참조: INCOSE - Introduction to Model-Based Engineering, Introduction To Model-Based, System Engineering (MBSE) and SysML
INCOSE?
INCOSE(International Council on Systems Engineering)는 시스템공학 분야의 국제 비영리 전문 학회이다.
INCOSE의 시스템공학 표준 기술 위원회(STC, Standards Technical Committee)는 전 세계에서 사용되는 시스템공학 표준을 발전시키고 조화시키기 위해 활동한다. STC가 관여한 대표적인 표준에는 다음과 같다:
- ISO/IEC/IEEE 15288:2015 – 시스템 및 소프트웨어 수명주기 프로세스
- OMG SysML (Systems Modeling Language, 2006) – 시스템 모델링 언어
MBSE (Model-Based Systems Engineering)
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모델(Model)
- 특정 목적을 위해 관심 있는 속성을 담아 관점(viewpoint)을 갖고 표현한 시스템의 추상적 표현
- 현실의 단순화된 버전이며, 필요한 속성만을 표현
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MBSE (모델 기반 시스템공학)
- 개념 설계 단계 ~개발 수명주기 전반에 걸쳐 요구사항, 설계, 분석, 검증 및 검증 활동을 지원하기 위해 모델링을 공식적으로 적용하는 것 (INCOSE MBSE Report, 2007)
왜 MBSE가 필요한가?
- 복잡성 증가: 현대 시스템(자율주행차, 항공우주, IoT 등)은 하드웨어·소프트웨어·데이터·인력을 모두 포함 → 전통적인 문서 기반 방식으로는 관리에 한계가 있음
- 결함 조기 발견: 수명주기 후반부에서 발견되는 결함은 막대한 비용으로 이어짐 → MBSE는 설계 초기에 시뮬레이션과 분석을 통해 오류를 조기에 식별 가능
- 이해관계자 식별: 개발자, 검증자, 고객, 규제기관 등 다양한 이해관계자가 같은 모델을 공유 → 요구사항과 설계를 명확하게 소통
- 설계의 일관성 : 문서가 아닌 디지털 모델을 권위 있는 기준(Record of Authority)으로 활용함으로써 변경 관리와 데이터 일관성이 확보
장점 (Benefits)
| 구분 | 설명 |
|---|---|
| 품질 향상 | 모델 기반으로 사양의 일관성·정확성·완전성을 점검할 수 있음 |
| 비용 절감 | 결함을 조기에 발견해 재작업과 운영 비용을 크게 줄일 수 있음 |
| 추적성 | 요구사항 → 설계 → 분석/검증까지 전체 연계 가능 |
| 커뮤니케이션 | 복잡한 시스템을 시각적으로 표현하여 이해관계자 간 소통 향상 |
| 자동화 | 검증·분석·시뮬레이션 등 반복적인 엔지니어링 작업을 자동화 |
| 복잡성 관리 | 시스템을 다양한 관점에서 바라볼 수 있어 대규모 개발에도 대응 가능 |
문서 기반 vs MBSE
| 구분 | 문서 기반(Document Based) | MBSE 기반(Model-Based Systems Engineering) |
|---|---|---|
| Information | - 대부분 텍스트 중심 - 임시/비공식 다이어그램 사용 - 느슨하게 연결, 여러 문서에 중복 기록 | - 시각적 + 텍스트 표현 - 한 번 정의한 구성요소를 재사용 - 여러 도메인 간 공유 - 다이어그램 표기법 일관성 - 명확히 정의된 관계 |
| Information Views | - 문서 단위로 제공 | - 다양한 관점 제공 - 도메인, 문제 영역 등에 따라 필터링 |
| Measuring Change Impact | - 여러 문서에 걸쳐 산재 - 텍스트 요구사항이 구조·행위와 분리되는 경우 많음 | - 관계를 통해 추적 경로 정의 - 모델링 과정의 자연스러운 일부 - 자동화 가능 |
| 무결성 측정(완전성·품질·정확성) | - 수동 검사(사람이 직접 확인) | - 자동화된 검사 가능 |
→ MBSE는 시스템 개발의 품질을 높이고 비용과 리스크를 줄이는 핵심 접근법이다.
MBSE Language
UML?
- UML = 통합 모델링 언어 (Unified Modeling Language)
- 소프트웨어 및 시스템 개발을 위한 범용 모델링 언어
- 실시간 시스템, 대규모 네트워크, 웹, 데이터 관리 등 복잡도가 커진 시스템에 대응하기 위해 개발됨
- 객체지향 설계/구현과 잘 맞지만, 시스템공학(하드웨어, 물리적 환경 포함)에는 한계가 있음
SysML?
- UML을 기반으로 OMG, INCOSE, AP233에서 시스템공학을 위한 모델링 언어로 개발
- 소프트웨어뿐 아니라 하드웨어, 데이터, 인력, 절차, 시설까지 포함 가능
- 요구사항, 분석, 설계, 검증, 검증을 지원하며, MBSE의 핵심 언어로 자리 잡음
- 시스템을 여러 관점(행위, 구조, 요구사항, 제약조건 등)에서 시각적으로 표현하고 모델에 저장하는 방식 제공
SysML에서만 존재하는 다이어그램
- 요구사항 다이어그램 (Requirement Diagram)
- 시스템 요구사항을 시각적으로 정의하고, 설계 요소와 추적성(traceability)을 보장
- 예: “차량은 30m/s에서 150m 내 정지해야 한다” → 해당 요구사항 블록을 시스템 모델과 연결
- 파라메트릭 다이어그램 (Parametric Diagram)
- 내부 블록 다이어그램의 특수화된 형태
- 시스템의 성능, 신뢰성, 안전성, 물리적 제약조건을 수식으로 정의하고 분석할 수 있음
- 예:
F = m * a,브레이크 거리 = 속도 / 마찰계수같은 물리 공식 적용
UML에서 수정된 SysML 다이어그램
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Class Diagram → Block Definition Diagram (BDD)
- UML의 클래스(Class)를 일반화한 블록(Block)을 사용 = 무엇이 있는지
- 속성, 관계, 계층 구조를 정의하여 시스템 구조를 체계적으로 모델링
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Composite Structure Diagram → Internal Block Diagram (IBD)
- 블록 간의 내부 연결과 인터페이스를 표현 = 어떻게 연결되는지
- 어떤 데이터, 에너지, 물질이 포트를 통해 흐르는지 시각적으로 표현
