다양한 도메인에 통합 적용되는 MBSE
가상 제품 개발을 위한 MBSE 및 SysML의이해와 핵심 전략 (3)
MBSE(모델 기반 시스템 엔지니어링)는 고객 요구사항부터 제품 수명주기 전반을 아우르는 통합 프레임워크로서, 그 중심에 있는 시스템 아키텍처 모델이 핵심 역할을 수행한다. 이번 호에서는 이 아키텍처 모델이 해석, 제조, 검증 등 다양한 도메인과 유기적으로 연계되어 개발의 정합성과 추적성을 보장하는 구체적인 메커니즘을 살펴본다. 또한 SysML을 활용한 체계적인 시스템 분해 과정과 단순 사양서를 넘어선 통합 데이터 세트 관리의 중요성을 통해 성공적인 MBSE 적용 전략을 제시한다,
■ 오재응
한양대학교 명예교수, 시뮬레이션 랩 CTO
그림 1. 다양한 도메인 간의 MBSE 통합
MBSE가 다양한 도메인 간에 어떻게 통합적으로 적용될 수 있는지를 <그림 1>에 시각적으로 보여준다. 그 중심에는 시스템 아키텍처 모델(System Architectural Model)이 위치하며, 이 모델은 고객 요구사항(Customer Specification)을 바탕으로 여러 관련 분야의 모델과 유기적으로 연계되어 시스템 개발 전체를 통합하는 핵심 역할을 한다.
MBSE의 핵심은 시스템 아키텍처 모델로, 이는 고객의 요구사항을 반영하여 전체 시스템의 구성요소, 인터페이스, 기능 흐름 등을 체계적으로 정의하는 모델이다. 이 모델은 다른 모든 분석, 설계, 검증 도메인과 연결되어 있으며, 각 도메인과의 상호작용을 통해 개발 과정에서의 정합성과 추적성을 보장한다.
프로젝트 관리(Program Management) : 시스템 아키텍처 모델은 일정, 자원, 리스크 등의 프로젝트 관리 영역과 연결된다. MBSE는 프로그램 관리 측면에서 요구사항 변동, 기능 분배, 일정 조정 등에 유연하게 대응할 수 있도록 지원한다.
제품 지원(Product Support) : 시스템 개발이 완료된 이후의 유지보수, 고객 지원, 서비스 계획 등의 제품 지원 영역과도 연계된다. 아키텍처 모델을 통해 수명주기 전반에서 일관된 지원 체계를 유지할 수 있다.
해석 모델(Analytical Models) : 성능 분석, 신뢰성(RMA), 비용, 전력(SWaP) 등의 수치 기반 해석 모델과 직접 연결된다. 시스템 아키텍처 모델에서 정의한 구조나 파라미터가 해석 모델의 입력 값이 되어 정량적인 평가가 가능하다.
검증 모델(Verification Models) : 테스트 모델이나 시뮬레이션 기반의 검증 모델과 연계하여 시스템 요구사항이 올바르게 충족되었는지를 확인한다. MBSE는 테스트 계획 및 결과를 구조화된 방식으로 요구사항에 직접 연결하여 추적이 가능하게 한다.
제조(Manufacturing) : 생산 공정 및 제조 관련 데이터와도 연계되어, 설계 모델에서 제조 제약을 고려한 최적화 설계를 도출할 수 있다. 이는 제품의 생산성, 조립 용이성 등을 사전에 예측하고 반영할 수 있도록 도와준다.
기계/전기 모델(Mechanical & Electrical Models) : CAD, 회로도, 열/기계 시스템 설계 모델 등과 연계되어 상세 설계 수준에서도 정합된 데이터 공유가 가능하다. 물리적 시스템과 논리적 아키텍처가 통합되어, 실제 동작과 일치하는 설계를 가능케 한다.
소프트웨어 모델(Software Models) : 소프트웨어 아키텍처, 제어 로직, 상태 전이 등과 관련된 모델과 연계된다. 시스템 아키텍처에서 정의된 기능은 자동화된 방식으로 소프트웨어 요구사항 및 구현 모델로 전달될 수 있다.
따라서 MBSE가 고객 요구사항으로부터 시작하여 전체 제품 수명주기 도메인을 통합하는 구조적 프레임워크임을 강조한다. 중심에 있는 시스템 아키텍처 모델은 다양한 분야의 모델과 데이터를 상호 연결함으로써 복잡한 시스템 개발을 정합성 있게, 추적 가능하게, 효율적으로 수행할 수 있도록 지원한다.
시스템 아키텍처 모델과 분석 모델
시스템 아키텍처 모델과 분석 모델은 서로 차이를 가지면서도 상호 보완적 관계에 있다. 두 모델은 시스템 개발 과정에서 서로 다른 목적과 역할을 가지며, 각각의 기능은 다음과 같이 정의된다.
시스템 아키텍처 모델은 시스템을 구성하는 요소 간의 관계와 구조적 흐름을 나타내는 모델이다. 이 모델의 목적은 전체 시스템이 어떻게 구성되고 동작하는지를 이론적으로 일관된 방식으로 정의하고, 이를 통해 상호 운용성(interoperability)을 확보하는 데 있다.
주요 특징은 상호 캡처를 지원하고 요구사항, 기능, 구조, 시나리오 등을 명확히 문서화하고 통합하며, 저장 기반으로 캡처하여 리버스 엔지니어링 없이 설계 초기 단계에서부터 명확히 모델링하는데 사용한다. 캡처 대상은 기능/동작, 구조 요소 및 개체, 정보 흐름, 인터페이스, 포트, 상호 작용, 시나리오 등이다. 분석 제품과의 통합을 고려하여 분석 모델이 제대로 작동하지 않거나 시스템이 ‘hang’ 상태에 빠질 수 있는 부분을 파악하고 이를 사전에 반영한다.
분석 모델은 시스템의 성능이나 신뢰성 등 특정 특성(Performance Characteristics)을 수치적으로 측정하거나 검증하기 위한 모델이다. 이 모델은 아키텍처 모델과 반드시 정합(정렬, alignment)되어야 하며, 정합성이 떨어질 경우 분석 결과의 신뢰성이 떨어진다. 주요 특징은 정합성을 유지하여 아키텍처 모델과 일치하는 구조로 유지되어야 한다.
시뮬레이션 기반 모델링에 활용하기 위해 수학적 계산 또는 다양한 시뮬레이션 기법을 활용한다. 분석 목표는 위험 평가 및 검증, 최적화를 수행한다. 또한 다양한 분석 지표로 MOM(Management Object Model), MOE(Measure of Effectiveness), MOP(Measure of Performance), KPP(Key Performance Parameter), TPM(Technical Performance of Measure) 등을 사용한다. 즉 시간, 비용, 자원을 최적화하여 타이밍, 적중률, 생존 확률, 신뢰성, 가용성, MTBF를 향상시키고 총 소유 비용(Total Ownership Cost)을 예측한다. 결국 주어진 문제에 대해 해결책과 그 타당성을 확인하고 제안하는 데 사용되며, 두 모델은 시스템 개발 전반에서 서로 보완적으로 사용된다.
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작성일 : 2026-01-07
