フレームワークを用いた 情報システムの継続的開発に関する研究

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1 フレームワークを用いた 情報システムの継続的開発に関する研究
大阪大学　大学院情報科学研究科 コンピュータサイエンス専攻　井上研究室 湯浦 克彦

2 目 次 はじめに イベントトレース図に基づく要求仕様書からのファンクションポイント計測方法 （概要）
目　次 はじめに イベントトレース図に基づく要求仕様書からのファンクションポイント計測方法　（概要） 複雑度と機能量に基づくアプリケーションフレームワークの実験的評価 財務情報処理言語XBRLで記述された財務データの会計ユーザ向け処理方式 分析業務に関する知識を用いた財務分析支援方式　（概要） おわりに

3 1.1 自己紹介と研究の動機 自己紹介 本研究への動機
日立製作所の研究所において、オブジェクト指向言語・設計分野適用等の研究　（1980～95ごろ） 情報システム開発への研究成果適用とコンサルティング活動 （Java, XML, 企業アーキテクチャ、内部統制など） 現在、日立コンサルティング　テクニカルディレクター 本研究への動機 企業での開発プロダクト（下記）等に関わるソフトウェアエンジニアリング面での理論的探究 要求仕様視覚化ツールREQUARIO Java Web開発のための画面遷移フレームワーク 財務報告記述言語XBRL

4 1.2 研究の背景 情報システムの継続的開発 開発 保守 従来の 開発と保守 継続的開発 保守コストの増大 （開発の約３倍） 業務環境変化
1.2 研究の背景　情報システムの継続的開発 　 開発 　 　　保守　 　 従来の 開発と保守 保守コストの増大 （開発の約３倍） 業務環境変化 への早期対応 開発 開発 開発 開発 開発 継続的開発 基盤としての保守

5 1.3 研究の目標 フレームワークによる継続的開発
1.3 研究の目標　 フレームワークによる継続的開発 フレームワーク 情報システム 変化部分記述用クラス 変化部分プログラム オブジェクト クラス クラス 継続的開発 オブジェクト クラス群の利用手順 オブジェクト 固定部分プログラム 固定部分プログラム

6 1.4 研究の範囲と関連技術 フレームワーク 関連技術 実用化への技術課題 メトリクス 本論文の範囲 適用効果の計測 （第2章、第3章）
（ファンクションポイントなど） 本論文の範囲 適用効果の計測 （第2章、第3章） オブジェクト指向 （Java, XML,アプリケーション フレームワークなど） 業務分野への特化 -財務報告処理- （第4章、第5章） 利用者の分析・ 業務知識の適用 ビジネス標準・EA 再利用・標準化 反復型開発・ ITサービス管理 マネジメント技法

7 2.1 オブジェクト指向ソフトウェアに対する ファンクションポイント（FP）の計測
標準計測法（IFPUG法） 本方法 （イベントトレース図利用） 重み付けして個数をカウント 重み付けして個数をカウント オブジェクト指向 ソフトウェア 従来型ソフトウェア データファイル クラス データファイル データファイル クラス 属性群（データ） トランザクション （手続き） トランザクション （手続き） トランザクション （手続き） メソッド （手続き） メソッド （手続き）

8 2.2 拡張されたイベントトレース図情報に基づく トランザクションFP計測の精緻化
要求仕様視覚化ツールREQUARIOにおけるデータ処理情報を利用（UML標準記法であるイベントトレース図の拡張となる） 計測ツールを試作．熟練者による計測との誤差は20%に収まった． 要求仕様視覚化ツールREQUARIO イベントトレース図 購買担当 購入要求DB 購入要求 情報格納 品名・数量 等を更新 データ処理情報 拡張

9 A市向け「年金世帯資格照会」 または B市向け「年金個人資格照会」
3.1 従来方式による類似プログラムの作成 A市向け「年金個人資格照会」 A1: メインプログラム （画面制御とDB管理） A11: データ問合せ A12: 結果表示 A13: データ更新指定 モジュール単位での 複製と編集 B1: メインプログラム （画面制御とDB管理） B11: データ問合せ B12: 結果表示 B13: データ更新指定 A市向け「年金世帯資格照会」　または　B市向け「年金個人資格照会」

10 3.2 フレームワークに基づく類似プログラムの作成
F1: フレームワーク 固定部（画面制御・DB管理） データ 問合せ 結果 表示 データ 更新指定 変形定義用 クラス群 クラス群 の利用 A市「個人」 変形定義 A市「世帯」 変形定義 B市「個人」 変形定義 A市「個人」 A市「世帯」 B市「個人」 固定部 固定部 固定部 A個 問合 A個 表示 A個 指定 A世 問合 A世 表示 A世 指定 B個 問合 B個 表示 B個 指定

11 3.3 画面遷移フレームワークの概要 典型的な業務処理パターンにおける画面遷移とEJBコンポーネントの実行順序制御と，個別処理指定機能をフレームワーク化 アプリケーションサーバ Web ブラウザ JSP Servlet フレームワーク 固定部 （画面遷移制御） EJBコンポーネント プロセスEJB エンティティEJB RDB フレームワーク変化部　（画面遷移定義） 問合・表示パターン 更新パターン DB検索処理 選択画面 DB検索処理 更新画面 DB更新処理 確認画面 個別処理指定

12 3.4 ケーススタディ1：業務機能を個別に開発 Ci Pi FW フレームワークを Fi 用いて開発 FW: フレームワーク
固定部 フレームワークを 用いて開発 Fi 変化部 FW: フレームワーク 機能 Fi の指定 (i = a,b,c,d) Pi フレームワーク なしで開発 （混在） 機能a: 個人資格照会 機能b: 世帯資格照会 機能c: 賦課状況照会 機能d: 転入資格異動

13 3.5 ケーススタディ2: 業務機能を追加型で開発 Ca Ca＋b Pa Pa＋b FW FW フレームワークを 用いて開発
固定部 FW 固定部 フレームワークを 用いて開発 Fa 変化部 Fa 変化部 Fb 変化部 FW: フレームワーク 機能 Fa の指定 機能 Fb の指定 機能 Fc の指定 Pa Pa＋b フレームワーク なしで開発 （混在） （混在） （混在）

14 3.6 メトリクス 機能量のメトリクス OOFP（Object-Oriented FP）
Caldieraらにより提案（1998）． オブジェクト指向開発・保守の「能率の高さ」を計測する指標 単純な重み付けによる計測が可能 データFP　外部クラス／内部クラスの個数 トランザクションFP　メソッドの個数、データの参照個数 複雑度のメトリクス　C&K（Chidamber & Kemerer） ChidamberとKemererにより提案（1994）． オブジェクト指向開発・保守の「難しさの程度」を計測する指標

15 3.7 C&K 6種のメトリクス クラス LCOM DIT クラス クラス RFC CBO 属性 属性 メソッド メソッド NOM* クラス
Lack of Cohesion Methods 凝集度の欠如 （同一の属性を参照していないメソッド対の数－ 参照している対の数） DIT Depth Of Inheritance Tree 継承木の深さ クラス クラス クラス RFC Response For a Class 呼び出される メソッドの数 CBO Coupling Between Object classes クラス間の結合 （他クラスの呼出し数） 属性 属性 メソッド　　　　　　 メソッド　　　　　　 NOM* Numbers Of Methods Per a class メソッドの数 メソッド呼出し クラス クラス NOC Numbers Of Children 子クラスの数 クラス クラス 継承関係 呼出関係 内部 継承 結合/凝集 *) 元はWMC:Weighted Methods per Class（重み付きメソッド数）

16 3.8 個別開発時のメトリクス値とその分析 OOFPは，フレームワークの利用により低減した.
3.8　個別開発時のメトリクス値とその分析 OOFPは，フレームワークの利用により低減した. フレームワークのOOFPは1298であり，3-4機能の開発で回収できる． C&Kメトリクスは，フレームワーク利用により増加.ただし下記により問題は少ない． 呼び出すメソッドはすべて固定部のメソッドであり信頼性が高い．（RFC, CBO） 定義されたメソッドの45%は1-2行のset/getメソッドである．（NOM, LCOM） NASAでの推奨値(RFC<100, NOM<40)*の範囲には収まっている． *) L. Rosenberg: “Applying and Interpreting Object Oriented Metrics”, Sixth International Symposium on Software Metrics, Measurement for Object-Oriented Software Projects Workshop (1999). OOFP CBO RFC NOM LCOM* Ca 176 3.8 14.4 7.4 21.4 (5.0) Cb 180 5.8 18.2 7.6 23.2 (5.0) Cc 418 5.4 33.1 8.1 28.7 (7.8) Cd 252 4.1 17.8 8.4 13.8 (5.4) Pa 526 2.1 3.3 2.1 (1.5) Pb 2.3 5.9 Pc 671 3.0 3.4 2.0 (1.5) Pd 672 2.4 8.6 4.3 15.7 (14.0) DIT,NOCは すべて0 （継承なし） *) 括弧内は set/get 除外の場合

17 3.9 連続開発時のメトリクス値とその分析 フレームワークを用いないと，追加されるたびにOOFPが急増する．
3.9　連続開発時のメトリクス値とその分析 フレームワークを用いないと，追加されるたびにOOFPが急増する． フレームワークを用いても，機能c追加以降にはOOFPやRFCが増加． 理想的には，CcとCa+b+c，CdとCa+b+c+dは同じ値となるはず． 機能cはこのフレームワークとあまり整合していない状況だったので，結果的に固定部と想定していた部分にも手が入ってしまった．（フレームワークをもっと成熟させる必要がある．） OOFP CBO RFC NOM LCOM Ca 176 　　　　 3.8 14.4 7.4 21.4 Ca+b (Cb) 251 (180) 5.0 16.7 7.6 20.1 Ca+b+c (Cc) 576 (418) 5.9 30.1 8.3 28.6 Ca+b+c+d (Cd) 743 (252) 5.8 28.3 7.9 25.6 Pa 526　 　　　 2.1 3.3 Pa+b (Pb) 615 (526) 2.8 6.9 2.0 Pa+b+c (Pc) 849 (671) 3.7 8.6 1.8 Pa+b+c+d (Pd) (672) 4.0 10.5 3.9 10.0

18 4.1 業務特化フレームワークの対象業務 財務報告とXBRL
企業における4半期毎の公式会計報告であり，投資判断に用いられる． XBRL Extensible Business Reporting Language 財務報告データ（勘定項目）記述の国際標準化言語．2000年に制定． 株式会社○○○　　貸借対照表　　　　　　　　(単位:百万円) 項目 金額 ＜資産の部＞ 8,592,822 ＜負債の部＞ 6,439,500 流動資産 3,620,881 流動負債 3,090,821 　現預金及び有価証券 1,487,544 　買掛債務 765,041 　売掛債権 919,468 　社債及び短期借入金 550,000 　商品・製品 140,516 　その他 1,775,780 505,277 固定負債 3,348,679 固定資産 4,971,941 　社債及び長期借入金 2,000,600 　有形固定資産 1,269,042 1,348,079 　無形固定資産 1,242,883 ＜資本の部＞ 2,153,322 　投資その他の資産 2,460,016 資本金 397,049 資本剰余金 416,970 利益剰余金 1,737,602 その他 △398,299 資産合計 負債及び資本合計 P21,P23 の例で 使用

19 4.2 XBRLの目的 財務情報サプライチェーン XBRLによる 財務情報サプライチェーン 金融庁、証券取引所、日銀、国税庁、中小企業庁
（監査支援ツール） XBRLによる 財務情報サプライチェーン 監査法人 公共／監督機関 情報 公開 会計監査 機関受付 機関分析 取引 勘定仕訳 財務開示 融資受付 経営管理 連結会計 情報配信 信用分析 投資 企業/事業体 情報サービス 金融 （有価証券報告書ツール、 納税支援ツール） 経済新聞、 企業情報機関 銀行、保険会社、 信用保証協会

20 4.3 XBRL文書の構成 – XML最新技術の導入
項目の関係を定義 リンクベース 親子関係 計算式 表示順 表示名称 参考文献 リンクベース リンクベース リンクベース リンクベース XLink タクソノミ 項目のタグ名 (語彙)を定義 XML Schema インスタンス 項目の値を定義 DOM (Document Object Model) XML (Extensible Markup Language)

21 4.4 従来のデータモデル ー構文の異なる3種の文書と多数のノードを含む－
項目 要素 インスタンス文書 タクソノミ 文書 リンクベース 文書 Assets nuC属性 はc1 資産 NNM Assets 金額型 Assets #COMMENT nuC属性 はc1 流動 資産 CurrentAssets 金額型 NNM CurrentAssets CurrentAssets FixedAssets 金額型 固定 資産 FixedAssets nuC属性 はc1 FixedAssets NNM group Liabilities Equity Liabilities Equity 金額型 nuC属性 はc1 Liabilities Equity NNM 負債 資本 Liabilities Liabilities DOMツリー Liabilities 金額型 nuC属性 はc1 NNM Equity Equity 負債 Equity 金額型 #COMMENT nuC属性 はc1 NNM 資本 nuC (id=“c1”) 数値コンテキスト ＮＮＭ：NamedNodeMap, nuC: numericContext

22 Simple Data Model for XBRL Documents
4.5 従来の問題点とSDXモデルの提案 項目データとXML関連の技術要素が混在し、わかりにくい 技術知識の乏しい会計業務担当者がデータ処理を記述 ノードが多く、走査のプログラミング記述が増える 項目要素アーク （項目要素間の関係を表す辺） 項目要素ノード （項目要素を表す頂点） 属性アーク 項目要素中心のデータ構造に よるフレームワークを提供 SDX　（右図） Simple Data Model for XBRL Documents 属性ノード 属性アーク

23 4.6 SDXモデルによる財務データ表現とその効果
インスタンス文書におけるノード数を削減 （２２ → ８） 値、データ型などを同一ノード内で参照可能とする Assets　　データ型: 金額型 値： 　nuC属性: c1 CurrentAssets　データ型: 金額型 値： 　 nuC属性: c1 FixedAssets　　データ型: 金額型 値： 　 nuC属性: c1 group 子要素（親要素）をアーク一本で参照可能とする LiabilitiesEquity　　データ型: 金額型 値： 　 nuC属性: c1 Liabilities　　データ型: 金額型 値： 　 nuC属性: c1 典型的な処理では タクソノミ文書、リンクベースの参照を不要とする Equity　　データ型: 金額型 値： 　 nuC属性: c1 nuC (id=“c1”) 数値コンテキストの値 項目要素ノード 凡例 項目要素アーク 属性ノード 属性アーク

24 4.7 SDX実現のアーキテクチャ データバイディング方式と専用言語方式を実装
LMX: A Tiny Language for Manipulating XBRL Documents 既存プログラミング言語（例 Javascript, Java） 専用言語 （例 LMX） 従来の データ処理記述 SDX データ処理記述 SDX データ処理記述 SDXデータ SDXデータ データバインディング ライブラリ 変換ライブラリ DOMデータ　＋　タクソノミ／リンクベース・プロトコル DOMプロセッサ XBRL文書データ（インスタンス、タクソノミ、リンクベース）

25 4.8 SDXデータ処理記述の例 Javascript上での SDXデータ処理記述 タクソノミ文書 リンクベース文書 インスタンス文書
1 <schema 　……　　> 2 <element id="assets“ name="Assets" type="xbrli:monetaryItemType"/> 4 <element id=“currentassets“ name=“CurrentAssets“ type="xbrli:monetaryItemType"/> 6 …… 7 </schema> Javascript上での SDXデータ処理記述 リンクベース文書 1 // ルート要素の子を取得 2 nodes = balanceSheet.children; 3 4 // 子ノード の数だけループ 5 for (i=0; i<length(nodes); i++) { 6 // 処理対象の項目要素ならば 7 if (nodes[i].type == MONETARY) {  nodes[i].value *= 1000; 9 // 値を1000倍に更新する 10 } 11 } 1 <linkbase …… > 2 <definitionLink xlink:type=“extended”> 3 <loc xlink:type=“locator” xlink:href=“bs.xsd#Assets” 4 xlink:label=“AssetsLocator”/> 5 <loc xlink:type=“locator” xlink:href=“bs.xsd#CurrentAssets” 6 xlink:label=“CurrentAssetsLocator”/> 7 <definitionArc xlink:type=“arc” 8 xlink:from=“AssetsLocator” xlink:to=“CurrentAssetsLocator” 8 xlink:arcrole=“ 10 <definitionArc xlink:type=“arc” xlink:from=“CurrentAssetsLocator” xlink:to=“AssetsLocator” xlink:arcrole=“ …… 14 </definitionLink> 15 </linkbase> インスタンス文書 「すべての項目の値を1000倍にする」 　ことを記述 1 <xbrli:group…… > 2 <Assets nuC="c1"> </Assets> 3 <CurrentAssets nuC="c1"> </CurrentAssets> 4　　…… 5 </xbrli:group>

26 5.1 利用者環境へのフレームワークの応用 専門技術者 業務担当者 一般利用者 一般利用者向け フレームワーク 分析業務知識
「自己資本比率」の言葉なら知っているが、どう使うのだろうか？ 専門技術者 業務担当者 一般利用者 DOMの構造は、、 XＬinkの機能は、、 製造業と卸売業とでは○%くらい基準が違う。 この指標が良好でも別の指標Bをチェックしたほうがいい。 一般利用者向け フレームワーク 分析業務知識 技術知識 一層わかりやすく 業務担当者向けフレークワーク（SDXライブラリなど） 専門技術者向けフレームワーク （DOMプロセッサなど） XBRL文書データ （インスタンス、タクソノミ、リンクベース）

27 5.2 一般利用者向けフレームワークの例 財務分析支援ツール FIAT
FIAT A Financial Analysis Assistance Tool 開始 財務分析に関する知識 業種と視点の確認 指標名 自己資本比率 計算式 ＜資本の部＞÷＜資産の部＞ 指標の計算 真ならば、安全性が高い 偽ならば、安全でない 説明文 指標値の判定 IT製造業・取引視点　　30% IT製造業・融資視点　　40% 卸売業・取引視点　　 20% 判定基準 関連する指標の選択 真ならば、特別利益比率 偽ならば、売上高営業利益率 関連指標 総合判定 知識入力機能 知識利用対話機能 終了 XBRL + SDXデータバインディング・ライブラリ

28 6.1 まとめ フレームワークを用いた情報システムの継続的開発に関して、２つの観点から研究を進めた．
効果計測の観点から，ファンクションポイント法のオブジェクト指向向け改良法の提案（第2章）と，主流の計測法によるフレームワーク導入効果の計測・分析（第３章）を行ない，下記を定量的に示した． フレームワークは機能量縮小の効果が大きい ただし，開発内容との整合性がなければ十分な効果をあげられない 業務分野への特化の観点から，XBRL財務データ処理を例として，業務担当者向けのフレームワーク（第４章）と，一般利用者向けのフレームワーク（第５章）を開発し，下記機能の有効性と実現性を示した． 業務担当者向けには，XML関連新技術の隠蔽機能 一般利用者向けには，専門家の業務知識の参照機能

29 6.2 今後の研究方針 情報システムの品質計測法に関する研究の展開 他分野での業務特化フレームワークの構築
技術効果だけではなく，業務改善効果や顧客貢献効果に関する計測への発展 他分野での業務特化フレームワークの構築 XMLビジネス標準の標準化推進を含めた構築方法論 フレームワークを提案・開発する技術者の育成 オブジェクト設計技術およびビジネス知識の構造化の両面に優れた技術者を育成するためのカリキュラム