[論文レビュー] Model-driven Engineering of Safety and Security Systems: A Systematic Mapping Study

Atif Mashkoor, Alexander Egyed+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 17, 2020

Safety Systems Engineering in Autonomy参考文献 111被引用数 5

ひとこと要約

本系統的マッピング研究では、1992年から2018年までの95件の出版物を分析し、安全・セキュリティシステムのモデル駆動開発（MDE）について、主な手法、開発段階、応用分野を特定した。MDEは要件定義および設計のモデリングを効果的に支援するが、コード生成およびテストのための成熟したツールリングが不足しており、今後の研究において形式的表記法とリスク分析の統合を強化する必要があることが示された。

ABSTRACT

This paper presents a systematic mapping study on the model-driven engineering of safety and security concerns in systems. Integrated modeling and development of both safety and security concerns is an emerging field of research. Our mapping study provides an overview of the current state-of-the-art in this field. Through a rigorous and systematic process, this study carefully selected 95 publications out of 17,927 relevant papers published between 1992 and 2018. This paper then proposes and answers several relevant research questions about frequently used methods, development stages where these concerns are typically investigated in, or application domains. Additionally, we identify the community's preference for publication venues and trends.

研究の動機と目的

• 安全およびセキュリティシステムのモデル駆動開発（MDE）分野における現状の最先端技術を包括的に概説すること。
• 安全およびセキュリティの懸念がMDEで取り扱われる際に、頻繁に使用される手法、ツール、開発段階を特定すること。
• MDE手法が安全およびセキュリティの観点から評価された主な応用分野を特定すること。
• この分野における出版動向および研究コミュニティの研究会議・出版物の好みを分析すること。
• 特にコード生成、テスト、形式的手法とリスク分析の統合に関するギャップと今後の研究方向性を特定すること。

提案手法

• ACM、IEEE、Springer、Web of Scienceの4つの主要なデジタル図書館を対象に、系統的な文献検索を実施した。
• 検索語の明確化と関連性の確保のため、PICO（母集団、介入、比較、結果）基準を適用した。
• Zoteroおよびスプレッドシートを用いて、初期の17,927件の結果を95件の高品質な一次研究に管理・経路指定・分類した。
• 代表性を確保し、選択バイアスを低減するため、厳密な含む／含まない基準および分類プロセスを採用した。
• 手法、ツール、開発段階、応用分野、出版物の会議・雑誌など、分類に沿って出版物をマッピングした。
• 構造的かつ再現可能なプロセスを用いて、時間的動向の分析と方法論的質の評価を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モデル駆動開発における安全およびセキュリティシステムの開発に、最も頻繁に使用される手法とツールは何か？
• RQ2 MDEプロセスにおいて、安全およびセキュリティの懸念は、どの開発段階で通常取り扱われるか？
• RQ3 MDE手法が安全およびセキュリティの観点から評価された主な応用分野は何か？
• RQ4 この分野で研究コミュニティが最も好む出版会議・雑誌は何か？
• RQ5 1992年から2018年までの出版動向および主な研究動向は何か？

主な発見

• 現状の最先端技術は、安全およびセキュリティ要件のモデリングおよび分析、およびシステム設計の支援において効果的である。
• モデル駆動開発は、主に要件定義および設計段階で適用されており、実装およびテスト段階での支援は限定的である。
• 最も頻繁に使用される手法には、UML/SysML拡張、形式的モデリング技法、およびドメイン固有言語（DSML）が含まれる。
• 応用分野には自動車、航空宇宙、医療機器、産業制御システムが含まれており、特に自動車分野が最も代表的である。
• 研究コミュニティは、主に『Journal of Systems and Software』、『IEEE Transactions on Software Engineering』、および『FSEN』などの会議で発表を行っている。
• 進展は見られるが、コード生成およびテストのための成熟したツール支援が著しく不足しており、安全およびセキュリティ分野における現在のMDEスタックにおける主要なギャップである。