TPT（ソフトウェア）

時間パーティションテスト (TPT)

TPTでモデル化されたテストケース
開発者	パイクテック株式会社
安定版リリース	19 / 2023年3月29日; 20か月前 ( 2023-03-29 )
オペレーティング·システム	ウィンドウズ
利用可能	英語
タイプ	ソフトウェアテスト
ライセンス	独自
Webサイト	ホームページ

TPT（タイムパーティションテスト）は、組み込み制御システム、サイバーフィジカルシステム、およびデータフロープログラムの自動ソフトウェアテストと検証のための体系的なテスト 方法論です。 TPTは、入力と出力を信号として表すことができる組み込みシステムのテストと検証に特化しており、システムの継続的な動作をテストするための専用方法です。^[1]ほとんどの制御システムはこのシステムクラスに属します。 制御システムの顕著な特徴は、実際の環境と密接に連動して相互作用することです。 コントローラーは環境を観察し、その動作に応じて反応する必要があります。^[2]システムは環境との相互作用サイクルで動作し、時間的制約を受けます。 これらのシステムをテストすることは、タイミング動作を刺激して確認することです。 従来の機能テスト方法ではスクリプトが使用されますが、TPTではモデルベーステストが使用されます。

TPT は、テスト ケースの体系的かつグラフィカルなモデリング手法と、さまざまな環境での完全に自動化されたテスト実行および自動テスト評価を組み合わせたものです。TPT は、次の 4 つのテスト アクティビティをカバーします。

• テストケースモデリング
• さまざまな環境でのテスト実行（自動化）
• テスト結果分析（テスト評価（自動化））
• テストドキュメント（自動化）
• テスト管理

TPTでは、特別なステートマシンと時間分割を利用して、テストをグラフィカルにモデル化します。^{[1] [3]} 1つのテスト対象システムのすべてのテストケースは、1つのハイブリッドオートマトンを使用してモデル化できます。テストは多くの場合、一連の論理フェーズで構成されます。有限ステートマシンの状態は、すべてのテストで同様のテストの論理パスを表します。トリガー条件は、テストフェーズ間の遷移をモデル化します。オートマトンの各状態と遷移には、異なるバリアントが存在する場合があります。バリアントの組み合わせにより、個々のテストケースがモデル化されます。

自然言語テキストがグラフィックの一部となり、プログラマー以外の人でもシンプルでわかりやすい読みやすさを実現します。並列および階層分岐ステートマシン、条件分岐、リアクティブ、信号記述、測定信号、および単純なテスト手順のリストなどの実質的な技術により、複雑なテストケースでも直感的でグラフィカルなモデリングが可能になります。

テストの複雑さはグラフィックの背後に隠されています。最も低いレベルの信号記述は、テスト ステップ リストまたはいわゆる直接定義のいずれかで構成されます。

テスト ステップ リストを使用すると、信号の設定 (チャネルの設定)、信号のランプ (チャネルのランプ)、パラメータの設定 (パラメータの設定)、待機 (待機) など、並列実行する必要のないテスト ステップの単純なシーケンスをモデル化できます。テスト シーケンス内で予想されるテスト結果を要求して、テスト対象のシステムを実行中に評価できます。また、テスト ステップ リストにサブオートマトンを配置することもできます。サブオートマトンにはオートマトンとシーケンスが含まれ、階層的なテスト ステップ リストになります。テスト シーケンスは他のモデリング方法と組み合わせることもできるため、テストの複雑さ (または単純さ) を大幅に高めることができます。テスト シーケンスは、他のモデリング方法と組み合わせて並列化することもできます。

テスト ステップ リスト内では、いわゆる「直接定義」を実装できます。このタイプのモデリングを使用すると、時間、過去の変数/テスト イベント、およびその他の信号の関数として信号を定義できます。また、「Cスタイル」コードを記述したり、測定データをインポートしたり、手動信号エディターを使用したりして、これら の信号を定義することもできます。

クライアントまたはサーバーとして機能する関数を定義することができます。クライアント関数はテスト対象システム内の TPT から呼び出され、TPT に実装されたサーバー関数はテスト対象システムから「スタブ関数」として呼び出すことができます。TPT 自体もサーバー関数を呼び出すことができます。

TPTは、組み込みシステムの継続的かつ反応的な動作をテストするために特別に開発されました。^{[4] TPTは、タイミング動作の点では}分類ツリー法の拡張と見ることができます。テストケース生成における体系的なアプローチにより、TPTは、徹底的なテストに多数のテストケースを必要とする非常に複雑なシステムも追跡し、理想的な数のテストケースでテスト対象システムの障害を発見することができます。

TPT の体系的な考え方の根底にあるのは、テストケース間の類似点と相違点を分離することです。ほとんどのテストケースは構造プロセスが非常に似ており、区別できるのは「ほんのわずか」の、しかし重要な詳細だけです。^[5] TPT は、共同モデル化と共同構造の使用によってこの事実を活用します。一方では、冗長性が回避されます。他方では、テストケースが実際に何で異なるのか、つまり、それぞれがテストする特定の側面が非常に明確になります。このアプローチでは、テストケースの比較可能性、つまり概要が改善され、テスターの注意は、テストケースの重要な差別化機能に集中します。

テスト ケースの階層構造により、複雑なテストの問題をサブ問題に分割することが可能になり、明瞭性が向上し、結果としてテストの品質も向上します。

これらのモデリング技術は、テスト担当者が実際に関連するケースを見つけ、冗長性を回避し、多数のテストケースを追跡することをサポートします。^[6]

TPT には、テスト ケースを自動的に生成するいくつかの機能が含まれています。

• 同値クラスからのテストケース
• 静的解析と検索ベースの方法を用いたSimulinkモデルのカバレッジのテストケース^[7]
• テストモデルの状態と遷移のバリエーションからシーケンスを構築してテストケースを作成する
• グラフィカルユーザーインターフェース（ダッシュボード）を介してテスト対象システムとユーザーとのやりとりの記録を変換してテストケースを作成する

TPTを使用すると、各テストケースはテストプロセス中にシステムの動作^[8]にリアルタイムで具体的に反応することができます。たとえば、特定のシステム状態が発生したときやセンサー信号が特定のしきい値を超えたときにシステムに反応することができます。たとえば、エンジンのアイドリング速度を超えたときにエンジンコントローラーのセンサー障害をシミュレートする場合、テストケースの説明で「エンジンのアイドリング速度を超えた」というイベントに反応できる必要があります。

TPT テスト ケースは、その実行とは独立して作成されます。いわゆる仮想マシン(VM) コンセプトにより、テスト ケースはリアルタイム環境でもほぼすべての環境で実行できます。例としては、MATLAB / Simulink、TargetLink、ASCET、C コード、CAN、AUTOSAR、SystemDesk、DaVinci CT、LABCAR、INCA、Software-in-the-Loop (SiL)、HiL などがあります。したがって、TPT は、ユニット テスト、統合テスト、システム テスト、回帰テストなど、開発のすべてのテスト フェーズで使用される統合ツールです。

コード カバレッジの分析と測定のために、TPT はC コード用の Testwell CTC++ などのカバレッジ ツールと連携できます。

GUI ウィジェットに基づく構成可能なグラフィカル ユーザー インターフェイス (ダッシュボード) を使用して、テストを操作できます。

TPT でモデル化されたテスト ケースはコンパイルされ、テスト実行中にいわゆる仮想マシン(VM) によって解釈されます。VM はすべてのプラットフォームとすべてのテストで同じです。プラットフォームアダプターのみが、個々のアプリケーションのシグナル マッピングを実現します。TPT-VM はANSI Cで実装されており、必要なメモリはわずか数キロバイトで、動的メモリ割り当てはまったく不要であるため、最小限のリソースしかない環境にも適用できます。Cおよび.NET用のAPIもあります。

TPT の仮想マシンは、定義された応答動作でテストをリアルタイムで処理できます。TPT テスト ケースの応答時間は通常、複雑さとテスト ハードウェアに応じてマイクロ秒以内です。

効率的なテスト プロセスを保証するには、個々のテスト ケースの予想されるシステム動作も自動的にテストする必要があります。TPT では、予想される動作のプロパティをオンライン (テスト実行中) およびオフライン (テスト実行後) で計算できます。オンライン評価ではテスト モデリングと同じモデリング手法が使用されますが、オフライン評価では、外部参照データとの比較、限界値の監視、信号フィルター、状態シーケンスと時間条件の分析などの操作を含む、より複雑な評価に対してはるかに広範な可能性が提供されます。

オフライン評価は、技術的に言えば、Pythonスクリプト言語に基づいています。この言語は、特定の構文言語要素と特殊な評価ライブラリによって拡張されており、テスト評価を最適にサポートします。スクリプト言語を使用すると、テスト評価の柔軟性が高まります。参照データへのアクセス、他のツールとの通信、テスト評価用の独自のドメイン固有のライブラリの開発がサポートされます。スクリプト ベースのテスト結果評価に加えて、ユーザー インターフェイスによってテスト評価に簡単にアクセスでき、プログラマー以外のユーザーがスクリプトを書かずに済みます。

TargetLinkやSimulink信号ログ、MCD-3 測定データなどの他のソースからの測定データを自動的に評価できます。このデータは、テスト実行から独立させることができます。

IEEE 829に準拠した TPT テスト ドキュメントは、テスト評価の結果を HTML レポートでテスターに​​提示します。このレポートでは、各テスト ケースのテスト結果として「成功」、「失敗」、「不明」などの純粋な情報だけでなく、テスト実行時に観察された、またはテスト評価で計算された特性パラメータや信号などの詳細も示されます。テスト評価では、タイミングとチェックされた動作に関する適切な情報が返されるため、この情報をレポートで使用できます。テスト ドキュメントの内容とドキュメントの構造は、テンプレートを使用して自由に構成できます。

TPT は、次のアクティビティを通じて TPT テスト プロジェクトの テスト管理をサポートします。

• テストプロジェクトにおけるテストケースの開発
• テストセット構成とテスト実行構成によるテスト計画
• テストキャンペーンにおける自動テスト実行と評価（アセスメント）
• テストレポート（個々のテスト実行の詳細）
• 異なるリリースサイクルにわたるテスト概要レポートと
• 要件、テスト、テスト実行、テスト結果のトレーサビリティ

IEC 61508、DO-178B、EN 50128、ISO 26262などの業界標準では、要件とテストのトレーサビリティが求められています。TPT は、これらのアクティビティをサポートするために、 Telelogic DOORS などの要件ツールへのインターフェイスを提供します。

TPTはモデルベースのテスト ツールであり、主に自動車コントローラの開発に適用されており^{[9] 、もともと}ダイムラーAG内で自社開発用に開発されました。ダイムラーは何年もの間、テストツールの開発を調整してきました。 ^{[10] 2007年以来、PikeTecはツールの開発を続けています。TPTは、} BMW、フォルクスワーゲン、アウディ、ポルシェ、ゼネラルモーターズなどの他の多くの自動車メーカーや、ロバートボッシュGmbH、コンチネンタル、ヘラなどのサプライヤーによって使用されています。^[11]

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