JP7226121B2 - 制御用ソフトウェアのテストシナリオ自動生成方法及び装置ならびにコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御用ソフトウェアのテストシナリオ自動生成方法及び装置ならびにコンピュータプログラムに係り、特に、ごみ焼却炉等のプラントの中央監視制御装置における画面入出力検査に用いるのに好適な、制御用ソフトウェアのテストシナリオ自動生成方法及び装置ならびにコンピュータプログラムに関する。

ごみ焼却炉等のプラントにおいては、その中央監視制御装置等の制御用ソフトウェアを、現地に納入する前の工場出荷時に実機試験環境で検査する必要がある。

工場出荷時は、現地機器（センサや制御盤、操作端）や、それらの機器との配線が存在しないため、コントローラ、例えばプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）の入出力を模擬して検査する。

従来、画面入出力（Ｉ／Ｏ）検査は、チェックする対象の位置を画面内で特定することの自動化が難しく、人間の判断での特定・良否判定を実施していた。画面Ｉ／Ｏ検査は製品出荷検査であり、品質担保のため、抜き取り（部分）検査が許されず全数確認となる。そこで従来は、図１に例示する如く、入力作業員２が試験用Ｉ／Ｏリスト４を作成入力し、確認作業員６が確認対象画面８で数値や色の変化をチェックするというように、複数の作業員が１点１点人手による検査を実施しており、時間と人手がかかるだけでなく、人為的なチェックミスのおそれもあった。更に、チェックミスが有った場合の原因追求も大変であった。

なお、本願に関連する先行技術として、特許文献１や２には、ＨＭＩ（Ｈuman ＭachineＩnterface）画面とＰＬＣとの間の通信インターフェイスに関して、自動で擬似信号や模擬プログラムを生成し、試験する技術が記載されている。

又、特許文献３には、回路図面からＰＬＣ用ラダープログラムを作成する技術が記載されている。

又、特許文献４には、プラント監視制御装置におけるＰＬＣの機能確認試験を、音声出力により１人で実施可能にする技術が記載されている。

又、特許文献５には、割り当てられた作業項目に従って、チェックリストを自動的に生成し、表示し、追跡する技術が記載されている。

又、特許文献６には、テスト仕様書によりテストコードを作成し、該テストコードを用いてテストすると共に、テストの結果を集計してテスト結果レポートを作成する技術が記載されている。

又、特許文献７には、登録したテスト項目を選択し実行すると共に、テスト終了後、テスト結果を解析してレポートを作成する技術が記載されている。

又、特許文献８には、テスト入力を自動的に生成するシミュレーション支援ツールが記載されている。

又、特許文献９には、画面生成プログラムを記憶する検査対象装置が生成するテスト画面の良否を画像照合により判断するソフトウェア自動テストシステムが記載されている。

特開２０１７－１２９９５７号公報 特開２０１７－１３０１３９号公報 特許第５４９８４４６号公報 特許第３７１３１５０号公報 特開２０１４－２２５２３２号公報 特許第４７７７７４０号公報 特開２００６－２１５９０７号公報 特許第４３７９６８７号公報 特許第５５４０４１３号公報

しかしながら従来は、断片的な技術が記載されているだけで、総合的な技術は記載されていなかった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、制御用ソフトウェアのテストシナリオ作成を自動化して、検査工数の削減によるコストダウンと検査ミスの防止を図ることが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明は、設計図書を読込んでテストシナリオを自動生成し、該テストシナリオの自動生成の際に設計図書間の不整合チェックの結果を示すエラーレポートも自動生成し、該自動生成されたエラーレポートを用いて設計者が前記設計図書間の不整合を修正し、修正した設計図書によりテストシナリオを再び自動生成する際に、前記設計図書が画面設計用の設計図書であって、入出力信号を記載した入出力リストと、該入出力リストの入出力信号に対応する座標を示した画面イメージと、前記入出力リスト及び前記画面イメージを補間するソフトウェア機能仕様書とを含み、これらに基づいて前記テストシナリオを自動生成するようにしたことを特徴とする制御用ソフトウェアのテストシナリオ自動生成方法により、前記課題を解決するものである。

本発明は、又、設計図書を読込んでテストシナリオを自動生成する手段と、該テストシナリオの自動生成の際に設計図書間の不整合チェックの結果を示すエラーレポートも自動生成する手段と、該自動生成されたエラーレポートを用いて設計者が前記設計図書を修正するための手段と、修正した設計図書によりテストシナリオを再び自動生成する手段と、を備え、前記設計図書が画面設計用の設計図書であって、入出力信号を記載した入出力リストと、該入出力リストの入出力信号に対応する座標を示した画面イメージと、前記入出力リスト及び前記画面イメージを補間するソフトウェア機能仕様書とを含み、これらに基づいて前記テストシナリオを自動生成するようにされていることを特徴とする制御用ソフトウェアのテストシナリオ自動生成装置を提供することにより、同様に前記課題を解決するものである。

本発明は、又、前記テストシナリオ自動生成方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを提供するものである。

本発明は、又、前記テストシナリオ自動生成装置をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムを提供するものである。

本発明によれば、制御用ソフトウェアのテストシナリオ作成を自動化して、検査工数の削減によるコストダウンと検査ミスの防止を図ることが可能となる。

従来の検査の様子を示す概念図 本発明の実施形態が採用されたデバック試験対象プラントのシステム構成例を示す図 前記実施形態におけるデバッグ試験の流れを示す図 同じくデバック試験で用いられる詳細設計図書の一つの入出力リストの例を示す図 同じく画面入出力リストの例を示す図 同じくソフトウェア機能仕様書の例を示す図 同じくテストシナリオの例を示す図 同じくテスト結果レポートの例を示す図 同じく試験対象画面の例を示す図 同じく全体フローを示す図 同じくアナログ入力／表示をチェックするテストシナリオによる自動デバッグの手順を示す流れ図 同じくアナログ入力／警報をチェックするテストシナリオによる自動デバッグの手順を示す流れ図 図１２の続きを示す流れ図 前記実施形態におけるデジタル入力／表示をチェックするテストシナリオによる自動デバッグの手順を示す流れ図 同じくデジタル入力／警報をチェックするテストシナリオによる自動デバッグの手順を示す流れ図 図１５の続きを示す流れ図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

本発明が対象とするデバッグ試験対象プラント（例えばごみ焼却炉）のシステム構成の一例を図２に示す。このプラントには、１号焼却炉と２号焼却炉（図示省略）があり、それぞれに制御盤１１、１２、センサ２１、２２、操作端３１、３２、配線ケーブル４１、４２、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）５１、５２が設けられている。又、１号焼却炉と２号焼却炉の共通系についても制御盤１３、センサ２３、操作端３３、配線ケーブル４３、ＰＬＣ５３が設けられている。又、１号焼却炉と２号焼却炉と共通系全体の監視操作システムとして、分散制御システム（ＤＣＳ）７１、７２、７３、モニタ画面９１、９２、９３が設けられている。

このうち、工場出荷検査対象１００は、ＰＬＣ５１、５２、５３、ＤＣＳ７１、７２、７３、モニタ画面９１、９２、９３である。

最終形である現地納入システム２００に対し、工場出荷時は現地機器（センサ２１、２２、２３、制御盤１１、１２、１３、操作端３１、３２、３３）や、それら機器との配線ケーブル４１、４２、４３が存在しないため、ＰＬＣ５１、５２、５３の入出力を模擬して検査する必要がある。図１に例示したように、従来は１点１点人手により検査していたため、入力作業員２と確認作業員６の複数の作業員が必要であり、しかも、人間によるチェックであるため、チェックミスの可能性があった。

そこで本実施形態においては、ＤＣＳ７１、７２、７３にそれぞれ模擬信号生成用のソフトウェアである自動デバッグツール８１、８２、８３を組み込み、通信ケーブルで機器接続して、工場検査システム構成を作る。

一方、図３に示す如く、設計者用コンピュータ１１０に、ソフトウェアのテストシナリオ作成ツール１２０をインストールし、後で詳述する詳細設計図書１４０、１５０、１６０を自動で読込んで、テストシナリオ１７０を自動生成する。そして、ＯＫ／ＮＧ判定結果を示す詳細設計図書エラーレポート１２２を生成し、設計者がＮＧ箇所を確認して、詳細設計図書１４０、１５０、１６０を修正する。そして、できたテストシナリオ１７０をＤＣＳ（図３の例では７１）にコピーする。

このようにして、修正した設計図書を再度自動で読込んで、テストシナリオ１７０を自動で再生成することによりＮＧを減らすことができる。これにより、設計図書のチェックもかかり、ソフト作成前に設計図書の精度が上がるため、ソフト作成時のミスが軽減できる。

一方、ＤＣＳ７１には、自動デバッグツール８１をインストールし、設計者用コンピュータ１１０によって生成されたテストシナリオ１７０を自動で読込んで自動デバッグを行う。そして、ＯＫ／ＮＧ判定結果を含むテスト結果レポート１８０を生成する。そして、設計者がＮＧ箇所を確認して、ＤＣＳソフトを修正する。

更に、前記テスト結果レポート１８０を、テストシナリオ１７０の代わりに自動で読込んで再デバッグを繰り返す。この際、自動デバッグツール８１は、ＯＫとなったシナリオをスキップして、ＮＧ項目のみ再デバッグすることにより、再デバッグテストを効率化することができる。

前記テストシナリオ１７０の生成に用いられる、画面設計用の詳細設計図書１４０、１５０、１６０の一つのハード／通信入出力（Ｉ／Ｏ）リスト１４０の例を図４に示す。図４に記載したような主要項目（他にも記載項目あり）を定義・記載しており、これらの項目からテストデータを生成する。図において、ＡＩはアナログ入力、ＤＩはデジタル入力である。

又、同じく画面設計用の詳細設計図書１４０、１５０、１６０の他の例である画面入出力（Ｉ／Ｏ）リスト１５０の例を図５に示す。これは図下側の座標を示した画面イメージと図上側のリストを組み合わせたものである。図５に記載したような主要項目（他にも記載項目あり）を定義・記載しており、これらの項目からテストデータを生成する。

又、同じく画面設計用の詳細設計図書１４０、１５０、１６０の３番目の例であるソフトウェア機能仕様書１６０の例を図６に示す。図において１６２は、計器（図の例は温度計）のコントロール画面である計器フェイスプレート（ＦＰ）を表す。このソフトウェア機能仕様書１６０は、ハード／通信入出力リスト１４０と画面入出力リスト１５０を補間するものであり、仕様書作成ルールからフェイスプレート情報（フェイスプレートのあるタグ、警報設定値等）を読込み、テストデータを生成する。

画面確認を自動化する方法としては、リストに基づき信号入力を自動で実施する。具体的には、入力の正解画像パターンを作り、設計者は画面のチェックすべき場所を検索して、ある程度の範囲に絞り込む。絞り込んだエリア内で正解画像パターンとチェックすべき場所の画像比較を行い特定する。特定したチェックすべき場所の色、数値、画像形状の変化を読取って良否判断する。前記エリア内の自動テストの検証対象は、例えば数値、単位、文字色、機器表示シンボルの色、異常表示ラベルの色、警報表示文字及び文字色、ＦＰ表示操作、ＦＰ画面内の表示（グラフ、数値、色）とすることができる。

又、信号出力確認を自動化する方法としては、自動で画面操作スイッチ窓を開き、画面操作を自動で実施する。そして、操作信号がＰＬＣ５１から正しく出力されているか良否判断する。具体的には、例えばＦＰ画面からＭＶ値を入力して、ＰＬＣデータで確認したり、運転、停止操作の結果をＰＬＣデータで確認する。

例えば４つのテストシナリオ１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ、１７０Ｄを含むテストシナリオ１７０の一例を図７に示す。自動デバッグテストを実行するとテスト結果（ＯＫ／ＮＧ）と、結果詳細（補足説明）が自動埋込みされ、図８に例示するようなテスト結果レポート（検査成績表）１８０が生成される。

試験対象画面の一例を図９に示す。破線で囲まれた部分が本ツールでのチェック対象の例（自動入力して画面状態変化を評価）である。なお、ツールからＰＬＣ５１へ自動入力を行って、画面表示をチェックするだけでなく、ツールから画面を自動操作してＰＬＣ５１の出力チェックも同様にして実施することができる。具体的には、ツールがＦＰ１６２等を操作し、画面操作スイッチ窓であるサブウィンドウ（ＦＰ１６２からの操作時ウィンドウ）１６４を開けて、このサブウィンドウ１６４から出力を操作する。

全体フローを図１０に示す。図に示すように、例えば計算ソフト用データで構成されるハード／通信Ｉ／Ｏリスト１４０（詳細設計図書の１番目）と、例えば計算ソフト用データ及び画像データで構成される画面Ｉ／Ｏリスト１５０（詳細設計図書の２番目）と、画像ソフトウェア用データで構成されるソフトウェア機能仕様書１６０（詳細設計図書の３番目）をテストシナリオ生成ツール１２０に入力し、例えば計算ソフト用データで構成されるテストシナリオ１７０を生成する。そして、シナリオ生成結果をみて、詳細設計図書１４０、１５０、１６０の誤記を修正する。

このようにして、修正した設計図書を再度自動で読込んで、テストシナリオ１７０を自動で再生成することによりＮＧを減らすことができる。これにより、設計図書のチェックもかかり、ソフト作成前に設計図書の精度が上がるため、ソフト作成時のミスが軽減できる。

又、テストシナリオ１７０を自動デバッグツール８１に挿入し、例えば計算ソフト用データで構成されるテスト結果レポート１８０を出力する。ここで、テスト結果レポート１８０をそのままシナリオとして再検査することにより、ソフトウェアを修正する。この際、自動デバッグツール８１は、ＯＫとなったシナリオをスキップして、ＮＧ項目のみ再デバッグすることにより、再デバッグテストを効率化することができる。

アナログ入力／表示（画面、ＦＰ）をチェックするテストシナリオ１７０Ａによる自動デバッグの手順の例を図１１に示す。

まずステップ１０００で、ＦＰの有無をチェックする。ＦＰが無いと判断された場合にはステップ１０１０に進み、画面定義ファイルを読込む。

次いでステップ１０２０に進み、試験数値、単位で正解画像（フォント、サイズ、色）を生成する。

次いでステップ１０３０に進み、ＰＬＣアドレスでテストデータを自動でセットする。

次いでステップ１０４０に進み、画面表示位置エリア内を正解画像でスキャンして画像マッチングを行う。

次いでステップ１０５０に進み、結果判定を行う。

判定結果がＯＫである場合はステップ１０６０に進み、ＯＫを記録する。一方、ステップ１０５０の判定結果がＮＧである場合はステップ１０７０に進み、ＮＧ及びその理由を詳細に記録する。

一方、前記ステップ１０００で、ＦＰが有ると判定された場合にはステップ１１００に進み、ＦＰ定義ファイルを読込む。

次いでステップ１１１０に進み、試験数値、単位で正解ＦＰ画像（フォント、サイズ、色）を生成する。

次いでステップ１１２０に進み、ＰＬＣアドレスへテストデータを自動でセットする。

次いでステップ１１３０に進み、ＦＰ内を正解ＦＰ画像でスキャンして画像マッチングを行う。

次いでステップ１１４０に進み、結果判定を行う。

判定結果がＯＫである場合はステップ１１５０に進み、ＯＫを記録する。一方、ステップ１１４０の判定結果がＮＧである場合はステップ１１６０に進み、ＮＧ及びその理由を詳細に記録する。

なお、ステップ１０１０以降ステップ１０６０又は１０７０までの作業は必ず行われ、同時にＦＰがシナリオの項目にある場合は、そちらも実施する。即ち、シナリオの項目にＦＰがある場合は、分岐前後の２つの作業を自動実行して、それぞれの項目についてＯＫ、ＮＧを判定する。

次に、アナログ入力／警報（画面、ＦＰ）をチェックするテストシナリオ１７０Ｂによる自動デバッグの手順の例を図１２、図１３に示す。

この手順では、最初のステップ２０００で、ＦＰ無しと判定された場合にはステップ２０１０に進み、警報メッセージの有無を判定する。そして、判定結果が無しである場合にはステップ２０２０に進み、画面定義ファイルを読込む。

次いでステップ２０３０で、試験数値、単位で正解画像（警報色）を生成する。

以下、図１１のステップ１０３０～１０７０と同様のステップ２０４０～２０８０を実行する。

一方、２番目のステップ２０１０の判定結果が有りで警報メッセージを表示する場合には、図１３のステップ２１００に進み、画像定義ファイルを読込んだ後、ステップ２１１０で、警報メッセージエリア、正解文字画像（フォント、サイズ、色）を生成する。

次いでステップ２１２０に進み、ＰＬＣアドレスへテストデータを自動でセットする。

次いでステップ２１３０に進み、警報メッセージエリア内を正解画像でスキャンして画像マッチングする。

次いでステップ２１４０に進み、結果を判定し、ＯＫである場合にはステップ２１５０に進み、ＯＫを記録する。一方、ステップ２１４０の判定結果がＮＧである場合にはステップ２１６０に進み、ＮＧ及びその理由を詳細に記録する。

又、最初のステップ２０００でＦＰ有りと判定された場合にはステップ２２００に進み、ＦＰ定義ファイルを読込む。

次いで、ステップ２２１０で、試験数値、単位で正解ＦＰ画像（警報色）を生成する。

以下、図１１のステップ１１２０～１１６０と同様のステップ２２２０～２２６０を実行する。

なお、ステップ２０２０以降ステップ２０７０又は２０８０までの作業は必ず行われ、同時にＦＰや警報メッセージがシナリオの項目にある場合は、そちらも実施する。例えば、シナリオの項目にＦＰがあり、警報メッセージがあると判定された場合は、分岐前後の３つの作業を自動実行して、それぞれの項目についてＯＫ、ＮＧを判定する。

デジタル入力／表示（画面、ＦＰ）をチェックするテストシナリオ１７０Ｃによる自動デバッグの手順の例を図１４に示す。

ステップ２３２０で、シンボル種別、ラベル入替表示内容で正解画像（運転／停止：形、色）を生成する点、及び、ステップ２４１０で、ラベル入替表示内容で正解ＦＰ画像（文字、色）を生成する点を除き、実質的に図１１と同じであるので、詳細な説明は省略する。

デジタル入力／警報（画面、ＦＰ）をチェックするテストシナリオ１７０Ｄによる自動デバッグの手順の例を図１５、図１６に示す。

ステップ２５３０で、シンボル種別、ラベル入替表示内容で正解画像（運転／停止：形、色）を生成する点、及び、ステップ２６１０で、警報メッセージエリア、正解文字画像（フォント、サイズ、色）を生成する点、及び、ステップ２７１０で、ラベル入替表示内容で正解ＦＰ画像（文字、色）を生成する点を除き、実質的に図１２、図１３と同じであるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態においては、画面Ｉ／Ｏ検査時の効果だけでなく、自動検査を行うためのリストを自動生成する際に、自動的に設計図書の不整合チェックもレポート出力・判定するようにしているので、設計図書のチェックもかかり、ソフト作成前に設計図書の精度が上がるため、ソフト作成時のミスが削減できる。

又、デバッグに際して、出力した検査成績表を基にソフトウェア設計者がＮＧとなった部分のソフト修正を行う際、検査成績表をそのままテストシナリオとして使用すると共に、自動テストツールにより検査ＯＫの項目をスキップし、ＮＧのみの部分のみを自動テストすることで再検査の効率化が図れる。例えばＮＧの割合が１／１０の場合には、テスト時間も１／１０となる。

実際のごみ焼却施設において、従来の人手による画面Ｉ／Ｏ検査方法に対し、同じ設計仕様で本実施形態により自動デバッグ試験を行ったところ、人間による検査を従来の１／５程度として自動化率８０％を達成でき、且つ、間違いを正解とする誤判定は自動検査により０となり、検査工数の８０％削減によるコストダウン及び検査ミスの防止ができ、有効性を確認できた。

なお、本発明の適用対象はごみ焼却施設に限定されず、プラント一般に同様に適用できることは明らかである。制御装置もＤＣＳやＰＬＣに限定されない。

又、炉やＤＣＳ、ＰＬＣの数も実施形態の２～３に限定されず、例えば１つであってもよい。

１１、１２、１３…制御盤
２１、２２、２３…センサ
３１、３２、３３…操作端
４１、４２、４３…配線ケーブル
５１、５２、５３…プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
７１、７２、７３…分散制御システム（ＤＣＳ）
８１、８２、８３…自動デバッグツール
９１、９２、９３…モニタ画面
１００…工場出荷検査対象
１１０…設計者用コンピュータ
１２０…テストシナリオ生成ツール
１２２…エラーレポート
１４０…ハード／通信入出力（Ｉ／Ｏ）リスト（詳細設計図書）
１５０…画面入出力（Ｉ／Ｏ）リスト（詳細設計図書）
１６０…ソフトウェア機能仕様書（詳細設計図書）
１６２…（計器）フェイスプレート（ＦＰ）
１６４…サブウィンドウ（画面操作スイッチ窓）
１７０、１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ、１７０Ｄ…テストシナリオ
１８０…テスト結果レポート
２００…現地納入システム

Claims (4)

1. 設計図書を読込んでテストシナリオを自動生成し、
   該テストシナリオの自動生成の際に設計図書間の不整合チェックの結果を示すエラーレポートも自動生成し、
   該自動生成されたエラーレポートを用いて設計者が前記設計図書間の不整合を修正し、
   修正した設計図書によりテストシナリオを再び自動生成する際に、
   前記設計図書が画面設計用の設計図書であって、
   入出力信号を記載した入出力リストと、
   該入出力リストの入出力信号に対応する座標を示した画面イメージと、
   前記入出力リスト及び前記画面イメージを補間するソフトウェア機能仕様書とを含み、
   これらに基づいて前記テストシナリオを自動生成するようにしたことを特徴とする制御用ソフトウェアのテストシナリオ自動生成方法。
2. 設計図書を読込んでテストシナリオを自動生成する手段と、
   該テストシナリオの自動生成の際に設計図書間の不整合チェックの結果を示すエラーレポートも自動生成する手段と、
   該自動生成されたエラーレポートを用いて設計者が前記設計図書を修正するための手段と、
   修正した設計図書によりテストシナリオを再び自動生成する手段と、
   を備え、
   前記設計図書が画面設計用の設計図書であって、
   入出力信号を記載した入出力リストと、
   該入出力リストの入出力信号に対応する座標を示した画面イメージと、
   前記入出力リスト及び前記画面イメージを補間するソフトウェア機能仕様書とを含み、
   これらに基づいて前記テストシナリオを自動生成するようにされていることを特徴とする制御用ソフトウェアのテストシナリオ自動生成装置。
3. 請求項１に記載のテストシナリオ自動生成方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
4. 請求項２に記載のテストシナリオ自動生成装置をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラム。

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