[論文レビュー] A Rule-Based Change Impact Analysis Approach in Software Architecture for Requirements Changes

Arda Göknil, Ivan Kurtev+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 9, 2016

Software Engineering Research参考文献 54被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、要件関係、変更、およびR&A（要件およびアーキテクチャ）トレースの形式的意味論を用いて、要件の変更をソフトウェアアーキテクチャに伝播させるルールベースの変更影響分析手法を提示する。TRICツールを拡張することで、変更に影響を受ける可能性のあるアーキテクチャ要素の候補を特定し、誤検出の低減を実現した。これは産業界の事例研究で実証された。

ABSTRACT

Software systems usually operate in a dynamic context where their requirements change continuously and new requirements emerge frequently. A single requirement hardly exists in isolation: it is related to other requirements and to the software development artifacts that implement it. When a requirements change is introduced, the requirements engineer may have to manually analyze all requirements and architectural elements for a single change. This may result in neglecting the actual impact of a change. We aim at improving change impact analysis in software architecture for requirements changes by using formal semantics of requirements relations, requirements changes and traces between Requirements & Architecture. In our previous work we presented a technique for change impact analysis in requirements. The technique uses the formal semantics of requirements relations and changes. Its output is a set of candidate requirements for the impact with proposed changes and a propagation path in the requirements model. In this paper we present a complementary technique which propagates requirements changes to software architecture and finds out which architectural elements are impacted by these changes. The formalization of requirements relations, changes and traces between R&A is used to determine candidate architectural elements for the impact of requirements changes in the architecture. The tool support is an extension of our Tool for Requirements Inferencing and Consistency Checking (TRIC). Our approach helps in the elimination of some false positive impacts in change propagation. We illustrate our approach in an industrial example which shows that the formal semantics of requirements relations, changes and traces enables the identification of candidate architectural elements with the reduction of some false positive impacts.

研究の動機と目的

• 要件の進化に伴う手作業による誤りの多いソフトウェアアーキテクチャの変更影響分析の課題に対処すること。
• 要件関係および変更の形式的意味論を活用することで、変更伝播における誤検出の影響を低減すること。
• トレーサビリティとルールベースの推論を用いて、要件変更に影響を受けるアーキテクチャ要素の自動特定を可能にすること。
• TRICツールにアーキテクチャレベルの変更影響分析機能を拡張し、整合性と推論の向上を図ること。

提案手法

• 本手法は、要件関係、変更、およびR&Aトレースの形式的意味論を用いて、要件とアーキテクチャ要素間の依存関係をモデル化する。
• 事前に定義された意味的ルールに基づき、変更を要件からアーキテクチャに伝播するルールベースの推論エンジンを適用する。
• トレーサビリティリンクを通じて、特定の要件変更に影響を受ける可能性のあるアーキテクチャ要素の候補を同定する。
• TRICツールにアーキテクチャレベルの影響分析をサポートする機能を拡張し、整合性のチェックと推論を可能にする。
• 形式化された変更意味論を用いて、変更伝播経路をモデル化することで、トレーサビリティと正確性を確保する。
• 形式化された関係および変更意味論に対する候補の検証により、誤検出を低減する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 要件関係および変更の形式的意味論をどのように活用することで、ソフトウェアアーキテクチャにおける変更影響分析を改善できるか？
• RQ2 要件変更をアーキテクチャ要素に伝播させるために効果的なルールとトレーサビリティメカニズムは何か？
• RQ3 形式的モデリングにより、変更伝播における誤検出の影響をどのように低減できるか？
• RQ4 ルールベースのアプローチは、影響を受けるアーキテクチャコンポonentsの特定における正確性をどの程度向上させるか？
• RQ5 形式的意味論をアーキテクチャレベルの影響分析に統合することで、整合性と自動化はどの程度向上するか？

主な発見

• ルールベースのアプローチは、形式的意味論とトレーサビリティを用いて、要件変更に影響を受けるアーキテクチャ要素の候補を効果的に同定した。
• 形式化された関係および変更意味論に対する候補の検証により、変更伝播における誤検出の影響を低減した。
• TRICツールの拡張により、アーキテクチャレベルでの自動推論と整合性のチェックが可能になった。
• 産業界の事例研究により、本手法の実用性と正確性が、実世界のソフトウェアシステムにおいて実証された。
• 要件変更およびR&Aトレースの形式的モデリングにより、手作業手法と比較して、より正確で体系的な影響分析が可能になった。