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문제 정의
- 탐색기는 유도무기체계의 유도탄 전방부에 탑재되어 비행 외란 환경하에서 유도탄과 표적 간의 상대운동을 감지하여 종말호밍에 필요한 유도 신호(시선각 변화율, 시선각)를 측정한 후 유도 조종 컴퓨터에 전달하는 역할을 수행하는 서브 시스템으로, 표적을 감지하기 위해 마이크로파, 적외선 영상, 가시광 영상 또는 레이저 센서 등을 사용한다. 본 논문에서는 영상 센서를 탑재한 탐색기에 대한 요구사항개발 사례를 설명하였다. 영상 탐색기는 통상 영상을 생성하는 부분, 영상신호를 처리하는 부분, 영상의 축을 구동하는 부분 등으로 구성 된다.
- 본 논문에서는 유도무기체계 유도탄의 서브 시스템인 탐색기(Seeker)를 개발하기 위한 프로젝트에서 모델기반 시스템 엔니지어링을 적용한 요구사항 개발 프로세스 적용 사례를 통하여 실질적으로 요구사항 개발을 수행할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 임무 시나리오를 기준으로 시스템이 수행하는 임무를 활동 다이아그램으로 표현하였다. 3개의 Use Case에 대한 시스템 레벨의 활동 다이아그램을 작성후 후 각각 구성품 수준으로 확장하여 작성하였다. Figure 6은 전원공급/자체점검 Use Case에 대한 활동 다이아그램 사례로 시스템 수준의 활동 다이아그램이며 Figure 7은 구성품 수준으로 확장한 활동 다이아그램이다.
- [6] Figure 8은 탐색기 시스템의 상태 다이아그램 이다. 5개의 상태로 표현하였으며 상태1에서 상태5까지의 상태와 각 상태간 전이되는 조건과 활동을 표현하였다.
- 수집한 요구사항을 기반으로 개발 시스템의 범위 정의를 위해 Use Case Diagram을 작성 하였다. Use Case Diagram을 통해 탐색기의 주요한 임무가 무엇인지 Use Case로 표현하고 외부 시스템 (External System)과의 관계를 표현하였다.[6]
- 이렇게 작성된 요구사항 확인 결과와 모델링 결과를 비교/검토하여 기술적 표현으로 변환한 요구 사항을 개발 하였다. 개발된 요구사항은 요구사항 문장확인, 요구사항 집합확인을 통해 무결성을 갖는지 확인하였고 검증방법 및 우선순위를 추가하여규 정된 요구사항 세트를 개발하였다. 개발 과정 중 조치가 필요한 경우는 고객 및 관련자와 협의하여 조치하였다.
- 고객의 요구사항문서 검토를 시작으로 탐색기의 요구사항을 분석하였다. 고객이 제공한 요구사항 문서를 검토하여 요구사항을 수집하였으며 필요시 고객과 협의을 통해 원 요구사항을 명확히 하였다.
- 고객의 요구사항문서에 포함된 시스템 운용 개념, 요구사항 및 기 수행한 경험을 활용하여 임무 시나리오를 작성하였다. 임무 시나리오는 Use Case Diagram에서 정의한 Use Case인 1)전원공급/자체점검, 2)임무준비, 3)탐색/추적 3개의 주요 임무로 나누어 작성 하였다.
- 고객의 요구사항문서 검토를 시작으로 탐색기의 요구사항을 분석하였다. 고객이 제공한 요구사항 문서를 검토하여 요구사항을 수집하였으며 필요시 고객과 협의을 통해 원 요구사항을 명확히 하였다. 수집된 요구사항을 계층화하고 식별자를 부여하여 탐색기 및 구성품 수준의 요구사항을 확인 하였다.
- 고객이 제공한 요구사항문서를 통해 시스템의 운용 개념 및 요구사항을 확인하고 SysML 도구인 Rhapsody를 활용하여 모델링한 결과와 비교 검토하여 요구사항을 명확히 하였다. 기존 문서위주로 수행했던 요구사항 개발 방법에 비해 모델링을 활용함으 로써 시스템 및 구성품에 대한 요구사항을 좀 더 명확히 하고 요구사항에 대한 이해도를 높일 수 있었다.
- 요구사항의 완성된 세트와 모델링 결과는 형상 기준 문서인 탐색기의 체계/부체계 규격서(SSS) 작성에 활용할 수 있었다. 그리고 요구사항 관리 도구인 DOORS에 시스템 및 구성품 요구사항 목록을 입력하고 시스템과 구성품간 추적성을 확인하였다. 이 과정에서 일부 요구사항은 추가 되거나 레벨이 재 분류되었다.
- 개발 과정 중 조치가 필요한 경우는 고객 및 관련자와 협의하여 조치하였다. 끝으로 개발된 요구사항의 결과물로 체계/부체계 규격서를 작성하였으며 요구사항의 체계적 관리를 위해 요구사항 관리 전산 도구(IBM Rational DOORS 9.5)에 요구사항을 입력 하였다.
- 수집된 요구사항을 계층화하고 식별자를 부여하여 탐색기 및 구성품 수준의 요구사항을 확인 하였다. 또한, 요구사항 확인과 동시에 요구사항에 따른 시스템의 임무 시나리오를 작성하고, SysML (System Modeling Language)을 활용하여 탐색기 및 구성 품을 모델링 하였다. SysML 전산 도구는 IBM Rational Rhapsody 8.
- 이렇게 확정된 요구사항은 요구사항별로 요구 사항 문장확인(명확성, 타당성, 유일성, 시험가능성), 요구사항 집합확인(중복성, 상충), 검증방법(데모, 시험, 검사, 분석, 특수) 및 우선순위(중요성, 가중치)를 확인하여 요구사항의 무결성을 확보하였다. 문장확인 결과는 3.2절에서 수집한 요구사항 결과에 추가/보완하여 작성하였다.
- 본 논문에서는 EIA-632의 시스템 설계 프로세스를 기준으로 MBSE를 적용한 시스템 요구사항개발 프로세스를 구체화하여 적용하였다.
- 본 논문은 SysML을 활용해 시스템 엔지니어링 설계 프로세스인 요구사항개발 과정을 유도무기체계 유도탄의 서브 시스템인 탐색기를 사례로 설명하였다. 사례를 통하여 개발업무에서 시스템 요구사 항개발을 수행할 수 있는 프로세스와 방법을 구체적으로 제시 하였다.
- 고객이 제공한 요구사항 문서를 검토하여 요구사항을 수집하였으며 필요시 고객과 협의을 통해 원 요구사항을 명확히 하였다. 수집된 요구사항을 계층화하고 식별자를 부여하여 탐색기 및 구성품 수준의 요구사항을 확인 하였다. 또한, 요구사항 확인과 동시에 요구사항에 따른 시스템의 임무 시나리오를 작성하고, SysML (System Modeling Language)을 활용하여 탐색기 및 구성 품을 모델링 하였다.
- 수집한 요구사항을 기반으로 개발 시스템의 범위 정의를 위해 Use Case Diagram을 작성 하였다. Use Case Diagram을 통해 탐색기의 주요한 임무가 무엇인지 Use Case로 표현하고 외부 시스템 (External System)과의 관계를 표현하였다.
- 그리고 시스템 및 구성품에 대한 모델링을 수행해 봄으로써 개발하고자 하는 시스템에 대한 이해를 한 층 높일 수가 있어 프로젝트 수행 동안에 기술 관리에 많은 도움이 될 것으로 생각된다. 요구사항 관리를 위해 탐색기 시스템에 대한 체계/부체계 규격서(SSS)를 작성하고 요구사항 관리 지원도구인 DOORS에 요구사항 개발 결과를 입력하여 향후 요구사항 변경 및 추적성 관리를 할 수 있도록 하였다.
- 이렇게 작성된 요구사항 확인 결과와 모델링 결과를 비교/검토하여 기술적 표현으로 변환한 요구 사항을 개발 하였다. 개발된 요구사항은 요구사항 문장확인, 요구사항 집합확인을 통해 무결성을 갖는지 확인하였고 검증방법 및 우선순위를 추가하여규 정된 요구사항 세트를 개발하였다.
- 고객으로부터 받은 요구사항문서는 간략한 시스템 운용 개념과 시스템 요구사항, 구성품 요구사항, 설계 제약사항 및 기타 개발시 고려할 사항 등 여러 가지가 혼재되어 있어 시스템 개발을 위해서는 좀 더 명확하게 확인하고 이해할 필요가 있다. 이를 위해 요구사항을 수집하기 위한 템플릿을 활용하여 식별자를 부여하고 요구사항 문장으로 변환하여 정리 하였다. 이때 몇몇 요구사항은 시스템과 구성품 요구사항을 구별하여 표현하였다.
- 고객의 요구사항문서에 포함된 시스템 운용 개념, 요구사항 및 기 수행한 경험을 활용하여 임무 시나리오를 작성하였다. 임무 시나리오는 Use Case Diagram에서 정의한 Use Case인 1)전원공급/자체점검, 2)임무준비, 3)탐색/추적 3개의 주요 임무로 나누어 작성 하였다. 우선 탐색기 시스템 레벨의 임무 시나리오를 작성 후 구성품 레벨로 확장하하 였다.
- 임무 시나리오를 기준으로 시스템이 수행하는 임무를 활동 다이아그램으로 표현하였다. 3개의 Use Case에 대한 시스템 레벨의 활동 다이아그램을 작성후 후 각각 구성품 수준으로 확장하여 작성하였다.
- 탐색기와 구성품간 인터페이스 관련 요구사항을 확인하여 구성 다이아그램을 작성하였다. 이를 통해 구성품간 인터페이스를 다시 한번 명확하게 확인할수 있었다.
- Figure 4는 탐색기 시스템의 Use Case Diagram 이다. 탐색기의 주요 임무를 3가지 Use Case로 표현(전원공급/자체점검, 임무준비, 탐색/추적)하였으며 Use Case별 외부장치와의 관계를 표시하여 탐색기의 개발 범위를 이해할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 본 논문은 SysML을 활용해 시스템 엔지니어링 설계 프로세스인 요구사항개발 과정을 유도무기체계 유도탄의 서브 시스템인 탐색기를 사례로 설명하였다. 사례를 통하여 개발업무에서 시스템 요구사 항개발을 수행할 수 있는 프로세스와 방법을 구체적으로 제시 하였다.
이론/모형
- 탐색기 시스템 및 구성품에 대한 기능 모델링을 SysML도구인 IBM Rapsody 8.1을 사용하여 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다.
성능/효과
- 3.2절에서 정의한 요구사항과 3.4절의 기능 모델링 과정 및 결과와 비교하여 기능 요구사항을 추가 도출하고 요구사항에 대한 이해도를 높일 수가 있었다. 이렇게 확정된 요구사항은 요구사항별로 요구 사항 문장확인(명확성, 타당성, 유일성, 시험가능성), 요구사항 집합확인(중복성, 상충), 검증방법(데모, 시험, 검사, 분석, 특수) 및 우선순위(중요성, 가중치)를 확인하여 요구사항의 무결성을 확보하였다.
- 고객이 제공한 요구사항문서를 통해 시스템의 운용 개념 및 요구사항을 확인하고 SysML 도구인 Rhapsody를 활용하여 모델링한 결과와 비교 검토하여 요구사항을 명확히 하였다. 기존 문서위주로 수행했던 요구사항 개발 방법에 비해 모델링을 활용함으 로써 시스템 및 구성품에 대한 요구사항을 좀 더 명확히 하고 요구사항에 대한 이해도를 높일 수 있었다. 또한, 요구사항문서에서 누락된 기능 요구사항및 제약사항 등을 추가로 도출할 수 있었으며 서로 상충되거나 중복되는 요구사항 여부도 확인 할 수 있었다.
- 기존 문서위주로 수행했던 요구사항 개발 방법에 비해 모델링을 활용함으 로써 시스템 및 구성품에 대한 요구사항을 좀 더 명확히 하고 요구사항에 대한 이해도를 높일 수 있었다. 또한, 요구사항문서에서 누락된 기능 요구사항및 제약사항 등을 추가로 도출할 수 있었으며 서로 상충되거나 중복되는 요구사항 여부도 확인 할 수 있었다. 그리고 시스템 및 구성품에 대한 모델링을 수행해 봄으로써 개발하고자 하는 시스템에 대한 이해를 한 층 높일 수가 있어 프로젝트 수행 동안에 기술 관리에 많은 도움이 될 것으로 생각된다.
- 4절의 기능 모델링 과정 및 결과와 비교하여 기능 요구사항을 추가 도출하고 요구사항에 대한 이해도를 높일 수가 있었다. 이렇게 확정된 요구사항은 요구사항별로 요구 사항 문장확인(명확성, 타당성, 유일성, 시험가능성), 요구사항 집합확인(중복성, 상충), 검증방법(데모, 시험, 검사, 분석, 특수) 및 우선순위(중요성, 가중치)를 확인하여 요구사항의 무결성을 확보하였다. 문장확인 결과는 3.
후속연구
- 이 과정에서 일부 요구사항은 추가 되거나 레벨이 재 분류되었다. DOORS에 입력된 요구사항은 향후 설계 및시험 단계에서 지속적인 추적성을 확인하는데 활용할 계획이다. Figure 10은 DOORS에 입력된 요구사항이며 시스템과 구성품간 추적성이 연결되어 있음을 알 수 있으며 향후 설계기술서, 시험절차서의 요구사항과의 추적성도 확인할 수 있도록 하였다.
- 또한, 요구사항문서에서 누락된 기능 요구사항및 제약사항 등을 추가로 도출할 수 있었으며 서로 상충되거나 중복되는 요구사항 여부도 확인 할 수 있었다. 그리고 시스템 및 구성품에 대한 모델링을 수행해 봄으로써 개발하고자 하는 시스템에 대한 이해를 한 층 높일 수가 있어 프로젝트 수행 동안에 기술 관리에 많은 도움이 될 것으로 생각된다. 요구사항 관리를 위해 탐색기 시스템에 대한 체계/부체계 규격서(SSS)를 작성하고 요구사항 관리 지원도구인 DOORS에 요구사항 개발 결과를 입력하여 향후 요구사항 변경 및 추적성 관리를 할 수 있도록 하였다.
- 본 논문에서 설명한 요구사항 개발 프로세스 및 방법이 향후 개발 프로젝트의 요구사항 개발 가이드로 활용될 수 있으며 SysML 모델링 파일은 유사 시스템 개발시 많은 부분 재활용 될 수 있을 것으로 생각된다.
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