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SysML모델과 플랜트정보 간 상호연동을 위한 플러그인 개발
A Plug-in Development for Interworking between SysML Model and Plant Information 원문보기

시스템엔지니어링학술지 = Journal of the Korean Society of Systems Engineering, v.15 no.2, 2019년, pp.17 - 30  

김준영 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터) ,  이태경 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터) ,  차재민 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터)

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Due to difficulties in tracking design information of existing document-based configuration management, the research on the development of plant SysML model was started to apply the model-based system engineering methodology to comprehensively manage various design information. However, until now, i...

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문제 정의

  • 그러나 모델기반 형상관리시스템으로의 전환을 위해서는 설계 문서와 플랜트정보를 SysML모델에 입력하거나, SysML모델과 각종엔지니어링 도구 간의 연계를 엔지니어가 일일이 함에 따라 막대한 인력과 시간 투입이 야기된다. 그래서 본 연구는 이러한 문제점을 해결하고자 SysML모델과 플랜트정보 간 자동 변환 플러그인을 개발하고자 하였다.
  • 이는 사용자가 직접 MagicDraw에 외부 프로그램과의 데이터연계 기능을 추가할 수 있도록 지원한다. 따라서 본 연구는 Open API를 사용하여 대표적인 Java 개발도구인 Java Eclipse IDE(Integrated Development Environment) 상에서 플러그인 개발을 수행하였다.
  • 이는 즉, SysMl모델이 MagicDraw 상에서만 존재할 뿐 다른 상용 엔지니어링 도구와 연계할 수 없어, SysML모델을 중심으로 각종 플랜트정보를 통합적으로 관리하기 어려운 상황을 의미한다. 따라서 본 연구는 SysML모델을 상용 엔지니어링 도구와 연계할 수 있는 형태로 엑셀 포맷을 선택하였으며, 해당 포맷을 근간으로 플랜트정보를 상호 변환할 수 있는 플러그인을 개발한 연구이다. 따라서 본 연구는 모델기반 형상관리시스템의 핵심인 SysML모델을 중심으로 플랜트를 설계하고, 관리하기 위한 체계를 처음으로 구축한 연구라는 의의를 갖는다.
  • 따라서 본 연구는 SysML모델을 상용 엔지니어링 도구와 연계할 수 있는 형태로 엑셀 포맷을 선택하였으며, 해당 포맷을 근간으로 플랜트정보를 상호 변환할 수 있는 플러그인을 개발한 연구이다. 따라서 본 연구는 모델기반 형상관리시스템의 핵심인 SysML모델을 중심으로 플랜트를 설계하고, 관리하기 위한 체계를 처음으로 구축한 연구라는 의의를 갖는다. 하지만 본 연구는 요구사항 다이어그램, 블록 다이어그램과 같은 일부SysML모델과 엑셀이라는 일부 포맷을 우선적으로 선정하여, 플러그인을 개발한 만큼 보다 확장된 상호 변환 플러그인을 개발할 필요가 있다.
  • 따라서 본 연구의 목표는 전술한 문제에 대응하기 위한 선행 연구로써, 설계 문서 내 플랜트정보를 SysML모델로 자동 생성할 뿐만 아니라, SysML모델에 기록된 플랜트정보를 추출하여, 외부 엔지니어링 도구의 연계와 설계 문서 작성 편의성을 높여주는 상호 변환 플러그인을 개발하는 것이다. 이를 위해, 상호 변환 플러그인의 개발 범위와 항목, 개발환경, 주요 기능을 선정해 이를 바탕으로 플러그인을 개발하였다.
  • 이런 문제점을 해결하기 위해 이전 연구[29]에서 형상관리 시스템 구현 관점에서 SysML-엑셀 간 양방향 변환 기술과 엑셀, 그래프 데이터베이스 간의 변환을 연계한 SysML 기반의 플랜트 형상관리 개념을 제시하였다. 본 연구에서는 그 중 SysML-엑셀 간 양방향 변환 기술의 상세 개발과정과 결과를 제시하고자 한다.
  • 본 플러그인의 개발 목적은 SysML모델과 플랜트정보 간 양방향 자동 변환을 지원하는데 있다. 이를 위해 본 연구에서는 그림 4, 5와 같이 플랜트 설계 시에 사용되는 주요 설계 문서 51종과 상용 엔지니어링 도구 11종을 확인함으로써, 가장 많이 활용되는 정보 포맷을 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MBSE가 무엇인가요? MBSE는 개념 설계에서부터 개발 및 그 이후 전생명주기에 걸쳐 시스템 요구사항, 설계, 해석, 검증을 지원하고자 모델링을 적용하는 접근법이다[10]. 여기서 말하는 모델이란, 시스템이 무엇인지 정의한 물리적, 논리적, 수학적 형태의 요약을 뜻하는데, 이 모델 안에는 시스템의 설계, 분석, 검증 등과 관련된 각종 정보를 담기 위한 저장소(Repository)를 포함한다[11].
MBSE가 시스템을 설계하는 과정에서 문서를 생성하거나, 관리할 필요가 없는 이유는 무엇인가요? 또한, 시스템의 관리항목이 변경될 때마다 수많은 문서를 엔지니어가 확인 및 변경하는 과정에서 수많은 인적오류가 발생한다[8]. 반면 MBSE는 모델 안에 모든 시스템정보를 포함하고 있기 때문에 시스템을 설계하는 과정에서 문서를 생성하거나, 관리할 필요가 없다[9, 12]. 그리고 문장이 아닌 시각적 모델과 다이어그램을 사용하여 시스템을 정의하기 때문에 배경지식이 다양한 이해관계자들이 쉽게 이해할 수 있다[8].
문서기반 시스템엔지니어링의 문제점이 무엇인가요? 기본적으로 DBSE는 각종 문서와 텍스트를 중심으로 시스템을 설계하는 방식이다. 이는 시스템이 복잡해질수록 설계에 반영해야할 문서가 기하급수적으로 늘어나기 때문에 업무효율성이 떨어지게 된다. 그리고 시스템 요구사항, 기능, 구조 등을 텍스트만으로 표현하기 때문에 내・외부 이해관계자들이 시스템을 완벽하게 이해하는데 어려움이 따른다. 또한, 시스템의 관리항목이 변경될 때마다 수많은 문서를 엔지니어가 확인 및 변경하는 과정에서 수많은 인적오류가 발생한다[8]. 반면 MBSE는 모델 안에 모든 시스템정보를 포함하고 있기 때문에 시스템을 설계하는 과정에서 문서를 생성하거나, 관리할 필요가 없다[9, 12].
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참고문헌 (31)

  1. 이태경, 차재민, 김준영, 염충섭, 모델 기반의 플랜트 형상관리 시스템 구현을 위한 SysML 기반의 플랜트 모델링 케이스, 한국경영과학회 학술대회논문집, pp. 1731-1739, 2018. 

  2. 이태경, 차재민, 살림셀리, 김준영, SysML 모델기반 플랜트 형상관리, 대한기계학회 춘추학술대회, pp. 1930-1934, 2018. 

  3. Garzotto, F., Paolini, P., Schwabe, D., HDM- a model-based approach to hypertext application design, ACM Transactions on Information Systems, Vol. 11, No. 1, pp. 1-26, 1993. 

  4. Dart, S., Configuration Management: the missing link in Web engineering, Artech House, Inc, 2000. 

  5. T. N. Nguyen, Model-based Version and Configuration Management for a Web Engineering Lifecycle, Proceedings of the 15th World Wide Web Conference, ACM, NY, pp. 437-446, 2006. 

  6. Estefan, J. A., Survey of model-based systems engineering (MBSE) methodologies, INCOSE MBSE Focus Group 25.8, pp. 1-12, 2007. 

  7. Bonnet, S., Voirin, J.L., Normand, V. Exertier, D., Implementing the MBSE cultural change: organization, coaching and lessons learned, INCOSE International Symposium, Vol. 25, No. 1, pp. 508-523, 2015. 

  8. Adedjouma, M., Thomas, T., Mraidha, C., Gerard, S., Zeller, G., From Document-Based to Model-Based System and Software Engineering: Experience Report of a Selective Catalytic Reduction System Development, In EduSymp/OSS4MDE@ MoDELS, pp. 27-36, 2016. 

  9. D'Ambrosio, J., Soremekun, G., Systems engineering challenges and MBSE opportunities for automotive system design, 2017 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), pp. 2075-2080, 2017. 

  10. INCOSE Technical Operations, Systems Engineering Vision 2020, Version 2.03. Seattle, WA: International Council on Systems Engineering, Seattle, WA, INCOSE-TP-2004-004-02, 2007. 

  11. Bone, M., Cloutier, R., The current state of model based systems engineering: Results from the $omg^{TM}$ sysml request for information 2009, Proceedings of the 8th conference on systems engineering research, 2010. 

  12. Hart, L. E., Introduction to model-based system engineering (MBSE) and SysML, Delaware Valley INCOSE Chapter Meeting, Vol. 30, 2015. 

  13. Cornford, S. L., Feather, M. S., Model Based Mission Assurance in a Model Based Systems Engineering (MBSE) Framework: State-of-the-Art Assessment, 2016. 

  14. Friedenthal, S., Moore, A., Steiner, R., A practical guide to SysML: the systems modeling language, Morgan Kaufmann, 2014. 

  15. Bajaj, M., Backhaus, J., Walden, T., Waikar, M., Zwemer, D., Schreiber, C., Martin, L., Graph ­Based Digital Blueprint for Model Based Engineering of Complex Systems, INCOSE International Symposium, Vol. 27, No. 1, pp. 151-169, 2017. 

  16. Bajaj, M., Cole, B., Zwemer, D., Architecture To Geometry-Integrating System Models With Mechanical Design, AIAA SPACE 2016, p. 5470, 2016. 

  17. Evans, J. W., Groen, F. J., Wang, L., Austin, R., Witulski, A., Cornford, S. L., Lindsey, N., Towards a framework for reliability and safety analysis of complex space missions, 19th AIAA Non-Deterministic Approaches Conference, pp. 1099, 2017. 

  18. Potock, B., Bridging the Design Gap from MBSE to Electrical & Electronic Design, 2018 No Magic World Symposium, 2018. 

  19. SAE ANSI/EIA-649C, Configuration Management Standard, SAE International, 2019. 

  20. IAEA-TECDOC-1335, Configuration Management in Nuclear Power Plants, International Atomic Energy Agency, pp. 4, 2003. 

  21. ISO/IEC/IEEE 15288:2015, Systems and software engineering - System life cycle processes, International Organization Standardization, pp. 39-42, 2015. 

  22. 안경익, 류동수, 이원형, 변수진, 원전 생애주기 통합정보관리시스템 개발, 한국 CDE 학회 학술발표회 논문집, pp. 384-389, 2013. 

  23. 안경익, 제품모델 표준 기반 원자력발전소 통합정보관리시스템 구현 사례, 한국 CDE 학회 학술발표회 논문집, pp. 541-554, 2014. 

  24. ISO/IEC 19514:2017, Information technology - Object management group systems modeling language(OMG SysML), pp. 1-7, International Organization for Standardization, 2017. 

  25. Friendenthal, S., Steiner, R., Moore, A., A practical Guide to SysML. Burlington, MA: Elsevier, 2009. 

  26. 김준영, 차재민, 이태경, 시스템 모델링 언어 (SysML) 기반 플랜트 모델링 연구, 대한기계학회 춘추학술대회, pp. 1927-1929, 2018. 

  27. Salim, S., Kim, J. Y., Lee, T., Cha, J. M., Plant Equipment Modeling with Model Based Systems Engineering Approach, 대한기계학회 춘추학술대회, pp. 2016-2021, 2018. 

  28. Lee, T., Cha, J. M., Kim, J. Y., Shin, J., Kim, J., Yeom, C., Plant modeling based on SysML domain specific language. 2017 IEEE International Systems Engineering Symposium (ISSE), pp. 1-5, IEEE, 2017. 

  29. 이태경, 차재민, 살림 셀리, 김준영, SysML 모델 기반 플랜트 형상관리, 대한기계학회 춘추학술대회, pp. 1930-1934, 2018. 

  30. 류동수, 건설원전 형상관리시스템 구축현황 및 계획, 2016 원자력안전규제정보회의, pp. 6, 2016. 

  31. Lee, T., Cha, J. M., Kim, J. Y., Salim, S., Yeom, C., A Development Case of SysML Based Nuclear Power Plant Design Bases Model, 2018 Transactions of the Korean Nuclear Society Spring Meeting, Korean Nuclear Society, 2018. 

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