참조: INCOSE - MBSE Grid: A Simplified SysML-Based Approach for
Modeling Complex Systems, 2017 by Aurelijus Morkevicius, Aiste Aleksandraviciene, Donatas Mazeika, Lina Bisikirskiene, Zilvinas Strolia.
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MBSE(Model-Based Systems Engineering)에서 SysML은 복잡한 시스템을 여러 관점으로 나누어 표현할 수 있게 해준다. 그중 핵심은 네 가지 기둥(pillars)이라고 불리는 다음 요소들이다:
1. Structure (구조)
- 시스템을 구성하는 블록, 컴포넌트, 서브시스템을 정의
- 물리적 요소 및 소프트웨어, 데이터, 하드웨어까지 포함
- 정적 구조를 계층적으로 표현
- 주요 다이어그램:
- Block Definition Diagram (BDD) – 시스템 요소와 관계 정의
- Internal Block Diagram (IBD) – 블록 간 인터페이스와 연결 표현
2. Behavior (행위)
- 시스템이 시간에 따라 어떻게 동작하는지 설명
- 사용 시나리오, 상태 변화, 제어 흐름 등을 모델링
- 주요 다이어그램:
- Use Case Diagram – 사용자가 시스템을 통해 얻는 기능/목표 표현
- Activity Diagram – 작업 흐름 및 제어 로직
- State Machine Diagram – 상태 변화 및 이벤트 반응
3. Requirements (요구사항)
- 시스템이 무엇을 해야 하는지 정의하는 영역
- 모델 요소와 요구사항을 연결하여 추적성(traceability) 확보
- 주요 다이어그램:
- Requirement Diagram – 요구사항과 설계/분석 요소 간의 관계 표현
- 요구사항 표(Table) – 규격, 성능 목표, 규제 사항 관리
4. Parametric (파라메트릭)
- 시스템의 성능, 제약조건, 수학적 관계를 표현
- 설계 단계에서 성능 분석, 신뢰성 검증, 최적화에 활용
- 주요 다이어그램:
- Parametric Diagram – 수식 및 제약조건을 블록과 연결
MBSE Grid
MBSE Grid는 네 가지 기둥(Requirements, Behavior, Structure, Parametrics)을
추상화 계층(Layer of Abstraction)과 결합해 보여주는 프레임워크이다.
추상화 계층은 세 단계로 나눌 수 있다:
- Problem – Black Box : 시스템을 외부에서 본 시각 (분석 단계)
- Problem – White Box : 시스템 내부 서브시스템 관점 (시스템 요구사항 단계)
- Solution : 실제 컴포넌트 수준 설계 (구현 단계)
| Layer of Abstraction | Requirements | Behavior | Structure | Parametrics |
|---|---|---|---|---|
| Problem (Black Box) | Stakeholder Needs • Requirements diagram • Requirements table | Use Cases 1. Use Case diagram 2. Activity diagram | System Context • Internal block diagram | Measurements of Effectiveness • Block definition diagram |
| Problem (White Box) | System Requirements • Requirements diagram • Requirements table | Functional Analysis • Activity diagram | Logical Subsystems Communication 1. Block definition diagram 2. Internal block diagram | MoEs for Subsystems • Block definition diagram |
| Solution | Component Requirements • Requirements diagram • Requirements table | Component Behavior • State machine diagram • Activity diagram • Sequence diagram | Component Structure 1. Block definition diagram 2. Internal block diagram | Component Parameters • Parametric diagram |
1. Problem (Black Box)
Black Box는 시스템 외부와의 관계와 운영 맥락을 정의하는 단계이다.
| Pillar | 주요 내용 |
|---|---|
| Requirements | Stakeholder Needs (이해관계자 요구) - 사용자 요구, 규제, 정책, 내부 지침 - SysML 요구사항 다이어그램/테이블 활용 |
| Behavior | Use Cases (사용자 시나리오) - 사용자가 달성하려는 목표와 시나리오 - 유스케이스 다이어그램, 활동 다이어그램 |
| Structure | System Context (시스템 맥락) - 시스템이 환경과 상호작용하는 방식 - 내부 블록 다이어그램 |
| Parametrics | Measurements of Effectiveness (효과성 측정) - 성능, 품질, 안전성과 같은 비기능적 목표 - 블록 정의/파라메트릭 다이어그램 |
2. Problem (White Box)
White Box는 시스템 내부의 기능과 서브시스템 연결을 정의하는 단계이다.
| Pillar | 주요 내용 |
|---|---|
| Requirements | System Requirements (시스템 요구사항) - 이해관계자 요구를 분석·구체화 - SysML 요구사항 다이어그램/테이블 |
| Behavior | Functional Analysis (기능 분석) - 내부 기능과 프로세스를 활동 다이어그램으로 모델링 |
| Structure | Logical Subsystems Communication (서브시스템 간 통신) - 서브시스템 간 인터페이스 정의 - 블록 정의/내부 블록 다이어그램 |
| Parametrics | MoEs for Subsystems (서브시스템 효과성 측정) - 서브시스템 성능 지표와 목표값 정의 - 블록 정의/파라메트릭 다이어그램 |
- MoE (Measure of Effectiveness)
3. Solution – 컴포넌트 수준
Solution은 설계/구현 가능한 물리적 수준을 다루는 단계이다.
| Pillar | 주요 내용 |
|---|---|
| Requirements | Component Requirements (컴포넌트 요구사항) - 세부 설계 제약조건 - 요구사항 다이어그램/테이블 |
| Behavior | Component Behavior (컴포넌트 행위) - 상태, 알고리즘, 동작 정의 - 상태도, 활동도, 시퀀스 다이어그램 |
| Structure | Component Structure (컴포넌트 구조) - 물리적 컴포넌트 간 연결 - 블록 정의/내부 블록 다이어그램 |
| Parametrics | Component Parameters (컴포넌트 매개변수) - 물리적 특성, 성능 제약조건 - 파라메트릭 다이어그램 |
- Black Box: 시스템은 외부적으로 무엇을 해야 하는가?
→ 이해관계자 요구, 사용 사례, 시스템 맥락, 효과성 지표- White Box: 시스템 내부는 어떻게 나눠지고 연결되는가?
→ 시스템 요구사항, 기능 분석, 서브시스템 간 연결, 서브시스템 성능- Solution: 구체적 설계와 구현은 어떻게 하는가?
→ 컴포넌트 요구사항, 컴포넌트 동작, 물리적 구조, 매개변수
MBSE Grid는 요구사항 → 구조 → 행위 → 제약조건이 Black Box에서 White Box를 거쳐 Solution으로 점점 구체화되는 과정을 보여준다.
