과학기술의 발전으로 인해서 현대의 시스템은 과거에 비해 대형화되고 복잡화되었다. 복잡한 시스템 개발에서 복잡도를 줄이기 위한 방법으로 모델기반 시스템엔지니어링(MBSE)이 다양한 분야에서 적용되고 있다. 하지만 다양한 언어를 통하여 모델링이 이루어지고 있으므로, 개발 프로세스에 따른 산출물의 일관성 및 이해관계자간의 의사소통에 문제가 발생하고 각 MBSE 도구의 지원 다이어그램의 차이에 따라 산출물의 표현이 제한되기 때문에 그 효과성이 부족하다. 본 논문에서는 전통적 다이어그램의 하나인 데이터흐름도(DFD)를 SysML의 다이어그램으로 변환하는 법칙을 연구함으로써 이미 구축된 모델들을 재사용하여 SysML로 구축될 수 있도록 한다. 특히, 각 다이어그램의 메타모델(Meta Model)을 분석하고, 이분그래프를 통해 각 구성요소의 연결 관계를 확인하여 변환의 근거를 마련하고 무결성을 확인하며 보다 효과적인 변환 법칙을 제시하고 있다. 또한 위 내용을 함정전투체계설계에 적용해 봄으로써 그 효과성을 확인한다. 본 연구의 결과를 기반으로 향후 추가연구를 수행하면, 이미 구축된 시스템 개발과정에서 산출된 모델들을 SysML 을 이용하여 일관성 있게 표현할 수 있을 것 이다. 그리하여 산출물의 일관성을 높이고 이해관계자간의 의사소통을 원활하게 함으로써, SysML을 이용한 효과적인 모델기반시스템엔지니어링(MBSE)에 도움이 될 것으로 기대된다.
과학기술의 발전으로 인해서 현대의 시스템은 과거에 비해 대형화되고 복잡화되었다. 복잡한 시스템 개발에서 복잡도를 줄이기 위한 방법으로 모델기반 시스템엔지니어링(MBSE)이 다양한 분야에서 적용되고 있다. 하지만 다양한 언어를 통하여 모델링이 이루어지고 있으므로, 개발 프로세스에 따른 산출물의 일관성 및 이해관계자간의 의사소통에 문제가 발생하고 각 MBSE 도구의 지원 다이어그램의 차이에 따라 산출물의 표현이 제한되기 때문에 그 효과성이 부족하다. 본 논문에서는 전통적 다이어그램의 하나인 데이터흐름도(DFD)를 SysML의 다이어그램으로 변환하는 법칙을 연구함으로써 이미 구축된 모델들을 재사용하여 SysML로 구축될 수 있도록 한다. 특히, 각 다이어그램의 메타모델(Meta Model)을 분석하고, 이분그래프를 통해 각 구성요소의 연결 관계를 확인하여 변환의 근거를 마련하고 무결성을 확인하며 보다 효과적인 변환 법칙을 제시하고 있다. 또한 위 내용을 함정전투체계설계에 적용해 봄으로써 그 효과성을 확인한다. 본 연구의 결과를 기반으로 향후 추가연구를 수행하면, 이미 구축된 시스템 개발과정에서 산출된 모델들을 SysML 을 이용하여 일관성 있게 표현할 수 있을 것 이다. 그리하여 산출물의 일관성을 높이고 이해관계자간의 의사소통을 원활하게 함으로써, SysML을 이용한 효과적인 모델기반시스템엔지니어링(MBSE)에 도움이 될 것으로 기대된다.
Due to science and technology evolutions, modern systems are becoming larger and more complex. In developing complex systems, Model-Based Systems Engineering (MBSE), which is approach to reduce complexity, is being introduced and applied to various system domains. However, because of the modeling be...
Due to science and technology evolutions, modern systems are becoming larger and more complex. In developing complex systems, Model-Based Systems Engineering (MBSE), which is approach to reduce complexity, is being introduced and applied to various system domains. However, because of the modeling being made through a variety of languages, there is a problem with communication within the stakeholders and a lack of consistency in the models. In this paper, by investigating the rule explaining the transformation of one of the only traditional diagrams, DFD, to SysML and reusing the formerly built models, we attempt to implement by SysML. Analyzing each diagram's Metamodel and validating the connection of each component through bipartite graph especially suggest an effective transformation rule. Also, by applying to naval-combat system, we confirm efficiency of this study. Establishing the results of this study as basis for conducting further study, we will be able to transform other previous models gained from formerly built system to SysML. In this way, the stakeholder's communication can be improved and we anticipate that the application of SysML will be beneficial to the much efficient MBSE.
Due to science and technology evolutions, modern systems are becoming larger and more complex. In developing complex systems, Model-Based Systems Engineering (MBSE), which is approach to reduce complexity, is being introduced and applied to various system domains. However, because of the modeling being made through a variety of languages, there is a problem with communication within the stakeholders and a lack of consistency in the models. In this paper, by investigating the rule explaining the transformation of one of the only traditional diagrams, DFD, to SysML and reusing the formerly built models, we attempt to implement by SysML. Analyzing each diagram's Metamodel and validating the connection of each component through bipartite graph especially suggest an effective transformation rule. Also, by applying to naval-combat system, we confirm efficiency of this study. Establishing the results of this study as basis for conducting further study, we will be able to transform other previous models gained from formerly built system to SysML. In this way, the stakeholder's communication can be improved and we anticipate that the application of SysML will be beneficial to the much efficient MBSE.
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문제 정의
본 논문에서는 요구분석단계에서 구조적 분석을 통해 시스템 내에서의 프로세스들 간의 데이터 흐름을 기술하는 다이어그램인 데이터흐름도(DFD, Data Flow Diagram)를 SysML 다이어그램으로 변환하는 법칙을 제안함으로써 기존의 데이터베이스화 된 모델의 재사용성을 높이고 SysML을 통한 MBSE를 보다 효과적으로 할 수 있도록 한다.
본 연구에서는 매우 복잡한 구성요소와 인터페이스를 갖는 함정전투체계 상부수준 설계에서의 DFD를 SysML의 UCD와 BDD로의 변환을 통해서, 구축되어있는 전통적 모델을 사용하여 SysML을 사용한 모델기반시스템공학(MBSE)이 가능하도록 기여하였다고 생각한다.
본 연구에서는 이러한 문제의 가능성을 줄이고, SysML을 통한 효과적인 MBSE를 위해서 이미 구축되어 있는 모델을 SysML로 변환하는 방법에 관해 연구하였다.
이에 함정전투체계 상부수준 설계에서의 산출물을 바탕으로 변환법칙을 확인해 보았다.
제안 방법
먼저, 각 다이어그램의 메타모델을 분석하였다. 그 다음, 분석된 메타모델을 기반으로 다이어그램의 핵심이 되는 구성요소를 도출, 비교하였고, 마지막으로 이분그래프를 이용하여 각 구성요소간의 연결 관계를 비교하여 다이어그램의 변환 법칙에 관한 결론을 얻어내었다. 이를 통해 변환의 근거와 절차를 정형화 할 수 있다.
대표적인 전통적 다이어그램 중의 하나인 DFD를 SysML 다이어그램으로 변환하는 방법을 찾기 위해서 각 다이어그램의 메타모델(Meta model)을 분석하고, 이분그래프를 이용한 다이어그램 구성요소를 비교함으로써 변환 법칙에 관한 근거를 마련하였다.
먼저, 각 다이어그램의 메타모델을 분석하였다. 그 다음, 분석된 메타모델을 기반으로 다이어그램의 핵심이 되는 구성요소를 도출, 비교하였고, 마지막으로 이분그래프를 이용하여 각 구성요소간의 연결 관계를 비교하여 다이어그램의 변환 법칙에 관한 결론을 얻어내었다.
5와 같다[5]. 메타모델을 분석하고 핵심 구성요소를 도출하여 음영처리를 하여 나타내었다.
위의 세 다이어그램의 메타모델 분석을 통하여 구성요소의 속성 및 핵심 구성요소와 구성요소간의 연결 관계를 확인할 수 있게 되었다.
이론/모형
구성요소간의 연결 관계의 비교를 위해 이분그래프 (Bipartite Graph)분석방법을 사용한다.
본 연구에서는 다이어그램 간의 변환과 변환 시 정보 손실에 관한 무결성을 확인하기 위하여 메타모델 (Meta Model)과 이분그래프를 이용하였다.
성능/효과
메타모델을 이용한 구성요소의 비교분석 및 이분그래프를 이용한 구성요소간의 연결 관계 비교를 통해서 DFD는 SysML의 UCD 와 BDD으로 변환할 경우 다이어그램의 정보가 누락되거나 새롭게 생성되지 않고 1:1 변환이 이루어진다는 것을 확인하였다.
셋째로 “Association”은 Actor와 Use Case간의 링크를 나타내고, “Relationship”은 Use Case간의 관계를 나타낸다.
앞에서 언급한 비교를 통하여 데이터흐름도(DFD)가 SysML의 UCD와 BDD으로 변환 될 수 있다는 근거를 마련하였다.
이분그래프 분석을 통한 연결 관계 비교에서 DFD의 구성요소가 갖고 있는 연결 관계가 UCD, BDD의 구성요소 연결 관계와 동일하다는 것을 알게 되었다.
후속연구
이에 각 MBSE 도구에 표준 언어인 SysML 적용이 확장됨에 따라 모델의 재사용성 증대 및 SysML을 이용한 효과적인 MBSE의 적용을 위해서는 다이어그램의 변환 방법에 대한 연구가 필요하다.
추후 연구에서는 DFD외의 다른 전통적 다이어그램들의 SysML로의 변환 법칙을 연구함으로써, 시스템 개발 전 과정에 걸쳐 산출되는 모델들을 SysML로 표현하여, 그 활용성을 높이는 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
DFD란 무엇인가?
DFD는 소프트웨어 및 시스템 분석 및 설계에서 사용되는 보편적인 시스템 모형화 도구로써, 데이터에 비해 기능이 매우 복잡하고 중요할 경우에 유용하게 쓰인다. 이는 데이터가 소프트웨어, 혹은 시스템 내의 각 프로세스를 따라 흐르면서 변환되는 모습을 나타낸다.
SysML란 무엇인가?
SysML은 하드웨어, 소프트웨어, 정보, 인원, 절차, 시설 등을 포함한 복잡한 시스템의 사양화, 분석, 설계, 검증을 위한 그래픽 모델링 표준 언어로써, OMG (Object Management Group) 에 의해 그 사양이 책정되고 미국의 경우, 군사, 우주항공, 자동차 등의 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있다[4].
DFD의 구성요소 네 가지는 무엇인가?
DFD의 구성요소는 크게 네 가지가 있다. 첫째로 “Process”는 입력되는 데이터를 원하는 데이터로 출력시키기 위한 과정이다. 프로세스는 자체적으로 데이터를 생성할 수 없고 항상 입력되는 데이터가 있어야 한다. 둘째, “Flow”가 있다. 이는 구성요소들 간의 인터페이스를 나타낸다. 표기는 화살표를 이용하고 후속작업의 참조를 위해 명칭을 기록해두는 것이 바람직하다. 셋째, “Store” 는 저장되어있는 정보의 집합이다. 이는 단순한 데이터의 저장을 나타내는 것이지 데이터의 변동을 표시하는 것이 아니다. 넷째, “External Entity”는 프로세스 처리과정의 데이터 발생의 시작 및 종료를 나타낸다. 이는 DFD 상에서 프로세스와의 상호관련성을 표시하며, 일반적으로 DFD범위 밖에 사각형 형태로 나타낸다. 도시해 보면 Table 1과 같다[3].
참고문헌 (8)
Yoon-Mi Kim, Kyoung-Jin Choi, Yeon-Ok Cho, Developing the Management System of the Constructing Railway Safety Test Facilities Using the Model-Based Systems Engineering Approach, 2009 Proceedings of Autumn Symposium of The Korean Society For Railway, p.1965-1967, 2009
Fanchao Meng, Transformation from Data Flow Diagram to UML2.0 Activity Diagram: Progress in Informatics and Computing (PIC), 2010 IEEE International Conference, p.1010-1014, 2010 DOI: http://dx.doi.org/10.1109/PIC.2010.5687483
3SL, Cradle 6.8 Tutorial, p.19-85, 2013
OMG Systems Modeling Language (OMG $SysML^{TM})$ ) v.1.2, p.45-149, 2010
Jon Holt, Simon Perry, SysML for Systems Engineering: The Institution of Engineering and Technology, p.27-31,51-59 2008
G.Butler, P.Grogono, R.Shinghaln, Retrieving Information from Data Flow Diagrams. : Proceedings of 2nd Working Conference on Reverse Engineering, 1995. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/WCRE.1995.514690
Yong-Cheol Oh, Database Modeling: Freelec, 2010
Myeong-Seob Cho, "A Study on Process Tailoring for MBSE": 4th APCOSE, 2010.
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