Model Based Systems Engineering - IBM

Model Based SystemsEngineering을 통한 요구사항기반 시스템 개발 방안김대승 부장daeseung.kim@kr.ibm.comRational Software, 한국IBM

AgendaSystems EngineeringWhat is Model Based Systems EngineeringMBSE Solution사례1

IBM, An Systems Engineering Solution ProviderSystems Engineering2

시스템 공학이란? Systems Engineering Definition– Systems Engineering is an interdisciplinaryapproach and means to enable therealization of successful systems. It focuseson defining customer needs and requiredfunctionality early in the development cycle,documenting requirements, then proceedingwith design synthesis and system validationwhile considering the complete problem.(International Council on SystemsEngineering)Systems Engineering for Dummies3

Systems Engineering의 효과?요구사항과 인터페이스를 잘 이해하기 위해 프로젝트 초기 단계에서좀 더 노력을 기울일수록 프로젝트의 기간은 더 단축된다.4

시스템 엔지니어링에 대한 적절한 투자??시스템 엔지니어링에 대한 적절한 투자(10~15%)는 궁극적으로프로젝트의 성공(품질/비용/납기)확률을 높힘.INCOSE, Understanding the Value of Systems Engineering (June 2004)5

시스템 엔지니어링 프로세스과정 입력- 고객 요구- 기술 기반- 출력 요구- 의사결정요구- 사양과 표준RequirementsAnalysisRequirementsLoopVerificationFunctional AnalysisAnd AllocationDesign Loop시스템 분석및 통제과정 출력개발단계 의존-의사결정사항-형상-사양과 대안VerificationDesign SynthesisRequirement Analysis- Mission analysis- Operations analysis- Functional req.- Performance req.- Physical configurationFunctional AnalysisAnd Allocation- Top down decomposition- Performance allocation- Functional flow diagram- Timeline analysis- Functional architectureDesign Synthesis- Physical architecture- Alternate design analysis- Optimization- Effectiveness analysis- Preferred design selection- DocumentationSystem Analysis& Control- Trade anaysis- Utility analysis- Risk analysis- Ops. effectiveness- Configuration mgmt.- Technical reviewsSource : Systems Engineering Guidebook written by James N. Martin6

개발단계의존의사결정사항-개발단계의존의사결정사항-시스템개발 수명주기 – End-to-End TraceabilityPerception of needOperational useCustomerSuppliersVerificationFunctional AnalysisAnd AllocationDesign사양서 도출 작업LoopCustomerStakeholderRequirementssatisfies과정 입력- 고객 요구Requirements시스템 - 분석기술 기반- 출력 요구Analysis통제 및의사결정요구-과정 출력- Requir사양과 표준개발단계의존ement의사결정사항s Loop-ORDVerificationDesignSynthesis-형상대안-사양과SSSSystemRequirementssatisfiesSubsystemRequirementssatisfiesvalidatesvalidatesvalidatesSubsystemtestAcceptancetestSystemtest과정 입력- 고객 요구분석 시스템 - Requirements기술 기반- 출력 요구및 통제Analysis의사결정요구-과정 출력표준 사양과 - Requirements LoopORDVerificationVerificationFunctional AnalysisAnd AllocationDesign사양서 도출 작업LoopCustomerSuppliersDesignSynthesis-형상대안-사양과과정 입력- 고객 요구Requirements시스템 - 분석기술 기반- 출력 요구Analysis통제 및의사결정요구-과정 출력표준 사양과 - Requirements LoopSSSSuppliersComponentRequirementsvalidatesComponenttestORDVerificationVerificationFunctional AnalysisAnd AllocationDesign사양서 도출 작업LoopDesignSynthesis-형상대안-사양과SSS8

AgendaSystems EngineeringWhat is Model Based Systems EngineeringMBSE Solution사례9

What is Model Based Systems Engineering? Model Based Systems Engineering (MDSE) 은복잡성을 효과적으로 다루기 위해 모델링을활용하여 시스템 엔지니어링을 체계적인 접근방법– 모든 요구사항이 만족하는지, 비 기능적제약조건을 만족하면서 기능적 거동이 잘동작하는지를 식별하는 데 도움– 모델은 시스템 개발과 연관된 stakeholders 간의의사소통을 향상– 모델은 복잡성을 관리할 수 있는 효과적인 도구– 시스템 개발 시 모델을 주요 산출물 SysML은 시스템 엔지니어들이 시스템 모델링을할 수 있도록 지원하는 표준 모델링 언어10

정적 SysML 뷰 : SysML artifactsRequirements diagram, Structure diagrams, Parametric diagramRequirements Diagram« Requirement »« testCase »SRS_Req_1.1Uc2Scenario5« verify »« Requirement»»« Requirement »SRS_Req_1.1.1« derive »SRS_Req_1.1.1.x« trace » « satisfy »Uc2« block »SS_B• Taxonomy of requirements• Relationship between modelelements and requirementsStructure Diagrams«block»1 1 SuD1 1A1A21 1«block»«block»SS_ASS_BBlock Definition Diagram:Structural elements (Blocks) andtheir relationshipParametric Diagram1 «ConstraintProperty,ConstraintBlock »itsNewtonLaw:NewtonLawforce = mass * acceleration«Attribute »massmass:Kg«Attribute »force:Newtonsforce«Attribute »accelerationacceletation:MetersPerSec^2acceleration:MetersPerSec^2Parametric relationship between system properties1 «block»itsSuD1 «Actor»itsA1pSuD1 «Actor»itsA2pSuDpA1pA21 «block»itsSS_ApA1pSS_B1 «block»itsSS_BpA2pSS_AInternal Block Diagram:Realization of system structure12

동적 SysML 뷰 : 시스템의 동적 거동 분석(1)SuD use case diagram11. 시스템 범위 정의하고요구사항을 use cases로그룹핑UC1 Black-box activity diagram22. Use case의기능흐름(storyboard)을 정의Note: Interaction with the environment isdescribed with SysML action pinsstereotyped Received/sent messages not associatedwith a system operation are described asan action node stereotyped13

MBSE의 목표개발하고자 하는 시스템의 기능식별 및 도출RequirementsAnalysisSystem FunctionalAnalysisDesignSynthesis식별된 기능을 시스템 아키텍쳐에할당모델 실행을 통한 시스템의 검증 및시스템 아키텍쳐의 Tradeoff– 모델 실행은 초기에 시스템을검증할 수 있는 효과적인 방법– 모델을 실행할 수 없다면모델에 대한 테스트를 할 수없음.16

Model Based Systems Engineering Process17

Model Based Systems Engineering1. Requirements AnalysisStakeholder요구사항 분석을 통해시스템 요구사항 초안 작성– 시스템이 가져야 할 기능식별– 비기능적 요구사항– 시스템 수준의 Use Cases 식별 시스템 수준 Use Cases 개수 : 10 ~15개 (Rule of Thumb)18

Model Based Systems Engineering2. System Functional Analysis시스템 기능분석 단계에서는 기능요구사항들을 일관된 시스템operations으로 변환Use Case는 실행 가능한 모델로변환되고 모델 실행으로 시스템요구사항을 검증19

System Functional Analysis 수행 절차(3가지 방법)20

UC Black box diagram으로부터 Sequence diagram 자동생성21

Model Based Systems Engineering3. Design Synthesis식별된 기능요구사항을 물리적아키텍쳐에 할당시스템 수준의 필요한 기능을 수행하고,성능제약조건을 만족하는 물리적아키텍쳐 개발22

서브시스템으로 기능 할당(UC white box diagram)23

UC white box diagram으로부터 Sequence diagram자동생성24

MBSE의 이득모델 실행을 통한 요구사항의완전성 및 정확성 검증요구사항의 가시화로효과적인 의사소통Trade-off study를 통한최적의 아키텍쳐 도출25

Systems engineering handoff Model-Based Systems Engineering에서 시스템 엔지니어링 팀이 서브 시스템개발팀에게 전달하는 가장 중요한 핵심 산출물은 실행 가능한 시스템 아키텍쳐모델임. HW/SW 요구사항 스펙 문서는 공통 저장소에서 자동 생성 프로젝트 조직의 구조 및 특성에 따라 handoff의 범위 및 내용이 달라짐26

AgendaSystems EngineeringWhat is Model Based Systems EngineeringMBSE Solution사례27

IBM Rational Solutionfor Systems and Software EngineeringIBM Rational solutionfor systems and software engineeringArchitecture, Designand DevelopmentRequirementsVisualize, Analyzeand, OrganizeQualityPlanning, Change/ConfigurationManagementBest Practices and ServicesOpen Lifecycle Integration28

Rational DOORSSystems requirements management and traceability고객과 시장의 필요를 수집하고 문서화고객의 요구사항의 누락 방지프로젝트 범위 및 변경 통제Compliance를 증명하기 위한 추적성 확보Requirements ManagementSearch, filteron attributesDOORSImpact &Coverage analysisSecurity &AuditingTraceabilitybetween relatedartifactsReview &CollaborationDesignStakeholder ReqsSystem ReqsSoftwareRequirementsTest Plans29

Rational Rhapsody시스템 모델링 및 요구사항 검증ModelExecutionRequirementsVisualizationSoftware-CentricWorkflowStandards-BasedMDDStrategicReuseModel-DrivenTesting 시각적인 모델링을 통한 요구사항 분석 및의사소통 향상 실행 가능한 모델을 통한 조기 설계 검정 SW, HW와 기구부문으로 기능 요구사항할당 및 관리 변경 요청에 대한 영향도 분석30

Rational Rhapsody Design Manager시스템 및 SW 설계 팀 간의 협업 향상설계 산출물의 허브– 설계 요소들의 중앙 저장소 – 검색, 리뷰,분석 및 재사용– 설계요소들과 다른 산출물(요구사항,테스트케이스 등)과의 추적성– 가시적 추적성관계ArchitectSystemsEngineerIBM CollaborativeDesign ManagementQualityEngineerSoftwareDeveloperRequirementsAnalystRational RhapsodyDesign ManagerDesign Reviewer31

AgendaSystems EngineeringWhat is Model Based Systems EngineeringMBSE Solution사례32

Jaguar Land Rover – SW검증 시간을 90% 감소영국에 본사를 두고 있으며, 3개의 브랜드,Jaguar, Land Rover, Range Rover를 관리2008년 인도 Tata Motor가 인수분산개발 환경하에서 복잡한 요구사항을 잘관리해서 성공적으로 신속히 시장에출시하기 위함.솔루션– IBM Rational DOORS– IBM Rational Rhapsody– IBM Rational ClearCase/ClearQuest효과– SW검증시간과 버그 원인 검출 시간을90% 감소33

Boeing Corporate Standard for UML development perSystem and Software HILT May, 2006. Example projects where Rhapsody is being usedor is specified.– BMD (Ballistic Missile Defense)– JUCAS– Airborne Laser34

Cassidian (EADS Defense & Security Systems) Talerion– UAV, Harmony SE based developmentprocess Eurocopter– Heavy use of MDSE– Process based upon Harmony SE Defense Electronics– A400M:Mission Management System,Defensive Aids Subsystem,– Obstacle Warning System forhelicopters Military Aircraft– A400M:Terrain Masking Low Level FlightSystem에어버스 A380유로파이터유로콥터 타이거35

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