JPH09325952A - オブジェクト指向仕様の実行検証装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大規模・複雑なソフトウェアシステムの仕様
作成作業を効率化し、品質を向上させる手段を提供す
る。 【解決手段】 状態遷移表を基にシステムの動作を定義
した抽象機械定義表と、抽象機械定義に対して変数値や
属性値を具体的に与えた具象機械を定義する具象機械定
義表と、具象機械に対してイベント入力や変数値設定を
行なうための事象値入力部と、抽象機械定義表と具象機
械定義表に基づいて次の瞬間のシステム状態を予測する
遷移状態予測部と、遷移状態予測部によって予測された
システムの状態値を保存する予測状態値保存部と、予測
状態値と具象機械定義表に記載されている状態値とを比
較する状態値比較部と、微分方程式計算部と、抽象機械
定義表に与えられた状態遷移表を解釈し状態遷移を行な
う状態遷移計算部と、システムの動作開始からの時刻を
計算する時間管理部と、実行結果表示部と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有限状態機械等の
状態遷移ベースの仕様記述を用いて、開発対象システム
の動作仕様を分析、定義し、この状態遷移定義情報に基
づいて仕様を解釈・実行することにより、仕様の正確性
を確認し、仕様記述に混在するエラー発見を支援するよ
うにしたオブジェクト指向仕様の実行検証装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図３８は、従来例における状態遷移に基
づくオブジェクト指向仕様の実行検証装置の構成を示す
図である。また、図３９は該実行検証装置における抽象
機械定義表を示す図である。次に、動作について図３
８、図３９に基づいて説明する。ユーザが抽象機械定義
入力部（１２０１）から入力した抽象機械定義表（１２
０２）は、図３９に示す形式を採る。この抽象機械定義
表の変数定義情報（１００２）の連続変数定義（１００
２１）から、この変数を利用する条件式を抽出し、注目
条件定義表（１２０８）を生成する。また、ユーザは抽
象機械定義表を基に具象機械定義表入力部（１２０３）
から具象機械の情報を入力する。この入力は、具象機械
定義部（１２０４）によって解釈され、具象機械定義表
（１２０５）として保存される。実行部（１２０６）
は、こうして入力・生成された抽象機械定義表、具象機
械定義表、及び注目条件定義表に基づいて状態遷移を実
行し、その実行結果を実行結果表示部（１２０７）に表
示する。仕様の実行に際しては、離散処理系実行部（１
２０６１）で事象に対応した状態遷移を実行し、連続時
間系処理実行部（１２０６２）で時間進行に伴うシステ
ムの連続的動作を実行する。これによって、システムの
分析・設計段階で得られるシステムの仕様（抽象機械定
義表と具象機械定義表）を基にシステムの動作を模擬す
る。このようにして、ユーザは仕様上の問題点を、シス
テムが実際に構築される以前に抽出、把握して修正して
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
オブジェクト指向仕様の実行・検証装置では、抽象状態
機械定義表に記述された連続変数と離散変数から注目条
件を抽出し、連続時間系処理実行部と離散時間系処理実
行部のいづれを用いて処理を実行するかを決定してい
た。しかしながら、仕様を作成する初期の段階で連続変
化する変数値と離散変化する変数値を予め決定して抽象
機械を定義するためには、個々の変数の利用方法までを
仕様作成の初期段階で決定しておく必要があり、ユーザ
にとってはこれらが確定するまでは仕様の実行・検証を
行なうことが出来ないという問題点があった。

【０００４】また、複数の具象機械が生成された場合、
これらの具象機械は同時に並行して動作する必要があ
る。この時、仕様記述の中で共通の変数を参照し、ある
いは更新する動作を記述しなければならない場合が発生
するが、このような並列動作に対する実行制御が考慮さ
れていなかった。このため、複数の具象機械間で共通の
変数を参照し、あるいは更新するような仕様を作成した
場合においては、これら具象機械間で値更新の副作用が
発生し、動作が不確定となる可能性があったにも拘わら
ずが、こうした不具合点を早期に抽出することが難しい
という問題点があった。

【０００５】さらに、抽象機械定義表中の各状態に対し
て、ある状態に存在する間、特定の処理を継続的に実行
するといったアクティビティの記述や、ある状態が活性
化した時に起動されるｅｎｔｅｒアクションや活性化し
た状態が非活性化した時に起動されるｅｘｉｔアクショ
ンの記述、さらには状態を階層的に記述することにより
共通の動作を抽象的な状態にまとめて記述しこれを実行
するといったことがいずれもできず、このためユーザが
抽象機械定義を与える際の作業効率が悪く、あるいは段
階的な状態遷移記述の詳細化作業が難しい、という問題
点があった。

【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、仕様定義を変数を意識すること
なく容易、且つ詳細に定義でき、しかも並列動作処理が
可能なオブジェクト指向仕様の実行検証装置を得ること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わるオブ
ジェクト指向仕様の実行検証装置は、状態遷移表を基に
システムの動作を定義した抽象機械定義表と、抽象機械
定義に対して変数値や属性値を具体的に与えた具象機械
を定義する具象機械定義表と、具象機械に対してイベン
ト入力や変数値設定を行なうための事象値入力部と、抽
象機械定義表と具象機械定義表に基づいて次の瞬間のシ
ステム状態を予測する遷移状態予測部と、遷移状態予測
部によって予測されたシステムの状態値を保存する予測
状態値保存部と、予測状態値と具象機械定義表に記載さ
れている状態値とを比較する状態値比較部と、各状態に
対して定義された微分方程式を解釈・実行する微分方程
式計算部と、抽象機械定義表に与えられた状態遷移表を
解釈し状態遷移を行なう状態遷移計算部と、システムの
動作開始からの時刻を計算する時間管理部と、実行結果
を表示する実行結果表示部と、を備えるようにしたもの
である。

【０００８】第２の発明に係わるオブジェクト指向仕様
の実行検証装置は、状態遷移表を基にシステムの動作を
定義した抽象機械定義表と、抽象機械定義に対して変数
値や属性値を具体的に与えた具象機械を定義する具象機
械定義表と、具象機械に対してイベント入力や変数値設
定を行なうための事象値入力部と、抽象機械定義表と具
象機械定義表に基づいて次の瞬間のシステムの状態を予
測する遷移状態予測部と、遷移状態予測部によって予測
されたシステムの状態値を保存する予測状態値保存部
と、予測状態値と具象機械定義表に記載されている状態
値とを比較する状態値比較部と、各状態に対して定義さ
れたアクティビティを解釈実行する時間進行計算部と、
抽象機械定義表に与えられた状態遷移表を解釈し状態遷
移を行なう状態遷移計算部と、システムの動作開始から
の時刻を計算する時間管理部と、遷移後のシステムの状
態を基にアクティビティの処理終了時刻を予測する状態
脱出時刻決定部と、上記状態脱出時刻決定部で予測され
た処理終了時刻を管理する状態脱出時刻データ部と、実
行結果を表示する実行結果表示部と、を備えるようにし
たものである。

【０００９】第３の発明は第２の発明におけるオブジェ
クト指向仕様の実行検証装置において、時間計算進行部
は各状態に対して定義されたアクティビティを実行時間
単位に分割して定義し、分割指定した時間相当分だけを
部分的に解釈実行するようにしたものである。

【００１０】第４の発明に係わるオブジェクト指向仕様
の実行検証装置は、階層化状態遷移表を基にシステムの
動作を定義した抽象機械定義表と、抽象機械定義に対し
て変数値や属性値を具体的に与えた具象機械を定義する
具象機械定義表と、具象機械に対してイベント入力や変
数値設定を行なうための事象値入力部と、抽象機械定義
表と具象機械定義表に基づいて次の瞬間のシステムの状
態を予測する遷移状態予測部と、遷移状態予測部によっ
て予測されたシステムの状態値を保存する予測状態値保
存部と、予測状態値と具象機械定義表に記載されている
状態値とを比較する状態値比較部と、各状態に対して定
義された微分方程式を解釈実行する微分方程式計算部
と、抽象機械定義表に与えられた状態遷移表から各状態
のｅｎｔｅｒアクションの実行順序を決定し、これを実
行するｅｘｉｔアクション列実行部と、抽象機械定義表
に与えられた状態遷移表を解釈し状態遷移を行なう状態
遷移計算部と、抽象機械定義表に与えられた状態遷移表
から各状態のｅｘｉｔアクションの実行順序を決定し、
これを実行するｅｎｔｅｒアクション列実行部と、シス
テムの動作開始からの時刻を計算する時間管理部と、実
行結果を表示する実行結果表示部と、を備えるようにし
たものである。

【００１１】第５の発明に係わるオブジェクト指向仕様
の実行検証装置は、階層化状態遷移表を基にシステムの
動作を定義した抽象機械定義表と、抽象機械定義に対し
て変数値や属性値を具体的に与えた具象機械を定義する
具象機械定義表と、具象機械に対してイベント入力や変
数値設定を行なうための事象値入力部と、抽象機械定義
表と具象機械定義表に基づいて次の瞬間のシステムの状
態を予測する遷移状態予測部と、遷移状態予測部によっ
て予測されたシステムの状態値を保存する予測状態値保
存部と、予測状態値と具象機械定義表中の状態値とを比
較する状態値比較部と、各状態に対して定義された微分
方程式を解釈実行する微分方程式計算部と、抽象機械定
義表に与えられた状態遷移表から各状態のｅｎｔｅｒア
クションの実行順序を決定しこれを実行するｅｘｉｔア
クション列実行部と、抽象機械定義表に与えられた状態
遷移表を解釈し状態遷移を行なう状態遷移計算部と、抽
象機械定義表に与えられた状態遷移表から各状態のｅｘ
ｉｔアクションの実行順序を決定し、これを実行するｅ
ｎｔｅｒアクション列実行部と、システムの動作開始か
らの時刻を計算する時間管理部と、１回の処理で更新さ
れる変数の変数名と変数値を記憶しておく更新変数値記
憶部と、更新変数値に基づいて同一変数の更新を同時に
複数箇所で行なっていないかを判定する更新変数値判定
部と、実行結果を表示する実行結果表示部と、を備える
ようにしたものである。

【００１２】第６の発明に係わるオブジェクト指向仕様
の実行検証装置は、ユーザが状態遷移表に基づいて抽象
機械を定義するための定義表入力部と、入力された抽象
機械定義を記憶する抽象機械定義表記憶部と、抽象機械
定義表の定義情報を基にアクティビティを検索する関数
検索部と、各々のアクティビティの定義情報からそのア
クティビティで更新される変数を抽出する変数抽出部
と、抽出された変数が連続変化量か否かを判定する変数
判定部と、抽出された変数が連続変化量である場合にオ
ブジェクト指向仕様の記述に不具合がある旨を警告する
警告表示部と、を備えるようにしたものである。

【００１３】第７の発明に係わるオブジェクト指向仕様
の実行検証装置は、ユーザが階層化された状態遷移表を
用いて抽象機械定義を入力するための定義表入力部と、
入力された抽象機械定義を記憶する抽出機械定義表記憶
部と、与えられた抽象機械定義表から状態の階層構造を
抽出する状態階層抽出部と、抽出機械定義表中の各状態
についてその下位状態に対して付与された処理予想時間
を計算し該結果が現在注目している状態の処理予想時間
を越えないかどうかを判定する処理予想時間算出部と、
算出された結果から下位状態の処理時間の合計が上位状
態の処理時間を越えた場合にその旨を警告する警告表示
部と、を備えるようにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．本発明の第１の実施形態について、図１
乃至図１０に基づいて説明する。図１は、第１の実施形
態におけるシステム構成を示す図である。図２は、図１
における抽象機械定義表（２１０３）の構成例を示す図
である。図２において、抽象機械定義表の変数の項目
（２００２）には、この抽象機械定義表で用いる変数が
定義されている。状態遷移の項目（２００３）では、行
に抽象機械の状態（２００３１）を、列には対応する具
象機械が受け取る事象（イベント）（２００３２）を与
える。ひとつの状態とひとつのイベントで指定される個
々のセルには、図３に示すように下記の形式でその事象
によって発火する状態遷移の動作を記述する。 ｛［条件式］｝遷移先状態｛／｛アクション列；｝アク
ション｝ ここで、｛｝で囲まれた部分の記述は省略可能な記述で
ある。遷移先状態の記述に「−」と書かれているセル
は、その状態と事象の組み合わせ状態遷移が起こらない
ことを示している。また、具象機械定義表（１２０５）
は図４に示す形式で与えられ、具象機械の現在の状態値
（１０２３）と現在の変数値（１２０４）を管理してい
る。また、図１において、事象・値入力部（２１０１）
はユーザが個々の具象機械が管理する変数値や具象機械
に対して送付する事象を入力する装置であり、遷移後状
態予測部（２１０２）は入力された事象／値と、抽象機
械定義表に示された状態遷移、及び具象機械定義表に記
述された個々の具象機械の状態や変数値から、次に発火
する状態遷移を検索し、その結果システム全体の状態が
どう変化するかを予測する。予測状態値（２１０４）は
遷移後状態予測部の結果を一時的に保存しておく記憶装
置であり、状態値比較部（２１０５）は予測状態値と現
在の具象機械定義表の状態を比較し活性化する状態遷移
があるかどうかを判定する。また、状態遷移計算部（２
１０６）は、状態遷移が発生する場合にその状態遷移に
伴うアクションを実行し、微分方程式計算部（２１０
７）は、状態遷移が発生しない場合にシステムの時刻情
報を更新した上で微分方程式を計算して単位時間後の具
象機械の変数値を算出する。さらに、時刻管理部（２１
０８）は具象機械が生成され実行が開始されてからの時
刻経過を記録管理している記憶装置であり、実行結果表
示部（１２０７）は実行の結果得られる新しい具象機械
の状態値、変数値を表示する部分である。

【００１５】次に、動作について図５乃至図１０のフロ
ーチャートに基づいて説明する。図５は、本実施形態に
おける動作を示すフローチャートである。事象処理（ス
テップ１５０４）は、入力がある毎に繰返し実行され
る。予測状態値作成処理（ステップ２５０１）の詳細が
図６に示すフローチャートであり、先ず最初に、各具象
機械の現在の状態と入力された事象、あるいは個々の具
象機械の属性値等を基に発火可能な状態遷移が存在する
か否かを検索する（ステップ２６０２）。発火可能状態
遷移があった場合には、この状態遷移が発生した後の状
態を予測状態値に登録する（ステップ２６０３）。次
に、予測状態値と現在の状態値を具象機械毎に比較する
（ステップ２５０２）が、その詳細動作を示したものが
図７のフローチャートである。最初に状態変化フラグを
初期化しておき（ステップ２７０１）、後は各具象機械
毎に状態変化が起きるか否かを、現在の具象機械の状態
値と予測状態値とを比較して判定し、状態変化が起きる
場合には状態変化フラグをセットする（ステップ２７０
４）。この結果を受けて、状態変化が起きる場合と起き
ない場合で、各々起動する処理部の設定を行う（ステッ
プ２５０３）。ここで、もし状態変化が起きる場合に
は、状態遷移実行処理（ステップ２５０４）を起動し、
一方、状態遷移が起きる可能性が無ければ、微分方程式
実行部を起動し、差分方程式計算処理（ステップ２５０
５）を起動する。さらに、状態遷移定義表の実行には、
状態遷移ではその処理に時間がかからないが、それ以外
の処理では時間を消費する、という仮定を置いているた
め、微分方程式実行部を起動した場合にはシステム全体
の動作時刻を進める処理（時間更新処理）（ステップ２
５０６）を実行する。最後に、この様にして得られた新
しい状態値、属性値を個々の具象機械の状態値、属性値
に反映し（ステップ２５０７）、またその実行結果を実
行結果表示部に表示し（ステップ２５０８）、１回の事
象処理を終了する（ステップ２５０９）。

【００１６】次に、状態遷移実行処理（ステップ２５０
４）の動作について、図８に示すフローチャートに基づ
いて説明する。状態遷移実行処理では、各具象機械に対
して（ステップ２８０１）発火可能状態遷移を抽出し
（ステップ２８０２）、その発火可能状態遷移に定義さ
れたアクションを逐一実行する（ステップ２８０４）。
一方、差分方程式計算処理の動作（ステップ２５０５）
の詳細を図９に示す。図において、差分方程式処理で
は、各具象機械に対して（ステップ２９０１）、その具
象機械の状態値として保存されている状態に微分方程式
が定義されている場合（ステップ２９０２）には、シス
テムの時刻の単位時間分の増加に見合った変数の変更
を、状態に登録されている微分方程式から計算し（ステ
ップ２９０３）、新しい変数値を具象機械の変数値とし
て登録する（ステップ２９０４）。また、時間更新処理
（ステップ２５０６）では、図１０に示すようにCALLさ
れる毎に現在のシステム時刻を単位時間分だけ増加させ
る（ステップ２９０６）。

【００１７】以上のように、本実施形態によれば、抽象
機械の定義の際に連続変化する変数と離散変化する変数
を区別する必要がなくなり、また与えられた仕様記述の
実行に際して、時間の変更による連続動作と事象の伝搬
による離散動作モードを自動的に切り替えながら実行す
ることが可能となる。これにより、仕様記述の実行・検
証にあたって変数の変化形態を特定しなくとも仕様の実
行検証が可能となり、状態遷移記述の不具合点を事前に
抽出することが出来るようになる。更に、連続変化量を
特殊な目的のために離散的に変更させることができるよ
うになるため、仕様記述の柔軟性を高めることが可能と
なる。

【００１８】実施の形態２．次に、本発明の第２の実施
形態について、図１１乃至図１８に基づいて説明する。
図１１は、本実施の形態におけるシステム構成を示す図
である。図１１における抽象機械定義表（２１０３）の
構成を示したものが図１２であり、各状態に滞在してい
る時間（３００３４）とその状態に滞在している間に継
続的に実行する処理（アクティビティ）（３００３５）
を定義するようにしたものである。また、図１３は状態
脱出時刻データ記憶部（３１１１）のデータ構成を示し
たものであり、具象機械（３００４）の現在の状態値
（３００５）が、どの時刻に終了するか（３００６）を
記録、保存するようになっている。状態遷移計算部（３
１０６）はその状態遷移の結果を新規状態値記憶部（３
１０９）に出力し、この出力に基づいて状態脱出時刻決
定部（３１１０）が状態脱出時刻データ（３１１１）を
生成する。

【００１９】次に、動作について説明する。図１４は、
本実施形態における動作のフローチャートを示す図であ
る。ステップ１５０４からステップ２５０３までは、実
施の形態１で説明したものと同様である。ここで、状態
遷移実行処理（ステップ３５０４）の詳細フローチャー
トを示したものが図１５であり、具象機械のアクション
処理（ステップ２８０３）を行なった後、この状態遷移
によって非活性化された状態が、状態脱出時刻データ記
憶部に登録されているか否かを検索し（ステップ３６０
１）、存在する場合にはこれを状態脱出時刻データから
削除する。また、新たに活性化した状態について、その
滞在時間が定義されていれば、現在のシステム時刻と滞
在時間からその状態を脱出する予定時刻を計算し、これ
を状態脱出時刻データに新たに登録する（ステップ３６
０２）。一方、時間更新処理（ステップ３５０５）の詳
細フローチャートを示したものが図１６であり、最初に
現在時刻を単位時間進めた後、具象機械の時間経過処理
（ステップ３７０１）を実行する。ここで、現在注目し
ている具象機械について、脱出予定時間に達した状態が
存在するか否かを判定する（ステップ３７０２）。もし
そのような状態が存在すれば、次にその状態にアクティ
ビティが定義されているか否かを判定（ステップ３７０
３）し、アクティビティが定義されていれば、そのアク
ティビティを実行する（ステップ３７０４）。最後に、
タイムアウトイベントを生成し（ステップ３７０５）、
これを値・事象入力部に入力する。

【００２０】以上のように、本実施形態によれば、抽象
機械定義表の状態に対して定義した滞在時間と、その状
態に設定したアクティビティを実行することができるよ
うにしたので、実世界でしばしば問題となる処理時間の
問題を仕様記述の要素として扱うことが可能となり、仕
様段階で処理時間が予測出来る場合には、その予測値を
反映した仕様の実行、及び結果の動作検証が可能とな
る。

【００２１】さらに、本実施形態において、アクティビ
ティの定義を図１７に示すようにいくつかの実行時間の
単位にわけて定義（４００２）し、各々の実行時間の単
位で関数定義を区切る（４００５）ことにより、滞在時
間の中でアクティビティを部分的に実行させて、その結
果変数値が変更されることを模擬する、というようにし
てもよい。この実施形態では、図１１中の具象機械定義
表（１２０５）は、図１８に示すように具象機械、状
態、活性時刻に加えて、現在実行中の実行セグメント
（４００９）を併せて記録することで、個々の具象機械
がどの実行セグメントまでを実行しているかを記録する
ようにする。これにより、複数の具象機械が、他の具象
機械の変数を参照しながら動作を決定する場合におい
て、動作状況をより的確に反映した形での仕様の実行及
び動作検証が可能となる。

【００２２】実施の形態３．次に、本発明の第３の実施
形態について、図１９乃至図２４に基づいて説明する。
図１９は、本実施形態におけるシステム構成を示す図で
ある。図２０は、図１９における抽象機械定義表（５１
０２）の構成を示したものであり、ここで、状態遷移定
義は、行に遷移基状態（５００３１）を、列に遷移先状
態（５００３２）を採る。遷移基状態、遷移先状態と
も、状態を階層的に定義可能であり、例えば、状態「停
車中」は、状態「走行動作」の下位状態であり、さらに
「電源入」状態の下位状態であることを示している。遷
移基状態と遷移先状態によって決定される個々のセル
（５００３６）には、次の形式で状態遷移の発生する条
件を表現している。 事象名｛［条件式］｝｛／｛アクション列；｝アクショ
ン｝ ここで、事象名は、ユーザ／システムが与えるイベント
（事象）の名称を、条件式はその状態遷移が発火する条
件式を表す。また、アクションはその状態遷移が発火さ
れた時に実行されるアクションを示しており、セルに
「−」が示された場合は、その状態遷移が発生しないこ
とを示している。また、各状態階層には、その階層毎に
初期状態が定義されており（５００３３）、上位の状態
が活性化し、下位の状態の活性化が指示されない場合は
既定値として、その下位状態群の中から初期状態のマー
クがある状態が自動的に選択される。また、各状態に対
して、その状態が活性化した時に実行される共通アクシ
ョン（ｅｎｔｅｒアクション）（５００３４）、及びそ
の状態が非活性化した時に実行される共通アクション
（ｅｘｉｔアクション）（５００３５）を各々定義する
ことが出来る。例えば、状態「減速中」が活性化した時
は、“加速度＝−α”という処理が自動的に行なわれ
（５００３７）、またこの「減速中」状態を抜ける場合
は“加速度＝０”という処理が自動的に行なわれる（５
００３８）。これらのアクションを実行するための機能
構成要素として、本実施形態では、非活性化した状態の
ｅｘｉｔアクションを一定の順序で実行するｅｘｉｔア
クション列実行部（５１０４）と、新たに活性化した状
態のｅｎｔｅｒアクションを一定の順序で実行するｅｎ
ｔｅｒアクション列実行部（５１０５）を新たに設けて
いる。さらに、この階層化状態遷移表では、状態「走行
動作」と状態「扉状態」の間が点線で仕切られている。
これは「走行動作」以下の状態遷移（状態「停止中」、
「加速中」、「進行中」、「減速中」の間の状態遷移）
と、「扉制御」以下の状態遷移（状態「開可」と「開不
可」の間の状態遷移）が並列に起きることを表してい
る。

【００２３】次に本実施形態における動作について、図
２１乃至図２４のフローチャートを用いて説明する。図
２１において、状態遷移実行処理（ステップ５５０４）
は、図２２のような処理手順で実行される。ここでは、
発火可能状態遷移を抽出した（ステップ２８０２）後、
まずｅｘｉｔアクション列実行部を起動し、ｅｘｉｔア
クション実行処理（ステップ５６０１）を実行する。次
に、状態遷移の各アクションを実行し（ステップ２８０
３〜ステップ２８０５）、最後にｅｎｔｅｒアクション
実行処理（ステップ５６０３）を起動する。ｅｘｉｔア
クション実行処理は、図２３のような手順で進められ
る。まず、遷移先状態が遷移基状態の祖先（上位）状態
にあたるかどうかを判定し（５７０１）、祖先状態にあ
たる場合には、この遷移先状態を一度脱出して再度この
状態に入る動作をすると捉える。このため、遷移基状態
から遷移先状態までの状態階層を脱出状態リストとして
作成する（ステップ５７０４）。一方、ステップ５７０
１の条件が成立しない場合は、共通の上位状態を検索し
（ステップ５７０２）、その状態のひとつ下の状態まで
の状態階層を脱出状態リストとして作成する（ステップ
５７０３）。

【００２４】こうして得られた脱出状態リストを辿りな
がら、まず並列分割された状態があるか否かを検索する
（ステップ５７０６）。もし、並列分割された状態があ
る場合には、この並列分割状態の下位状態のいづれかに
おいて現在活性化している状態がなければならない。ま
た、並列分割された状態の下位状態も、この状態遷移に
伴って全て非活性化されなければならない。このため、
現在活性化している状態の中から、この並列分割された
状態の下位状態を見つけ出し、ここからこの並列分割さ
れている状態までの状態階層を辿って脱出状態リストを
作成し（ステップ５７０９）、これをステップ５７０５
で着目している脱出状態リストに追加する（ステップ５
７１０）。こうして得られた脱出状態リストは、状態階
層を辿りながら状態を脱出する順序に従って並べられる
（下位の状態から上位の状態へと並べられる）ので、こ
の脱出状態リストの順序で、各々の状態のｅｘｉｔアク
ションを逐次実行する（ステップ５７１３）。

【００２５】状態遷移を起こした後は、今度は同様の手
続きで新たに活性化される状態のリストを生成する。こ
の場合、例えば図２０の「電源入」状態が活性化された
場合、その下位状態についてもその既定の初期状態を検
索し（ステップ５８０９）、その状態を活性化状態リス
トに追加する（ステップ５８１０）。この様にして出来
た活性化状態リストの順序に従って、各々の状態のｅｎ
ｔｅｒアクションを実行する（ステップ５８１３）。

【００２６】以上のように本実施形態によれば、階層化
された状態遷移表を用いた場合においても、状態遷移が
実行可能となると同時に、各状態のｅｎｔｅｒアクショ
ン、ｅｘｉｔアクションを与え、それらを正しい順序で
実行することが可能となる。これにより、ユーザがこれ
まで複数の状態遷移に個別に書いていた共通的な処理
が、遷移先状態、遷移基状態のｅｎｔｅｒアクション、
ｅｘｉｔアクションとして定義可能となり、仕様作成の
簡便化、あるいは記述箇所の集中による保守性の向上を
図ることができる。

【００２７】実施の形態４．次に、本発明の第４の実施
形態について、図２５乃至図３２に基づいて説明する。
図２５は、本実施形態におけるシステム構成を示す図で
ある。実施形態３の構成に加えて、更新変数値を一時的
に保存する更新変数値記憶部（６１０１）、及び更新変
数値の重複があるかどうかを判定して重複があれば警告
を表示する更新変数値判定部（６１０２）を備えてい
る。図２６は更新変数値６１０１の構成を示したもので
あり、具象機械名（６００１）、変数名（６００２）、
及びその変数に設定する新しい値（６００３）を記録す
る。また、図２５における微分方程式計算部（６１０
６）、ｅｘｉｔアクション列実行部（６１０３）、状態
遷移計算部（６１０４）、ｅｎｔｅｒアクション列実行
部（６１０５）は、各々更新された変数値を更新変数値
記憶部に保存する。

【００２８】次に動作について、図２７乃至図３１のフ
ローチャートに基づいて説明する。図２７は本実施形態
における動作のフローチャートを示している。状態遷移
実行処理（ステップ６５０２）の詳細手順を示したもの
が図２８のフローチャートであり、アクション処理の実
行（ステップ６６０２）において変数の更新を更新変数
値記憶部に保存する。また、差分方程式計算処理（ステ
ップ６５０３）の詳細手順を示したものが図２９のフロ
ーチャートであり、変数値の更新（ステップ６７０１）
において更新される変数値を一度更新変数値記憶部へ登
録する。また、ｅｘｉｔアクション実行部（ステップ６
６０１）、ｅｎｔｅｒアクション実行部（ステップ６６
０３）においても、各々図３０、図３１におけるアクシ
ョン実行処理（ステップ６８０１，ステップ６９０１）
内部で行なわれる変数値の更新結果は全て更新変数値記
憶部に登録される。状態遷移の実行や、差分方程式の計
算処理が終わった後、これらの更新変数値記憶部に保存
された変数値テーブルを参照し、この中に更新変数値の
重複があるか否かを確認する（ステップ６５０４）。更
新変数値の重複は、具象機械名とその変数名の組で検索
される。同じ具象機械の変数に異なる変数値が代入され
ていれば、その内容を警告として表示した（ステップ６
５０５）上で、状態値、変数値を更新する（ステップ６
５０６）。この更新変数値テーブルは、次の事象処理を
前に毎回初期化される（ステップ６５０１）。

【００２９】以上、本実施形態によれば、並行に動作す
る状態遷移の各々の内部で、異なるアクションが同じ変
数の値を更新するような事態があった場合にそれを検索
し、その結果を警告として表示するようにしたので、シ
ステム開発を行なう前に仕様の段階でどのような変数の
重複更新が行なわれているか、またどのような条件でこ
うした事象が発生するのかを発見し、修正することが可
能となる。

【００３０】尚、本実施形態では、実行時に変数値設定
の重複を検出する方法を示したが、例えば図３２のよう
な構成を採り、抽象機器定義表から定義されているアク
ション／アクティビティを抽出し、その中で利用されて
いる変数を全て抽出し、それらが代入式の左辺に現れる
箇所を同定することで、警告を表示するようにしてもよ
い。

【００３１】実施の形態５．次に、本発明の第５の実施
形態について、図３３乃至図３７に基づいて説明する。
図３３は、本実施形態におけるシステム構成を示す図で
ある。図３４は、本実施形態における抽象機械定義表
（８１０２）の具体例を示したもので、各状態に対して
処理時間（８００３４）とアクティビティ（８００３
５）を定義することが出来るようにしている。本システ
ム構成は、抽象機械定義表から状態階層を抽出する状態
階層抽出部（８１０３）と状態階層に従って処理予想時
間を算出し、下位の状態の処理予想時間が上位の状態の
処理予想時間を越えないかを判定する処理予想時間算出
部（８１０４）から成っている。

【００３２】次に本実施形態の動作について、図３５乃
至図３７のフローチャートに基づいて説明する。最初に
検知処理（ステップ８５０１）では、与えられた状態定
義表から状態階層を抽出する（ステップ８５０２）。ス
テップ８５０２の詳細手順を示したものが図３６のフロ
ーチャートであり、ここでは、現在着目している状態が
並列状態である場合は、その下位状態について状態階層
抽出処理を行ない、そうでなければ、現在注目している
状態を状態階層リストに追加する（ステップ８６０
４）。これをある末端の状態から始めて、全ての状態が
状態階層リストに含まれるようになるまで作成する。次
に、この状態リストを基にして処理予測時間検定処理
（ステップ８５０３）を起動する。ステップ８５０３の
詳細手順を示したものが図３７のフローチャートであ
り、ここでは、ステップ８５０２によって抽出された階
層状態リストについて、順次、次の手順で処理を進める
（ステップ８７０１）。まず、注目している状態が並列
状態の場合には、その下位の状態リストを対象に処理予
測時間検出処理を起動する（ステップ８５０３）。一
方、並列状態でなかった場合には、その下位階層の状態
の処理時間の合計を算出する（ステップ８７０３）。合
計を算出したら、その合計時間がその状態に割り当てら
れる処理時間を越えているかを判定する（ステップ８７
０４）。ここで、もし、下位階層の状態の処理時間の合
計値がその状態に割り当てた処理時間を越えていた場合
には、その旨を警告表示し、与えられた仕様記述に矛盾
があることを示す（ステップ８７０５）。

【００３３】以上、本実施形態によれば、各状態に定義
した処理時間の関係を、階層化状態遷移図の階層を辿っ
て、処理時間の矛盾が起きないかどうかを判定し、矛盾
がある場合には警告を発するようにしたので、実際のシ
ステムを動作させる前に、断片的な処理時間情報の組み
合わせからシステムの動作が滞り無く実行されているか
否かを確認することが可能となる。

【００３４】尚、本実施形態では、状態の滞在時間の矛
盾を実行前に検出する方法を示したが、実行時に脱出時
間を見て不具合点を検出するようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、抽象機
械定義表と具象機械定義表から次の状態遷移が発生した
場合の状態変化を予測し、一方状態変化が発生しない場
合はシステムの動作時間を進めて連続時間処理を実行す
るようにしたので、連続変数・離散変数の区別を与えず
とも具象機械表に定義される各々の具象機械を実行する
ことが可能となる。

【００３６】また、各状態に対して滞在時間と該状態に
設定した処理を一定時間で実行するアクティビティを定
義するようにしたので、処理時間を仕様記述要素として
扱うことができるようになり、システムの仕様設計時点
で該仕様の実行検証を行うことができる、という効果が
ある。

【００３７】また、各状態を定義するアクティビティを
実行時間単位に分割して部分的に実行できるようにした
ので、仕様の実行検証をより的確に行うことができる、
という効果がある。

【００３８】また、並行動作に基づいて複数の具象機械
が共通の変数を更新するような場合においても、値の更
新が的確に行なわれることを監視し、また並列動作する
各具象機械の動作を確実に模擬するようにしたので、仕
様作成の簡便化、および保守性の向上を図ることができ
る。

【００３９】また、並行動作する状態遷移内部において
異なったアクションが同一変数を更新するような場合
に、これを検索して警告するようにしたので、開発前段
階においても仕様の矛盾を早期に発見して対応できると
いう効果がある。

【００４０】さらに、階層化された状態遷移に対しても
アクティビティ処理の矛盾を検索するようにしたので、
システムの仕様を事前にきめ細かく模擬し検証すること
が可能となり、開発の効率化、および品質の向上を図る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態におけるシステム構
成を示す図である。

【図２】 本発明の第１の実施形態における抽象機械定
義表を示す図である。

【図３】 本発明の第１の実施形態における状態遷移の
記述形式を示す図である。

【図４】 本発明の第１の実施形態における具象機械定
義表を示す図である。

【図５】 本発明の第１の実施形態における動作を示す
フローチャートである。

【図６】 本発明の第１の実施形態における予測状態値
生成処理の動作を示すフローチャートである。

【図７】 本発明の第１の実施形態における予測状態値
と現在状態値との比較処理を示すフローチャートであ
る。

【図８】 本発明の第１の実施形態における状態遷移実
行処理を示すフローチャートである。

【図９】 本発明の第１の実施形態における差分方程式
計算処理を示すフローチャートである。

【図１０】 本発明の第１の実施形態における時間更新
処理を示すフローチャートである。

【図１１】 本発明の第２の実施形態におけるシステム
構成を示す図である。

【図１２】 本発明の第２の実施形態における抽象機械
定義表を示す図である。

【図１３】 本発明の第２の実施形態における状態脱出
時刻データの記述形式を示す図である。

【図１４】 本発明の第２の実施形態における動作を示
すフローチャートである。

【図１５】 本発明の第２の実施形態における状態遷移
実行処理を示すフローチャートである。

【図１６】 本発明の第２の実施形態における時間更新
処理を示すフローチャートである。

【図１７】 本発明の第２の実施形態におけるアクティ
ビティ定義を示す図である。

【図１８】 本発明の第２の実施形態における具象機械
定義表を示す図である。

【図１９】 本発明の第３の実施形態におけるシステム
構成を示す図である。

【図２０】 本発明の第３の実施形態における抽象機械
定義表を示す図である。

【図２１】 本発明の第３の実施形態における動作を示
すフローチャートである。

【図２２】 本発明の第３の実施形態における状態遷移
実行処理を示すフローチャートである。

【図２３】 本発明の第３の実施形態におけるｅｘｉｔ
アクション列実行処理を示すフローチャートである。

【図２４】 本発明の第３の実施形態におけるｅｎｔｅ
ｒアクション列実行処理を示すフローチャートである。

【図２５】 本発明の第４の実施形態におけるシステム
構成を示す図である。

【図２６】 本発明の第４の実施形態における更新変数
値の記録形式を示す図である。

【図２７】 本発明の第４の実施形態における動作を示
すフローチャートである。

【図２８】 本発明の第４の実施形態における状態遷移
実行処理を示すフローチャートである。

【図２９】 本発明の第４の実施形態における差分方程
式計算処理を示すフローチャートである。

【図３０】 本発明の第４の実施形態におけるｅｘｉｔ
アクション列実行処理を示すフローチャートである。

【図３１】 本発明の第４の実施形態におけるｅｎｔｅ
ｒアクション列実行処理を示すフローチャートである。

【図３２】 本発明の第４の実施形態における更新変数
の不整合検出部の構成を示す図である。

【図３３】 本発明の第５の実施形態におけるシステム
構成を示す図である。

【図３４】 本発明の第５の実施形態における抽象機械
定義表を示す図である。

【図３５】 本発明の第５の実施形態における動作を示
すフローチャートである。

【図３６】 本発明の第５の実施形態における状態階層
抽出処理を示すフローチャートである。

【図３７】 本発明の第５の実施形態における処理予測
時間検定処理を示すフローチャートである。

【図３８】 従来のオブジェクト指向仕様の実行検証装
置の構成を示す図である。

【図３９】 従来のオブジェクト指向仕様の実行検証装
置における抽象機械定義表を示す図である。

【符号の説明】 ２１０１ 事象値入力部、２１０２ 遷移後状態予測
部、２１０３ 抽象機械定義表、２１０４ 予測状態
値、２１０５ 状態値比較部、２１０６ 状態遷移計算
部、２１０７ 微分方程式計算部、２１０８ 時刻管理
部、１２０５ 具象機械定義表、１２０７ 実行結果表
示部、３１０６ 状態遷移計算部、３１０７時間進行制
御部、３１０９ 新規状態値、３１１０ 状態脱出時刻
決定部、３１１１ 状態脱出時刻データ、５１０２ 抽
象機械定義表、５１０３ 具象機械定義表、５１０４
exitアクション列実行部、５１０５ enterアクション
列実行部、６１０１ 更新変数値、６１０２ 更新変数
値判定部、６１０３ exitアクション列実行部、６１０
４ 状態遷移計算部、６１０５ enterアクション列実
行部、６１０６ 微分方程式計算部、７１０１ 定義表
入力部、７１０２ 関数検索部、７１０３ 変数抽出
部、７１０４ 変数判定部、７１０５ 警告表示部、８
１０１ 定義表入力部、８１０２ 抽象機械定義表、８
１０３ 状態階層抽出部、８１０４ 処理予想時間算出
部、８１０５ 警告表示部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 状態遷移表を基にシステムの動作を定義
   した抽象機械定義表と、 抽象機械定義に対して変数値や属性値を具体的に与えた
   具象機械を定義する具象機械定義表と、 具象機械に対してイベント入力や変数値設定を行なうた
   めの事象値入力部と、 抽象機械定義表と具象機械定義表に基づいて次の瞬間の
   システム状態を予測する遷移状態予測部と、 遷移状態予測部によって予測されたシステムの状態値を
   保存する予測状態値保存部と、 予測状態値と具象機械定義表に記載されている状態値と
   を比較する状態値比較部と、 各状態に対して定義された微分方程式を解釈・実行する
   微分方程式計算部と、抽象機械定義表に与えられた状態
   遷移表を解釈し状態遷移を行なう状態遷移計算部と、 システムの動作開始からの時刻を計算する時間管理部
   と、 実行結果を表示する実行結果表示部と、を備えるように
   したことを特徴とするオブジェクト指向仕様の実行検証
   装置。
2. 【請求項２】 状態遷移表を基にシステムの動作を定義
   した抽象機械定義表と、 抽象機械定義に対して変数値や属性値を具体的に与えた
   具象機械を定義する具象機械定義表と、 具象機械に対してイベント入力や変数値設定を行なうた
   めの事象値入力部と、 抽象機械定義表と具象機械定義表に基づいて次の瞬間の
   システムの状態を予測する遷移状態予測部と、 遷移状態予測部によって予測されたシステムの状態値を
   保存する予測状態値保存部と、 予測状態値と具象機械定義表に記載されている状態値と
   を比較する状態値比較部と、 各状態に対して定義されたアクティビティを解釈実行す
   る時間進行計算部と、 抽象機械定義表に与えられた状態遷移表を解釈し状態遷
   移を行なう状態遷移計算部と、 システムの動作開始からの時刻を計算する時間管理部
   と、 遷移後のシステムの状態を基にアクティビティの処理終
   了時刻を予測する状態脱出時刻決定部と、 上記状態脱出時刻決定部で予測された処理終了時刻を管
   理する状態脱出時刻データ部と、 実行結果を表示する実行結果表示部と、を備えるように
   したことを特徴とするオブジェクト指向仕様の実行検証
   装置。
3. 【請求項３】 上記時間計算進行部は各状態に対して定
   義されたアクティビティを実行時間単位に分割して定義
   し、分割指定した時間相当分だけを部分的に解釈実行す
   るようにしたことを特徴とする請求項２記載のオブジェ
   クト指向仕様の実行検証装置。
4. 【請求項４】 階層化状態遷移表を基にシステムの動作
   を定義した抽象機械定義表と、 抽象機械定義に対して変数値や属性値を具体的に与えた
   具象機械を定義する具象機械定義表と、 具象機械に対してイベント入力や変数値設定を行なうた
   めの事象値入力部と、 抽象機械定義表と具象機械定義表に基づいて次の瞬間の
   システムの状態を予測する遷移状態予測部と、 遷移状態予測部によって予測されたシステムの状態値を
   保存する予測状態値保存部と、 予測状態値と具象機械定義表に記載されている状態値と
   を比較する状態値比較部と、 各状態に対して定義された微分方程式を解釈実行する微
   分方程式計算部と、 抽象機械定義表に与えられた状態遷移表から各状態のｅ
   ｎｔｅｒアクションの実行順序を決定し、これを実行す
   るｅｘｉｔアクション列実行部と、 抽象機械定義表に与えられた状態遷移表を解釈し状態遷
   移を行なう状態遷移計算部と、 抽象機械定義表に与えられた状態遷移表から各状態のｅ
   ｘｉｔアクションの実行順序を決定し、これを実行する
   ｅｎｔｅｒアクション列実行部と、 システムの動作開始からの時刻を計算する時間管理部
   と、 実行結果を表示する実行結果表示部と、を備えるように
   したことを特徴とするオブジェクト指向仕様の実行検証
   装置。
5. 【請求項５】 階層化状態遷移表を基にシステムの動作
   を定義した抽象機械定義表と、 抽象機械定義に対して変数値や属性値を具体的に与えた
   具象機械を定義する具象機械定義表と、 具象機械に対してイベント入力や変数値設定を行なうた
   めの事象値入力部と、 抽象機械定義表と具象機械定義表に基づいて次の瞬間の
   システムの状態を予測する遷移状態予測部と、 遷移状態予測部によって予測されたシステムの状態値を
   保存する予測状態値保存部と、 予測状態値と具象機械定義表中の状態値とを比較する状
   態値比較部と、 各状態に対して定義された微分方程式を解釈実行する微
   分方程式計算部と、 抽象機械定義表に与えられた状態遷移表から各状態のｅ
   ｎｔｅｒアクションの実行順序を決定しこれを実行する
   ｅｘｉｔアクション列実行部と、 抽象機械定義表に与えられた状態遷移表を解釈し状態遷
   移を行なう状態遷移計算部と、 抽象機械定義表に与えられた状態遷移表から各状態のｅ
   ｘｉｔアクションの実行順序を決定し、これを実行する
   ｅｎｔｅｒアクション列実行部と、 システムの動作開始からの時刻を計算する時間管理部
   と、 １回の処理で更新される変数の変数名と変数値を記憶し
   ておく更新変数値記憶部と、 更新変数値に基づいて同一変数の更新を同時に複数箇所
   で行なっていないかどうかを判定する更新変数値判定部
   と、 実行結果を表示する実行結果表示部と、を備えるように
   したことを特徴とするオブジェクト指向仕様の実行検証
   装置。
6. 【請求項６】 状態遷移表に基づいて抽象機械を定義す
   るための定義表入力部と、 入力された抽象機械定義を記憶する抽象機械定義表記憶
   部と、 抽象機械定義表の定義情報を基にアクティビティを検索
   する関数検索部と、 各々のアクティビティの定義情報からそのアクティビテ
   ィで更新される変数を抽出する変数抽出部と、 抽出された変数が連続変化量か否かを判定する変数判定
   部と、 抽出された変数が連続変化量である場合にオブジェクト
   指向仕様の記述に不具合がある旨を警告する警告表示部
   と、を備えるようにしたことを特徴とするオブジェクト
   指向仕様の実行検証装置。
7. 【請求項７】 階層化された状態遷移表を用いて抽象機
   械定義を入力するための定義表入力部と、 入力された抽象機械定義を記憶する抽出機械定義表記憶
   部と、 与えられた抽象機械定義表から状態の階層構造を抽出す
   る状態階層抽出部と、 抽出機械定義表中の各状態についてその下位状態に対し
   て付与された処理予想時間を計算し該結果が現在注目し
   ている状態の処理予想時間を越えないかどうかを判定す
   る処理予想時間算出部と、 算出された結果から下位状態の処理時間の合計が上位状
   態の処理時間を越えた場合にその旨を警告する警告表示
   部と、 を備えるようにしたことを特徴とするオブジェクト指向
   仕様の実行検証装置。