モデルベースシステムズエンジニアリング（MBSE）は、国防総省における変革と近代化を加速させている 

執筆：アメンタム エンジニアリング・科学・技術部門チーフエンジニア アブドゥル・ヌフ

はじめに
今日の急速に進化する技術環境において、国防総省（DoD）は、軍事的優位性を維持するために運用を変革し近代化する上で、数多くの課題に直面しています。モデルベースシステムエンジニアリング（MBSE）は、この変革を大幅に加速させることができる強力な手法として台頭してきました。MBSEの利点を活用することで、DoDは意思決定の強化、開発プロセスの効率化、リソース配分の最適化を実現し、最終的に複雑なシステム全体で効率性とイノベーションを推進することができます。この記事では、MBSEがDoDにおける変革と近代化の取り組みをどのように加速できるかを探ります。

意思決定の高度化
MBSEは、システムの要件、アーキテクチャ、挙動、パフォーマンスを把握、分析、視覚化するための総合的かつ統合されたフレームワークを提供します。これにより、意思決定者はシステムとその依存関係を包括的に理解できるようになり、システムのライフサイクルのあらゆる段階において、より情報に基づいた適切な意思決定を下すことが可能になります。

MBSEの主な利点の一つは、代替案の分析（AoA）やトレードオフ分析をより迅速に行うことができる点にある。意思決定者は、MBSEモデルを活用してさまざまな設計案を評価し、それらがシステムの性能、コスト、スケジュールに与える影響を分析した上で、客観的かつ定量化可能な指標に基づいて意思決定を行うことができる。このアプローチにより、米国防総省（DoD）はシステム設計を最適化し、相反する要件のバランスを取り、リソースを効果的に配分することが可能となる。

さらに、MBSEにより、多分野にわたるチーム間での効果的な協業とコミュニケーションが可能になります。共通のモデリング言語とシステムモデルの共有リポジトリを活用することで、異なるドメインのステークホルダーがシームレスに連携できるようになります。この協業により情報共有が改善され、共通認識が促進され、意思疎通の齟齬のリスクが軽減されます。意思決定者はチームの集合知を活用することができ、より広範な視点を反映した優れた意思決定が可能になります。

MBSEは、システムの維持・運用および進化に関する意思決定も支援します。システムの最新モデルを維持することで、意思決定者は、アップグレードや変更などの提案された変更が実施される前に、その影響を評価することができます。これにより、システムの性能、相互運用性、ライフサイクルコストへの影響を評価し、潜在的な結果を明確に理解した上で意思決定を行うことが可能になります。

開発プロセスの効率化
モデルベースシステムエンジニアリング（MBSE）は、システム開発の中心的な成果物としてモデルを活用し、合理的かつ効率的な開発プロセスを実現するアプローチです。システムの要件、設計、振る舞いをモデルベースの形式で表現することにより、MBSEは開発プロセスを大幅に向上させるいくつかのメリットを提供します。

従来の開発プロセスでは、複雑で分厚い文書が頻繁に用いられるため、誤解やコミュニケーションの齟齬が生じがちです。これに対し、MBSEでは、エンジニア、設計者、顧客など、さまざまなステークホルダーが容易に理解できるグラフィカルモデルを採用しています。これらのモデルは共通言語としての役割を果たし、開発ライフサイクル全体を通じて効果的なコミュニケーションを促進し、連携を強化します。

また、これらのモデルを活用することで、システムアーキテクチャ、コンポーネント、およびそれらの関係を可視化し、システム全体の全体像を把握することができます。これにより、設計上の欠陥、潜在的な競合、およびパフォーマンスのボトルネックを早期に検出することが可能となり、先を見越した意思決定を可能にし、コストのかかる手戻りの発生確率を低減します。シミュレーションおよび解析機能を通じて、MBSEはさまざまなシナリオ下でのシステム挙動の評価を可能にし、システムパフォーマンスを最適化するとともに、要件への準拠を確保します。

MBSEは再利用性とモジュール性を促進します。モデルは階層的に構成できるため、コンポーネントやサブシステムをカプセル化することが可能です。このモジュール的なアプローチにより、異なるプロジェクトやシステムのバリエーション間でモデル要素を再利用できるようになり、開発時間と労力を削減できます。さらに、モデルの特定の部分に加えられた変更は、依存する部分に自動的に反映されるため、一貫性が確保され、エラーを最小限に抑えることができます。

また、モデルは、システム要件、設計要素、およびテストケース間のトレーサビリティの関連性を提供します。これにより、影響分析、変更管理、および検証・妥当性確認活動が容易になります。さらに、MBSE により、コンプライアンス基準や規制をモデルに組み込むことが可能となり、システム開発が適用されるガイドラインに沿ったものとなることを保証するとともに、認証プロセスを円滑に進めることができます。

リソース配分の最適化
MBSE（モデルベースシステムエンジニアリング）は、国防総省（DoD）におけるリソース配分を最適化する上で大きな可能性を秘めています。MBSEにより、DoDは特定の防衛システムに関連するすべての側面を網羅した、包括的かつ統合されたシステムモデルを開発することが可能になります。これらのモデルには、要件、アーキテクチャ、挙動、インターフェース、性能パラメータを含めることができます。システム全体を俯瞰することで、意思決定者はリソース配分についてより情報に基づいた適切な選択を下すことができます。冗長な領域の特定、不要なコンポーネントの排除、および人員、装備、予算リソースの配分の最適化が可能となります。

意思決定者は、異なるリソース構成がシステム性能、コスト、スケジュールに与える影響を分析できます。また、「ホワット・イフ（もしも）」分析を実行してトレードオフを評価し、最も効率的な配分戦略を特定することが可能です。仮想環境でこれらのシミュレーションを実施することにより、国軍（DoD）は物理的な試作やテストに伴うリスクとコストを最小限に抑えることができます。

標準化されたモデリング言語やフレームワークを活用することで、システム要件や制約条件について共通の理解が得られます。これにより、国防総省（DoD）内のさまざまな組織や専門分野間における効果的なコミュニケーションと連携が促進されます。連携の強化により、リソースの競合が生じる可能性が低減され、リソースが調整され、相乗効果を発揮する形で配分されることが保証されます。

さらに、MBSEは反復的およびインクリメンタルな開発プロセスをサポートし、国防総省（DoD）が時間の経過とともにリソース配分戦略を適応させることを可能にします。システムの進化や新しい情報の入手に伴い、意思決定者はシステムモデルを更新し、それに応じてリソース配分を再評価することができます。この柔軟性により、DoDは変化する任務要件、技術の進歩、予算の制約に対して効果的に対応することが可能になります。

相互運用性と統合
DoDは、相互接続された膨大なシステムやプラットフォームに依存しています。MBSEは、DoDが複雑なシステム全体で相互運用性とシームレスな統合を実現する上で極めて重要な役割を果たします。MBSE手法を活用することで、DoDはシステムライフサイクル全体を通じて、コミュニケーション、コラボレーション、意思決定のプロセスを合理化し、その結果、相互運用性の向上と効率的な統合をもたらすことができます。

MBSEの主な利点の一つは、システムの要件、設計、および挙動を定義するための統一されたモデリング言語とフレームワークを提供できる点にある。この標準化されたアプローチにより、軍の各部門、政府機関、請負業者を含むすべての関係者が、効果的に意思疎通を図り、システムアーキテクチャについて共通の理解を共有できるようになる。

MBSEを活用することで、米国防総省（DoD）は、ハードウェア、ソフトウェア、通信、人間工学など、さまざまな領域を網羅したシステムのデジタルモデルを構築することができます。この包括的なモデルにより、異なるシステムを一体としてモデリングおよびシミュレーションすることが可能となり、開発プロセスの早期段階で統合に関する潜在的な課題を特定できるようになります。設計段階で相互運用性の問題を検出して解決することで、システム統合時のコストのかかる手直しや遅延を最小限に抑えることができます。

MBSEは、システムの相互運用性に関する仮想的な試験・検証も可能にします。このアプローチにより、米国防総省（DoD）は、さまざまな運用シナリオ下における複雑なシステムの挙動や性能を評価することができ、実戦環境におけるシームレスな統合と相互運用性を確保できます。仮想試験を実施することで、米国防総省は実地試験に伴うリスクを低減し、時間を節約し、リソースの配分を最適化することができます。

MBSEは、協調的な環境の構築を促進します。モデルの共有や情報交換を通じて、各チームは連携して、相互運用性に関する潜在的な課題を事前に特定し、積極的に対処することができます。この協調的なアプローチにより、異なる機関や請負業者間の連携が促進され、国防総省（DoD）全体におけるシステムのシームレスな統合が図られます。

機敏性と適応性
MBSE（モデルベースシステムエンジニアリング）は、国防総省（DoD）の運用における機敏性と適応性を高める強力なアプローチとして台頭してきました。MBSEは、システム要件、設計、動作を把握、分析、伝達するための主要な手段としてモデルを利用することで、従来のシステムエンジニアリング手法を革新します。この文書中心からモデル中心への移行により、国防総省は進化する任務要件や技術の進歩に迅速に対応できるようになります。

システムエンジニアはモデルを活用することで、さまざまな設計案をシミュレーションし評価することができ、これにより潜在的な問題を早期に発見し、革新的な解決策を模索することが可能になります。この反復的なアプローチは、米国防総省（DoD）がフィードバックや変化するニーズに基づいてシステムを迅速に適応・改良できるようにするため、俊敏性を高めます。

MBSEは、多分野にわたるチーム間の連携とコミュニケーションの向上を支援します。モデルは共通の視覚的言語を提供することで、ステークホルダー間の縦割り構造を解消し、システム要件や動作に関する共通認識を醸成します。このような協働環境は、多様な視点を統合し、対立を解決し、十分な情報に基づいた意思決定を行う能力を高め、最終的にはより効果的で適応性の高いソリューションの実現につながります。

MBSEは、システム開発におけるトレーサビリティと透明性を向上させます。モデルは、システム構成要素、要件、および設計上の決定事項間の関係を捉えることで、ライフサイクル全体にわたる包括的なトレーサビリティを実現します。このトレーサビリティは、説明責任を強化するだけでなく、変更が生じた際に潜在的な影響を特定することを容易にします。その結果、米国防総省（DoD）は、要件、サブシステム、または運用シナリオの変更による影響を迅速に評価することができ、より情報に基づいた意思決定と迅速な対応が可能となります。

MBSEは、人工知能、機械学習、自律システムといった新興技術の統合も支援しています。これらの技術およびシステム全体との相互作用をモデル化することで、国防総省は導入前にその実現可能性、性能、および潜在的なリスクを評価することができます。この先見的なアプローチにより、国防総省は技術の進歩を最大限に活用し、敵対勢力に先んじることができるため、変化の激しい作戦環境に適応する能力が強化されます。

イノベーションと継続的改善
MBSEは、国防総省（DoD）内におけるイノベーションと継続的改善を促進する上で重要な役割を果たします。複雑な防衛システムの管理に対して全体論的かつ体系的なアプローチを採用することにより、MBSEはこれらのシステムのライフサイクル全体を通じて、より高度なコラボレーション、効率性、適応性を可能にします。

MBSEの重要な特徴の一つは、早期かつ反復的な設計検討を促進できる点にあります。モデリングおよびシミュレーション技術を活用することで、MBSEは防衛分野のエンジニアや関係者が、実物プロトタイプを作成する前に、さまざまな設計案を試行し、その性能や実現可能性を評価することを可能にします。これにより、開発コストと期間を削減できるだけでなく、革新的な思考や新しいアイデアの探求も促進されます。 エンジニアは、システムアーキテクチャ、コンポーネント、インターフェースを容易に可視化、分析、改良することができ、それによって創造性が育まれ、複雑な防衛上の課題に対する斬新な解決策を見出すことが可能になります。

MBSEは、さまざまな防衛分野にわたる相互運用性と統合も促進します。 米国防総省（DoD）は、シームレスに連携して機能しなければならない多種多様なシステム、サブシステム、および技術を運用しています。MBSEは、異なる利害関係者や専門分野の間で、システム情報や要件を把握、表現、交換するための共通言語と枠組みを提供します。これにより、取り組みの連携、調整、統合が促進され、システムの性能と効率の向上につながります。MBSEは、組織的および技術的なサイロを打破することで、アイデアの相互交流や知識の共有を通じてイノベーションを促進します。

MBSEのもう一つの重要な側面は、継続的な改善とライフサイクル管理への注力です。デジタルモデルとデータ駆動型分析を活用することにより、MBSEは国防システムのライフサイクル全体を通じて、能動的な意思決定とパフォーマンスの最適化を実現します。運用システムからリアルタイムデータを収集・分析することで、MBSEは改善領域の特定、保守ニーズの予測、そして将来の設計反復への反映を支援します。この反復的なフィードバックループが、国防総省（DoD）内における継続的な学習、イノベーション、向上心の文化を醸成し、変化する要件や新たな脅威に対応できるよう国防システムを常に進化させ続けることを保証します。

結論
要約すると、MBSEは、国防総省（DoD）内において、設計代替案の早期検討の促進、相互運用性と統合の実現、そして防衛システムのライフサイクルを通じたデータ駆動型の意思決定を支援することにより、イノベーションと継続的改善を促進します。MBSEを採用することで、国防総省はデジタルモデリング、シミュレーション、および分析の力を活用してイノベーションを推進し、システム性能を向上させ、常に進化する防衛環境において技術的優位性を維持することができます。

Amentumの実績や専門家チームについて詳しく知りたい方は、こちらをクリックしてください。