제품 개발의 새로운 방법론, MBSE (1)

산업별 제품들은 메카트로닉스 제품에서 지능형 메카트로닉스로 진화할뿐만 아니라, 인텔리전스와 커넥티비티 등이 추가되어 새로운 서비스를 제공하는 방향으로 나아가고 있다. 이러한 제품 지능화, 제품 복잡성 심화, 제품 간 상호 연결성 강화 등으로 인해 제품 개발에 새로운 방법론, 프로세스 및 도구들이 필요하게 되었으며, 주요 선진국의 기업들은 새로운 방법론인 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE : Model Based Systems Engineering)를 도입 및 적용하고 있는 상황이다.

이번 호에서는 MBSE의 정의, 고객 사례 및 솔루션 등을 소개하면서 MBSE 대한 이해를 돕고자 한다.

■ 목종수
다쏘시스템코리아의 비즈니스 컨설팅 대표이다. LG전자 생산기술원 연구원을 거쳐 컨설팅사와 주요 IT 솔루션사에서 제품 개발 혁신, R&D 진단, 사전영업 지원 및 PLM 관련 컨설팅 등을 수행하였다. 현재는 다양한 산업에서 제조업의 혁신과 경쟁력 향상을 위하여 디지털 혁신과 MBSE 관련 업무 및 연구 활동을 수행하고 있다.
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MBSE의 정의

시스템 엔지니어링의 개념

세계적으로 가장 권위 있는 시스템 엔지니어링 협의 기구인 INCOSE(International Council of Systems Engineering)는 시스템 엔지니어링의 개념을 ‘시스템의 목적을 가장 효율적으로 달성하기 위해 여러 과학 기술을 종합적이고 체계적으로 적용하여 제품 개발 시 전체 시스템 및 서브 시스템의 통합 형성을 과학적으로 연구 및 관리하는 개발 방법론’으로 정의하고 있다. 즉 시스템 엔지니어링(systems engineering)은 고객의 요구 성능을 만족시키는 시스템을 개발하고 획득하기 위한 과학적이고 체계적인 방법론이다.

<그림 1>은 시스템 엔지니어링의 V 모델 절차를 표현한 그림이다. V 모델의 왼쪽은 시스템 아키텍처/사양을 강조(요구사항, 아키텍처, 인터페이스 등)하고, 아래쪽은 엔지니어링 및 설계 작업과 관련되어 있으며, 오른쪽은 개발된 사양에 대한 시스템의 검증과 관련되어 있다.

시스템이 사양대로 잘 만들어졌는지를 기능과 요구 성능 측면에서 확인(verification & validation)하면서 개발해 나가는 것이다.

그림 1. 시스템 엔지니어링 V 모델

시스템 엔지니어링은 시스템의 요구사항대로 제대로 만들어져 시스템이 제대로 작동, 운영되는지에 대한 관련 변수들을 <표 1>과 같이 관리한다.

표 1. MOE/MOP/TPM

MBSE의 필요성

기존의 제품 개발 방식은 기획 또는 이해관계자들로부터 요구사항 및 요구 성능이 정해지면, 개념 설계를 하고 상세 설계를 수행하며 프로토타입을 제작하고 시험한다. 중간에 다양한 시뮬레이션 툴과 시험을 수행하며 제품 개발의 완성도를 높여간다. 이 과정에서 기구 팀, 회로 팀 및 제어 팀이 협업을 하면서 개발을 진행한다. 실제 이 과정에서는 기능적 요구사항이 결정되는 초기 제품 정의 단계 이후, 기계 및 회로 설계 팀은 설계가 확정될 때까지 거의 독립적으로 작업한다. 제어 소프트웨어 개발 팀은 기구 설계 및 회로 설계에 대한 후속 조치로 이어진다. 즉, 소프트웨어 개발은 기계 및 회로 팀이 최소한 동작 설계를 완료할 시점에 진행된다. 이러한 개발 방식은 문제가 발생할 경우 설계, 제품 통합 및 검증에 어려움을 발생시키며, 이로 인해 제품 출시 지연을 발생시킬 가능성이 높다.

최근에는 개발 제품의 복잡성이 심화되고 지능화됨에 따라 항공우주 및 방산 산업군 뿐만 아니라 자동차, 하이테크, 의료기기, 산업 장비 등도 앞서 언급한 문제점을 해결하기 위한 노력을 진행하고 있다. MBSE는 바로 기존 시스템 엔지니어링 및 개발 체계의 한계를 극복하기 위한 대안으로 제시되고 있다.

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