、制御対象の状態を取得する役割を担うモニタ要素
とからなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウェアの
構成要素を定義しインターフェース仕様を決定して、制
御ソフトウェアの設計仕様を生成するよう構成したの
で、ソフトウェアの構造を単純化し、設計仕様の自動生
成を一層容易にすることが可能なソフトウェア開発支援
装置が得られるという効果を奏する。

【００８４】また、請求項３の発明によれば、外部環境
モデルを形成する構成要素相互間の依存関係と、設計仕
様に係わる情報とを照合して、制御システムに固有のＴ
ＭＣパターンを特定するよう構成したしたので、複雑な
因果関係のあるシステムの場合であっても、外部環境モ
デルの記述に基づいて、固有のソフトウェア構造を反映
したＴＭＣパターンを自動的に特定することが可能なソ
フトウェア開発支援装置が得られるという効果を奏す
る。

【００８５】また、請求項４の発明によれば、制御シス
テムの設計仕様として付与される制御対象となる事物の
状態の指定を利用して、制御システムに固有のＴＭＣパ
ターンを特定するよう構成したので、複雑な因果関係の
あるシステムの場合であっても、制御仕様に係わる情報
から、固有のソフトウェア構造を反映したＴＭＣパター
ンを自動的に特定することが可能なソフトウェア開発支
援装置が得られるという効果を奏する。

【００８６】また、請求項５の発明によれば、制御シス
テムの外界、ハードウェア構成および挙動を模擬する計
算機上の外部環境モデルと、制御システムの設計仕様に
係わる情報とをそれぞれ記憶しておき、記憶した外部環
境モデルと設計仕様に係わる情報とに基づいて制御ソフ
トウェアの設計仕様を生成するよう構成したので、ハー
ドウェアの設計から直接得られるシミュレーションモデ
ルを利用して、ソフトウェアの設計を自動的におこな
い、もってソフトウェア開発効率の向上を図ることが可
能なソフトウェア開発支援方法が得られるという効果を
奏する。

【００８７】また、請求項６の発明によれば、制御対象
を指示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象
要素と、制御対象を目的に近づける役割を担う補正器要
素と、制御対象の状態を取得する役割を担うモニタ要素
とからなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウェアの
構成要素を定義しインターフェース仕様を決定して、制
御ソフトウェアの設計仕様を生成するよう構成したの
で、ソフトウェアの構造を単純化し、設計仕様の自動生
成を一層容易にすることが可能なソフトウェア開発支援
方法が得られるという効果を奏する。

【００８８】また、請求項７の発明によれば、外部環境
モデルを形成する構成要素相互間の依存関係と、設計仕
様に係わる情報とを照合して、制御システムに固有のＴ
ＭＣパターンを特定するよう構成したしたので、複雑な
因果関係のあるシステムの場合であっても、外部環境モ
デルの記述に基づいて、固有のソフトウェア構造を反映
したＴＭＣパターンを自動的に特定することが可能なソ
フトウェア開発支援方法が得られるという効果を奏す
る。

【００８９】また、請求項８の発明によれば、制御シス
テムの設計仕様として付与される制御対象となる事物の
状態の指定を利用して、制御システムに固有のＴＭＣパ
ターンを特定するよう構成したので、複雑な因果関係の
あるシステムの場合であっても、制御仕様に係わる情報
から、固有のソフトウェア構造を反映したＴＭＣパター
ンを自動的に特定することが可能なソフトウェア開発支
援方法が得られるという効果を奏する。

【００９０】また、請求項９の発明に係る記録媒体は、
請求項５〜８のいずれか一つに記載された方法をコンピ
ュータに実行させるプログラムを記録したことで、その
プログラムを機械読み取り可能となり、これによって、
請求項５〜８のいずれか一つの動作をコンピュータによ
って実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係わるソフトウェア開
発支援装置の全体構成を示す機能ブロック図である。

【図２】図１に示す外部環境保持データベースに保持し
た外部環境モデルを説明するための図である。

【図３】図１に示す因果関係生成器が生成する属性依存
関係表の一例を示す図である。

【図４】図１に示す因果関係生成器が生成するコンポー
ネント間の依存関係の一例を示す図である。

【図５】外部環境モデルにおけるコンポーネントの属性
に基づく依存関係と、この外部環境モデルから抽出した
ＴＭＣパターンの一例とを示す図である。

【図６】図１に示すソフトウェア要素生成器が生成する
ソフトウェア要素の定義を説明するための図である。

【図７】トナーの濃度制御のコンポーネント間の因果関
係からトナー濃度制御ソフトウェアのクラス構成を求め
る具体例を示す図である。

【符号の説明】

１０１ 外部環境保持データベース １０２ 因果関係生成器 １０３ 制御仕様情報データベース １０４ ＴＭＣパターン照合器 １０５ ＴＭＣパターン保持データベース １０６ ソフトウェア要素生成器 １０７ ソフトウェア要素データベース ２０１ コントローラ ２０２ アクチュエータ ２０３ センサー ２０４ 外部環境 ２０５ 内部環境 ２１１ 制御ソフトウェア ２１２ ヒーター ２１３，２１６ センサー ２１４ モーター ２１５ クラッチ ３００ 属性依存関係表 ５０１，５０２，５０３，５０４，５０５ コンポー
ネント ５０６，５０７，５０８ センサー ５０９，５１０ アクチュエータ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B076 DD02 DD04 EC07 5H215 AA13 BB10 CC05 CC09 CX01 CX06 GG04 GG09 HH03 9A001 BB03 BB04 DD01 DD02 FF03 HH21 HH32 JJ35 KK02 KK31 KK32 KK37 KK42

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサーおよびアクチュエータなどのデ
   バイスと、これらを制御する制御ソフトウェアとからな
   る制御システムのソフトウェア設計開発を支援するソフ
   トウェア開発支援装置において、 前記制御システムの外界、ハードウェア構成および挙動
   を模擬する計算機上の外部環境モデルを記憶する環境モ
   デル記憶手段と、 前記制御システムの設計仕様に係わる情報を記憶する設
   計仕様記憶手段と、 前記環境モデル記憶手段に記憶した外部環境モデルと、
   前記設計仕様記憶手段に記憶した設計仕様に係わる情報
   とに基づいて前記制御ソフトウェアの設計仕様を生成す
   る設計仕様生成手段と、 を備えたことを特徴とするソフトウェア開発支援装置。
2. 【請求項２】 前記設計仕様生成手段は、制御対象を指
   示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象要素
   と、前記制御対象を目的に近づける役割を担う補正器要
   素と、前記制御対象の状態を取得する役割を担うモニタ
   要素とからなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウェ
   アの構成要素を定義しインターフェース仕様を決定し
   て、前記制御ソフトウェアの設計仕様を生成することを
   特徴とする請求項１に記載のソフトウェア開発支援装
   置。
3. 【請求項３】 前記設計仕様生成手段は、前記外部環境
   モデルを形成する構成要素相互間の依存関係と、前記設
   計仕様に係わる情報とを照合して、前記制御システムに
   固有のＴＭＣパターンを特定することを特徴とする請求
   項２に記載のソフトウェア開発支援装置。
4. 【請求項４】 前記設計仕様生成手段は、前記制御シス
   テムの設計仕様として付与される制御対象となる事物の
   状態の指定を利用して、前記制御システムに固有のＴＭ
   Ｃパターンを特定することを特徴とする請求項３に記載
   のソフトウェア開発支援装置。
5. 【請求項５】 センサーおよびアクチュエータなどのデ
   バイスと、これらを制御する制御ソフトウェアとからな
   る制御システムのソフトウェア設計開発を支援するソフ
   トウェア開発支援方法において、 前記制御システムの外界、ハードウェア構成および挙動
   を模擬する計算機上の外部環境モデルと、該制御システ
   ムの設計仕様に係わる情報とをそれぞれ記憶する記憶工
   程と、 前記外部環境モデルおよび前記設計仕様に係わる情報に
   基づいて前記制御ソフトウェアの設計仕様を生成する設
   計仕様生成工程と、 を含んだことを特徴とするソフトウェア開発支援方法。
6. 【請求項６】 前記設計仕様生成工程は、制御対象を指
   示された状態に維持、到達する役割を担う制御対象要素
   と、前記制御対象を目的に近づける役割を担う補正器要
   素と、前記制御対象の状態を取得する役割を担うモニタ
   要素とからなるＴＭＣパターンに基づいて、ソフトウェ
   アの構成要素を定義しインターフェース仕様を決定し
   て、前記制御ソフトウェアの設計仕様を生成することを
   特徴とする請求項５に記載のソフトウェア開発支援方
   法。
7. 【請求項７】 前記設計仕様生成工程は、前記外部環境
   モデルを形成する構成要素相互間の依存関係と、前記設
   計仕様に係わる情報とを照合して、前記制御システムに
   固有のＴＭＣパターンを特定することを特徴とする請求
   項６に記載のソフトウェア開発支援方法。
8. 【請求項８】 前記設計仕様生成工程は、前記制御シス
   テムの設計仕様として付与される制御対象となる事物の
   状態の指定を利用して、前記制御システムに固有のＴＭ
   Ｃパターンを特定することを特徴とする請求項７に記載
   のソフトウェア開発支援装置。
9. 【請求項９】 前記請求項５〜８のいずれか一つに記載
   された方法をコンピュータに実行させるプログラムを記
   録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記
   録媒体。