[論文レビュー] The United Nations Sustainable Development Goals in Systems Engineering: Eliciting sustainability requirements

Ian Brooks|arXiv (Cornell University)|Jun 12, 2020

Systems Engineering Methodologies and Applications参考文献 8被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、国連持続可能な開発目標（SDGs）を明示的な入力として用いる設計科学的手法SDGAREを提案する。航空宇宙および医療分野の文脈でDSRMサイクルを2回適用した結果、業務遂行のための通常プロセス（BAU）を超えて6つの追加のSDGを特定し、SDGカバレッジを向上させた。これは、ソフトウェア集積システムに持続可能性を体系的かつ効果的に統合する可能性を示している。

ABSTRACT

This paper discusses a PhD research project testing the hypothesis that using the United Nations Sustainable Development Goals(SDG) as explicit inputs to drive the Software Requirements Engineering process will result in requirements with improved sustainability benefits. The research has adopted the Design Science Research Method (DSRM) [21] to test a process named SDG Assessment for Requirements Elicitation (SDGARE). Three DSRM cycles are being used to test the hypothesis in safety-critical, highprecision, software-intensive systems in aerospace and healthcare. Initial results from the first two DSRM cycles support the hypothesis. However, these cycles are in a plan-driven (waterfall) development context and future research agenda would be a similar application in an Agile development context.

研究の動機と目的

• 国連持続可能な開発目標（SDGs）という世界的に認識された枠組みを活用することで、ソフトウェア要件工学に持続可能性を体系的に統合するというギャップを埋めること。
• ソフトウェア集積システムにおける持続可能性指向要件を効果的に抽出するために、SDGsが有効かつ構造的な入力として機能できるかどうかを調査すること。
• 実際の産業現場における応用を想定し、繰り返し可能でスケーラブルな方法を構築し、検証すること。
• 開発の初期段階から意図的に計画され、明確に規定された持続可能性の利点を確保することで、ソフトウェアシステムの持続可能性への影響を高めること。

提案手法

• SDGAREプロセスの設計・開発・評価を段階的に行うために、3回の反復的サイクルを経て設計科学研究手法（DSRM）を適用する。
• 要件抽出のための知識駆動型の枠組みとしてOntoREM手法を用い、SDGの目標をシステム要件に体系的にマッピング可能にする。
• 第2サイクルでデルファイ方式の専門家パネルを適用し、ステークホルダー分野全体にわたり、SDG影響の特定におけるスケーラビリティと客観性を向上させる。
• 並行して要件抽出を実施：1つは通常の業務遂行（BAU）手法、もう1つはSDGAREを用い、SDG統合のカバレッジと品質を比較する。
• ソフトウェア工学分野での利用を支援するため、SDGsのための概念的モデル（オントロジー）を構築する。
• 産業ステークホルダーによる受容性と、BAUプロセスとSDGAREプロセスにおけるSDGカバレッジの比較を通じて、手法の評価を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RQ1: 国連SDGsは、持続可能なソフトウェア集積システムの設計に適した要件として適切に記述されているか？
• RQ2 RQ2: SDGsを汎用的なオントロジー・モデルとして意味的に拡張し、形式的に表現できるか？
• RQ3 RQ3: 国連SDGsに基づいて持続可能なソフトウェア要件定義を構築するために適切な要件工学（RE）手法は何か？
• RQ4 RQ4: 代表的かつ十分なケーススタディを用いて、国連SDGsがソフトウェア集積システムの要件定義における持続可能性の利点を向上させられるか？
• RQ5 RQ5: SDGsの使用が持続可能なソフトウェア集積要件定義の開発における役割を評価するにあたり、採用・一般化可能な指標は何か？

主な発見

• AIRBUS ALM事例研究において、SDGAREプロセスは17のSDGのうち10つをカバーする要件を特定した一方、通常の業務遂行（BAU）プロセスでは4つのSDGにとどまった。
• SDGAREプロセスは、コンプライアンス志向の要件を超えて持続可能性のカバレッジを拡大した。これは、持続可能性の成果を高めうる可能性を示している。
• 初期のSDGAREバージョンは専門家判断に大きく依存しており、スケーラビリティに課題があった。これは、構造的なファシリテーション手法の必要性を示している。
• 第2サイクルにおけるデルファイ方式のアプローチにより、スケーラビリティと専門家間の交換可能性が向上し、より広範かつ一貫性のあるSDG影響の特定が可能になった。
• 国連SDGsは世界的に採用されているが、技術的要件としての観点から見ると、本質的に適切に構築されていないため、解釈と文脈化が大いに必要である。
• 本手法は計画主導（ウォーターフォール）開発において実現可能性と価値を示したが、今後の検証はアジャイル文脈での実施が推奨される。