제2장 시스템 공학의 절차.

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1 제2장 시스템 공학의 절차

2 2-1. SE의 수명주기 (1) 시스템공학의 LIFE CYCLE 1)시스템의 전(全)순기에 걸친 일련의 과정에서 포괄적이고 반복적인 과정을 통해서 이루어 짐 ①시장의 요구 단계에서 제품의 개념의 정의와 타당성을 검토하는 단계를 거쳐 최초의 개념을 확정한다. ②확정된 개념의 검증을 한 후 제품에 대한 설계를 한다. ③설계된 제품은 시제품을 만들거나 공학적인 활동을 통해서 확인한다. ④제품의 생산과 운용 사후관리 후 폐기되는 일련의 LIFE CYCLE을 거친다. 2)제품의 각 과정에서 체계적인 활동을 통해 과정을 완수하게 되는데 단계마다 시스템 공학의 활동을 수행하여 효과적으로 단계를 완수하고 다음 단계로 이행하게 되며 시스템공학은 이러한 반복적인 수행을 필요로 한다. < 시스템 공학의 라이프 사이클> 마켓 요구단계 개념 정의 타당성 검토단계 확정된 개념·검증 단계 설계·확인 단계 시제품 생산·전개 단계 운용·지원 단계 처분·폐기

3 2-1. SE의 수명주기 1)시스템공학은 수명 주기간 각 단계에서 수행하게 되는데,
(2) 총 수명주기에서 시스템공학 수행 1)시스템공학은 수명 주기간 각 단계에서 수행하게 되는데, ①개념 정의 단계에서 수행하는 시스템공학활동은 전(全)수명 주기 단계의 주기능에 대한 총체적인 시스템 공학 활동을 수행하고 ②입증·확인 단계에서 대안 및 개념을 설계하고, 실용·개발 단계에서는 상세설계에 이은 제작 및 시험 등을 수행한다. ③생산·운용 및 지원 단계에서는 성능개발 등 시스템공학은 제품의 수명 주기간 단계별로 수행하면서 목표를 달성해 나간다. < 도표2-2 > 제품 수명 주기간 체계공학 과정의 반복단계 개념 정의 입증·확인 실용·개발 생산·운용 및 지원 주 기능 개발 생산 시험·검증 배치 운용 지원 훈련 폐기 대안개념 개념 설계 기능 형상 상세 설계 제작/ 인터페이스 &시험 성능개발 할당된 형상 생산품 형상

4 2-2. SE의 추진절차 (1) 시스템공학 추진의 관리 중점 1)일반적으로 시스템공학 추진 절차는 포괄적이고 반복적인 공학적 과정을 말한다. 2)사용자의 필요성에 의하여 제기된 요구사항을 제품과 이에 연관된 제반 공정을 조합하여 한 시스템으로 형성해 나가는 활동이다. 3)개발 단계별로 비용 가치를 산정하고 중점 관리한다. 이러한 모든 정보자료를 결정권자에게 제시함으로써 다음 단계로 전환할 자료를 제공하게 된다. (2) 시스템공학 추진의 일반과정 시스템공학 관리과정은 개발진도 및 위험요소 평가를 위한 설계검토, 기술적 요구특성의 종합,요구사항 분석 및 배분, 최적 시스템을 달성하기 위한 대안 분석, 그리고 이를 계획하고 조정 통제하는 시스템을 포함하고 있다. (3) 시스템공학의 추진 절차(Process) 1)시스템 관리체계가 사용자가 무엇을 언제 등의 요구사항이 입력되면, 먼저 요구내용을 분석 하고, 각 기능을 배분하여 요구사항 달성여부를 반복적으로 검증하는 요구루프 활동을 수행 2)적합한 기능 분석 결과를 종합하여 이를 어떻게 설계할 것인지에 따라 설계루프(design loop)를 반복한 다음 3)요구분석 내용을 검증하고 최적 결과를 도출하는 관리절차를 수행한다. 4)시스템 관리자는 이때 최적화를 위하여 시스템 분석 및 조정 · 통제와 이를 최종 검증하는 역할을 수행한다.

5 2-2. SE의 추진절차 <도표 2-3> 시스템 관리 절차

6 2-2. SE의 추진절차 5)입력자료 ①사용자 요구사항에 대한 필요성과 목적을 기술한다. ②요구 내용은 임무, 효과도 측정, 환경 및 제약사항 등을 포함한다. ③현 기술수준 이전에 시스템 공학과정을 적용한 결과 본 사업에 관한 각종 의사 결정 내용, 각 종 규격 및 표준서 등이 제시된다. ④최종적으로 얻고자 하는 출력내용은 대상품목의 시스템 형상구도, 시스템 규격 및 각종 기준서와 관련 의사결정 데이터 베이스 등이다. 6) 요구분석 ①먼저 시스템 기능 및 성능 요구사항을 분명하게 정의 ②시스템이 달성해야 할 사항이 무엇인지, 어떻게 이를 달성할 수 있는지, 그리고 현재 활용 가능한 자원과 설계 제약 사항을 검토 분석한다.또한 성능 요구사항을 분석한다. ③요구 시스템의 수량과 질 , 달성해야 할 범위 그리고 언제까지 만들어야 하며 얼마나 자주 사용하는 등의 가용성을 검토해야 한다. ④설계 제약요인으로서는 환경 제약조건이나 제한사항, 대내외적인 환경여건, 계약자 또는 사용자에게 각종 법규 등을 검토해야 한다.

7 2-2. SE의 추진절차 7) 기능분석 및 배분 ①기능을 분석할 때 가장 높은 레벨의 기능에서부터 낮은 레벨로 순서적으로 세분화해야 한다. ②높은 레벨의 기능에서부터 낮은 레벨의 기능으로 요구성능을 배분하여 기능흐름도, 일정계획 분석, 기능적 구조 등을 형성한다. ③설계를 종합하는 활동에 있어서는 정의된 물리적 형성구조를 종합하여 이에 대한 대안 분석 연구와 효용성을 분석한다. 이때 모든 과정의 정보자료를 데이터베이스로 유지하고, 이를 활용하여 모든 문서를 작성한다. 8) 요건 루프(requirement loop) ①상기 두 가지 프로세스를 통해 요건이 보다 구체화되고 세분화되어 대상시스템의 기능을 보다 분명하게 제시하게 된다. ②이와 같이 식별된 기능은 반드시 요건을 추적할 수 있어야 한다. 기능분석 및 할당 프로세스를 통해 제기된 문제점은 요건분석과정으로 피드백되어 요건이 충족될 때까지 반복수행한다.

8 2-2. SE의 추진절차 9) 설계조합 종합된 내용은 최종적으로 최초 요구사항과 비교 검증하게 된다. ①모든 요구조건에 제시된 규격서 포함여부와 각종 요구사항 충족여부를 확인하고 그 결과를 반드시 입증해야 한다. ☞ 검증 방법 : 검사, 데모(demonstration), 시뮬레이션, 시험분석 등 ②시스템 관리자가 이를 분석하고 조정 통제하는 방법 대안 비교 분석, 효용성 분석, 위험요소관리, 형상관리, 상호 간섭요인 관리, 자료관리 등이 있다. 또한 사업진도에 따라 성능 관리 활동으로써 기술 성능 측정(TPM), 시스템 공학 관리 계획서(SEMP)및 기술 검토 등이 있다. 10) 설계 루프(design loop) ①설계로 조합된 물리적 아키텍처가 성능레벨의 요구기능을 충족하고 있는지를 검증하기 위해 기능 아키텍처로 다시 반복되어진다. ②이러한 과정을 통해 대상시스템의 임무수행방법을 확인하고 설계조합의 최적화를 이루게 함.

9 2-3. 시스템의 요구분석 (1) 요구사항 구분 사용자에 의하여 요구된 소요는 시스템적으로 분석된다. 1)사용자 요구사항에 의한 임무 및 기술 분석을 한 다음 이를 규격으로 전환할 때 기능요구, 성능요구 및 물리적 형상 등으로 구분하여 나타낸다. ☞ 기능 : 대상시스템이 무슨 기능을 수행해야 하는지. 즉 대상시스템의 목적을 달성하기 위해 수행되어야 할 활동. 성능 : 그 기능이 얼마나 잘 수행되어야 하는지. 2)세부 기술 분석을 위하여 설계사항에 관련된 각종 도면과 회로도를 분석한다. 예를 들면 자동차 연료 소비율을 낮게 해달라고 요구할 경우 이는 곧 중량을 경량화하는 사항으로 유도된다. 이러한 요구 사항을 기능면에서 배분할 경우 가장 높은 요구 레벨부터 이를 비례적으로 할당한다. 100파운드 시스템을 각각 70파운드와 30파운드의 구성 품으로 나눈다. 3)요구 내용면에서도 수치로 측정 가능한 양적 요구 내용이 있는가 하면 네 또는 아니요의 질적 요구형태도 있다.

10 2-3. 시스템의 요구분석 (2) 요구사항의 조건 갖추어야 할 조건으로 과도, 충분, 부족 등 애매한 언어적 표현이 아니라 입증 가능한 요구 내용이 되어야 한다. 1)달성가능해야 한다. 요건은 가용비용 범주안에서 기술적으로 달성 가능한 해결책을 낼 수 있는 요구와 목적을 제시해야 한다. 2)검증가능해야 한다. 초과, 충분, 부족 등과 같은 단어로 정의해서는 안 된다. 3)명확해야 한다. 가능한 한 한 가지 의미만을 나타내어야 한다. 4)완전해야 한다. 임무, 시나리오, 운용 및 정비개념, 사용환경 및 제약사항을 포함해야 한다. 모든 고객정보가 포함되어야 한다. 5)솔루션(solution) 측면이 아니라 문제(problem)측면에서 제기되어야 한다. how to do 가 아니라 why와 what을 언급해야 한다. 6)일치해야 한다. 다른 요건간에 서로 상충되어서는 안 된다. 7)시스템 계층구조에 적합하게 제시되어야 한다. 예를 들면, 구성품에 대한 세부요건을 전체 대상시스템 요건에 나타내지 않아도 된다.

11 2-3. 시스템의 요구분석 (3) 요구 분석의 목적 1) 고객이 요구하는 목적과 요건을 분명하게 한다. 2) 초기 요구성능목표를 정의하여 요건을 분명하게 한다. 3) 솔루션을 제한하는 각종 제약요건을 식별하고 분명하게 정의한다. 4) 고객이 제공하는 MOE(Measure of Effectiveness)에 의한 기능 및 성능요건을 정의한다. ☞ 기능 : 대상시스템이 무슨 기능을 수행해야 하는지. 즉 대상시스템의 목적을 달성하기 위해 수행되어야 할 활동. 성능 : 그 기능이 얼마나 잘 수행되어야 하는지.

12 2-3. 시스템의 요구분석 (4) 요구 분석을 위한 입출력자료 1)입력 자료로서는 임무, 정비 개념, 효과도 측정, 프로그램 특수 규격서 등이 있다. 2)통제 자료로서는 해당조직의 정책 및 규정 절차, 각 종 규격서 및 표준서, 제약 요인, 활용 가능 자원 등이 있다. 3)요구 분석하는 요원으로서의 다양한 생산기법팀들은 이전의 시스템 형상 제품 기술서, 의사결정 및 사용자 요구 데이터 베이스, 그리고 각종 분석 도구와 도식 모델을 활용한다. 4)출력 자료는 운용면, 기능면, 물리적인 면을 포함한 세 가지 내용으로 제시된다. ①운용면 : 어떻게 사용자로 하여금 활용될 것인지, 그리고 어떤 조건 하에서 하자 없이 잘 운용될 수 있는가 하는 점 등이 제시된다. ②기능면 : 시스템이 요구 운용 상태를 만족시키기 위하여 무엇을 해야만 하는지에 초점을 두어 제시되어야 한다. 이에 관한 요구 입력 및 출력 자료와 각종 전환 방법 등 을 제시해야 한다. ③물리적인 면 : 어떻게 그 시스템이 만들어 지는가에 초점을 맞추어 운용자와 장비, 기술 요구사항 간에 물리적 상호 간섭을 해결할 수 있는 방법이 제시되어야 한다.

13 2-3. 시스템의 요구분석 요건분석을 위한 입력사항

14 2-3. 시스템의 요구분석 (5) 요구 분석 담당자의 자세(Q&A) 1)시스템 개발을 꼭 해야 할 이유가 무엇이며, 사용자는 무엇을 기대하고 있는가 2)누가 최종 사용자이며, 어떻게 그들은 제품을 사용하려고 하는가 3)사용자는 이 제품에서 무엇을 기대하고 있으며 그들의 전문 지식수준은 어떠한가 4)어떤 환경 특성 조건에서 이 시스템이 사용되어야 하는가(운용환경) 5)기존 시스템과의 마찰은 무엇인가(I/F) 6)이 시스템의 어떤 기능을 반드시 사용자 언어로 표현해야 하는가(고객언어) 7)이 시스템이 직면하고 있는 하드웨어, 소프트 웨어, 경제성, 절차면에서의 제약 사항은 무엇인가 8)이 제품의 최종 형태는 모델, 시제, 양산 중 어느 것인가(제공되어야 할 제품의 형태) (6) 요구 분석 활용에 포함되어야 할 사항 1)의사 결정 데이터 베이스 마련 및 유지 2)시스템의 임무 및 정의 3)시스템 한계 정의 4)환경 및 설계 제약 요인 정의 5)운용 유지 개념 정의 6)효과도 측정 정의 7)성능 요구 사항의 정의 8)요구 사항 검증 및 종합

15 2-3. 시스템의 요구분석 1)의사 결정 데이터 베이스 마련 및 유지 ①사용자 요구 사항과 의사 결정에 관련된 각종 기술 자료를 데이터 베이스화하고 이를 참고용 으로 활용함으로써 최초 요구사항을 추적하는 수단으로 유지하는 데 일차적인 목적이 있다. ②구성품, 형상 제품 및 기능 분야 요구 사항을 정리하고, 정상 절차에 따라 최신 자료화 함으 로써 요구 추적 매트릭스를 마련하여 유지한다. 2)시스템의 임무 및 정의 ①시스템의 목적과 운용 개념을 전반적으로 정의하고 현재의 여건과 주변의 위협을 종합한 사용자 요구 분석을 마련하는 활동이다. 3)사용자 요구정의 ①개발, 제작, 검증, 획득, 운영, 자원, 교육, 폐기에 대한 사용자 요구를 단계별로 기술하는 활동으로 개별 요구 사항에 대하여 상대적인 우선 순위를 결정한다. 이를 위하여 품질 기능 분석기법(QFD:Quality Functional Deployment)을 사용하는 것이 바람직 하다. 4)시스템의 한계 정의 ①시스템의 임무를 달성함에 있어서 포함될 대내외적 요인을 정의 하는 업무 ②시스템의 대내외적 한계를 분명히 정의하고, 조직 구조 상호간의 간섭을 적절하게 조절한다.

16 2-3. 시스템의 요구분석 5)환경 및 설계 제약요인의 정리 ①시스템 성능 또는 설계면에서 제약요인을 식별하고 문서화하는 업무 -비용, 기술, 인적요소 및 그 밖의 고려사항 ☞그 밖의 사항 : 운용, 생산, 수송, 저장, 정비 및 시험 환경 등이 포함 ②설계목표 비용(DTC : Design To Costs)을 설정하여 운용하는 것이 바람직함. 6)운용 유지 개념의 정의 ①운용 및 정비 유지에 관한 내용을 식별하고 문서화하는 업무 7)효과도 측정 정의 ①사용 환경 또는 설계 사용시 운용능력을 측정하는 것 ②시스템 차원에서의 임무 목적에 알맞도록 중요한 성능 요소를 식별하고 문서화한 것 ③설계에 영향을 주는 모든 요소와의 관계도 함께 정의 8) 성능 요구사항의 정의 ①성능측정은 성능 변화 영향이 큰 효과도 변화에 연계되므로 효과도 측정과 동일한 관계를 가지고 있다. ②설계 활동과 공정 개발과 기초가 될 성능요구를 도출, 개발 ③지원, 문서화하는 것으로 기술 성능 측정(TPM)을 통하여 이루어지는 모든 요구 기술 요소를 식별

17 2-3. 시스템의 요구분석 9)요구사항 검증 ①기능분석 배분 및 종합 단계에서 정의된 기능 물리적 구조가 사용 요구조건을 만족하고 있는 가를 검증하는 활동 ②설계 목표기능(DTC)이 달성되고 있는지 설계, 제작, 생산 및 시험절차가 요구조건과 일치되고 시험 가능 여부를 확인하는 절차를 말한다. 10)요구사항 종합 ①요구사항이 시스템 성능과 설계면에서 보증할 수 있는지를 추적하고, 문제사항 발생시 해결여부를 확인하며, 기능 분석과 배분이 너무 모호하여 요구 목표 달성에 어려움이 없는지 또는 지나치게 세부적으로 정의되고 있어 상호 간섭에 따른 다른 제약 요인 발생 여부를 종합하는 활동 ②이러한 분석을 통하여 임무 목적, 제약 요인, 인적요소, 환경요소 상호 간의 마찰을 최소화하고, 비용 효과 면에서 기능적 성능 요구에 대한 최적안을 도출, 사용자 불만에 대한 해결 가능성이 가장 높은 방안을 모색하여 위험 요소를 제거해 나간다. ③요구 분석 문서를 작성함에 있어서 사용자 요구사항이 초기에 분명히 정의할 수 없기 때문에 관련 당사자 간에 긴밀한 협력이 필요 ④요구사항은 곧 해결해야 할 각종 문제점을 기술한 것으로서 사용자에 따라 요구사항이 각자 다르다. 이에 따라 대안이 다양하기 때문에 요구 자원의 한계를 정의하기 어렵다. ⑤사용자의 요구를 완벽하게 만족시키지 못하지만, 사용자 초기 요구와 시스템 설계를 연계 시키는 중간 과정으로 시스템 규격서를 사용하게 된다.

18 2-4. 시스템의 기능분석 및 할당 (1)기능분석 시스템 요구 분석 결과를 기능적 성능 요구사항으로 배분하려 새로운 기능구조를 만들고, 이를 물리적 구조로 전환하는 활동 1)기능면에서 높은 레벨로부터 낮은 레벨로 기능별로 성능을 개발 2)분석하기 위한 기능분석 흐름도와 시차 분석을 통하여 기능구조를 만들어 낸다. ①입력자료 : 분석 활동면에서 다양한 생산기법 전문 팀, 의사 결정 데이터 베이스 각종 분석도구와 모델, 기능 분석 흐름도, 요구할당표, 자유 흐름도, 현황도표 등 ②조정 통제 사항 : 제약요인, 기존 소프트 웨어, 시스템 개념 및 구성 품 선정, 운용절차 등 이를 이용하여 수행될 활동 사항으로서는 시스템 현황과 방법을 정의하고 시스템 기능과 외적 마찰 요인 및 기능적 마찰 요인을 정의 3)기능별 성능 요구사항을 배분하고, 성능분석 및 일정과 자원을 분석 4)실패의 영향 및 치명성을 분석하여 문제점을 발견한 후 이를 제거 5)모든 기능을 종합하는 일을 수행

19 2-4. 시스템의 기능분석 및 할당 (2)톱 다운 방식의 기능분석 단계별 기능레벨은 < 도표2-4>와 같이 개념 레벨, 시스템 레벨 및 하부 시스템 레벨로 구분 1)시스템 단계에서는 시스템 수준의 성능요구와 기능 구조 내에서의 예비 형상 제품을 식별 하고 WBS계약 초안이 준비된다. 2)구성품 단계에서는 각 형상 제품에 대한 구성품 수준의 성능 요구사항과 세부 설계를 위한 기능 구조를 제공한다. 그리고 기본 시스템 형상 제품을 기능 구조로 식별할 수 있으며, 이는 계약 업무 분담 구조 초안으로 활용된다. 3)하부 시스템 레벨 단계에서는 각종 형상 제품의 하부 시스템 레벨 요구성을 식별하게 되고 세부 설계를 위한 기능 구조로 활용된다. (예) ※사용자의 요구사항이 적의 전차를 잡는데 있다면 ①시스템 0레벨 : 최초에 시스템 요구에 “Kill Tank” ②시스템 1레벨 : 이를 달성하기 위하여 움직이고,발견하고, 발사하는 일 ＊특정한 시스템을 사전에 인식하지 말고 단지 필요한 활동을 모두 기술하여야 한다. ＊시스템의 개념이 설정되면 주요 하부 시스템과 제품 형상을 식별하게 되고 , 더 하위 레벨에 필요한 기능을 형성하기 시작한다. ※ 시스템의 레벨은 비행기이고, 하부 시스템은 기체, 추진기관, 무장, 사격통제장치 등으로 구분된다. 사격 통제장치는 적의 전차를 발견, 조준, 추적 및 사격하는 기능을 수행한다.

20 2-4. 시스템의 기능분석 및 할당

21 2-4. 시스템의 기능분석 및 할당

22 2-5. 시스템의 조합 (1) 시스템의 조합 일련의 과정을 어떻게 거쳐 시스템의 외부구조가 결정되면 시스템의 목적과 요구기준을 최대로 만족시키기 위하여 어떠한 구성요소를 어떻게 조합하는 것이 효과적인가 하는 시스템의 내부 구조를 결정하는 것 (2) 시스템 조합시 주의 사항 1)제안된 설계문제의 목적과 가치를 평가함에 있어서 주관적인 판단을 너무 강조해서는 안 된다는 것 <사례>고속도로망의 설계 실시 ①설치 목적이 어느 두 도시의 여행 거리를 최소로 하는 도로망의 설계 (도표 2-6) ②도로의 전 연장거리를 최소화 함으로써 건설비를 최소로 하는 것 (도표 2-7) <도표 2-6> <도표 2-7> A A B C B C

23 2-5. 시스템의 조합 2)시스템의 목적을 잘못 인식하면 돌이킬 수 없는 과오를 범하게 되며, 그 결과 목적에 상반되는 시스템을 만들게 된다. 3)시스템 공학에서는 목적의 정확한 인식, 관련요소의 광범한 고려, 주관적 판단의 배제 등 이 요구됨

24 2-6. 시스템 최적화 (1) 시스템 최적화의 정의 1)수학적 방법을 사용하여 대상이 되는 시스템의 효율을 분석하고 최적화하려는 것 ①목적에 적합한 더 좋은 시스템을 만들기 위해서 하는 것 ②현존하는 시스템을 더 좋은 것으로 개량하기 위해서 하는 것 (2) 시스템 최적화 절차 1)시스템을 분석하고 그 결과에 의하여 가능한 해결 방안을 수립한다. 즉, 시스템을 조합한다. 2)이에 대한 기대효과를 예측한다. 3)이 기대효과를 요구되는 평가 요소에 대하여 평가한다. 4)시스템의 목적을 기초로 의사 결정기준을 결정하고, 이 기준에 의해 최적방안을 선정한다. <도표2-8> 시스템 최적화 시스템의 목적 시스템 평가 요소 및 평가 척도 의사결정 기준 최적 안 가능한 해결 방안 시스템 조합 수학 모델에 의한 기대효과의 예측 (또는 최적화) 평가 비교 시스템 조합 단계로의 피드백

25 2-6. 시스템 최적화 (3) 시스템의 최적화 도구 유용한 도구는 계량적 의사 결정방법(수학적 방법)이다. ☞시스템이 간혹 처음에 잘못 조합되었다 하더라도 구체적인 설계나 운용단계에서 현실적 으로 이용 가능한 여러 가지의 수학적 분석과 최적화 기법에 의해 계량적인 의사결정을 함으로써 수정을 할 수 있기 때문이다. 1)계량적 의사 결정 방법 ①문제를 객관적이고 합리적인 기초 위에 해결하기 위하여 현실의 문제를 추상화한 모델을 사용한다. ②모델은 문제의 복잡한 관계를 수식으로 종이 위에 표현함으로써 사람이 머릿속에서 생각 하는 것 이상으로 여러 가지 조건의 조합과 관계를 고찰 할 수 있게 한다. ③모델은 현실적으로 불가능한 시험도 가능하게 한다. ④시뮬레이션이라 한다.

26 2-6. 시스템 최적화 2)수학적 분석방법 ①확정적 모델 : 의사결정 문제에 포함된 결심 변수와 같이 함수의 특정 값에 대해 언제나 일정한 경우, 즉 발생할 상황(조건)이 확실하며 오직 하나 뿐으로 대안의 효과가 하나 뿐인 경우로, 의사결정 문제 해결시 선형 계획법, 비 선형 계획법, 동적 계획법, 네트워크 분석기법 등과 같은 수리 계획법을 사용 ②비 확정적 모델 : 발생할 상황(조건)이 여러 개로 어떤 상황이 어떻게 발생할는지 불확실한 경우 즉, 대안의 성과가 발생할 상황에 따라 다르며 여러 개 있을 경우로 추계과정, 대기 행렬이론, 정보이론, 통계적 의사 결정 등이 사용된다. - 확률과 통계적 추정은 비 확정적 모델의 문제 해결에 사용 - 문제의 상태가 비 확정적일 때는 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 필요한 정보를 획득 - 통계적 방법의 목적은 실험에 의하건 아니건 발생 확률과 기대값이 일정 한 해결방안을 선정하는데 있다. ☞ 확정적 상황에서는 일정한 성과를 얻고, 비 확정적 모델에서의 의사 결정은 미래 상황에 대한 투기가 되며 가능한 성과가 기대되는 확률은 최선 방안의 선정에 있어서 중요한 역할을 함

27 2-7. 시스템의 개발절차 시스템 개발의 일반 절차 개발한 시스템의 계획, 계획된 시스템의 설계, 설계된 시스템의 제작 및 시험, 설치된 시스템의 운용 등으로 시스템의 라이프 사이클과 일치된다. <도표2-9> 시스템 개발 절차 개념 정립단계 결정단계 획득단계 운용단계 시스템의 개념 규정 시스템의 요구 규정 세부 설계 설치 운용 개발 가능성 검토 요구항목의 검토 제조 운용 기술개발 계획의 검토 개발계획의 검토 시험 모니터링 획득을 위한 교섭 교정 및 계약

28 2-7. 시스템의 개발절차 1)개념 정립 단계 ①주어진 목표와 요구(즉, 시스템 개발의 중요성)를 충족시킬 수 있으며, 또한 성능, 비용, 필요한 시간 및 신뢰성 등의 면에서 개발이 가능한 시스템의 개념을 정립하는 일을 하게 된다. ②개발하고자 하는 시스템의 외부 구조를 결정하고, 결정된 시스템을 개발하기 위하여 관련되는 제반 요소 기술의 수준 또는 능력의 검토가 행해지며, ③기술을 어느 수준까지 올리느냐 또는 기술결함을 어떻게 극복할 것이냐 하는 기술 개발 계획 의 검토가 행해 진다. ④시스템을 필요로 하는 수요자가 행 함 2)결정 단계 ①시스템을 필요로 하는 수요자가 앞 단계에서 규정한 시스템의 성능과 설계조건 등 개발하고자 하는 시스템의 내용을 제조업자에게 제안한다. ②제조업자가 이것을 기초로 구체적인 검토를 실시하여 자기가 제조할 수 있는 시스템의 성능과 설계 제조 및 개발 진행 방법 등을 계획하여 수요자에게 제의 ③수요자는 이들 업자의 제의를 검토하고 시스템 전체의 성능과 비용, 필요 시기 및 그 밖의 제반 사항 등을 고려하여 제의된 시스템 중 가장 좋은 것을 선정하고 해당업자와 계약을 체결

29 2-7. 시스템의 개발절차 3)획득 단계 결정된 시스템의 요구조건에 맞추어 정해진 기일까지 정해진 예산범위에서 시스템을 만들 수 있도록 시스템을 설계하고, 제작하며, 시험하게 됨 → 내부시스템 구조가 확정 4)운용 단계 앞 단계에서 만들어진 시스템을 설치하고 운용하는 일이 행해지나 제조업자로서 시스템 운용 상 발생하는 제반 기술적인 문제를 모니터링 하고 이에 대한 기술적 지원을 하는 것이 필요

30 2-7. 시스템의 개발절차 (2) 제조 시스템 개발 절차 1) 시스템 연구 단계(SYSTEM STUDY) 2) 탐구 계획 단계(EXPLORATORY PLANNING) 3) 개발계획 단계 (development planning) 4) 시스템 개발 및 개발 중의 연구단계(SYSTEM DEVELOPMENT & STUDY DURING DEVELOPMENT) 5) 커런트 엔지니어링 단계 (CURRENT ENGINEERING) 1)시스템 연구단계 ① 개발하고자 하는 시스템에 대하여 그에 관련된 여러 요소를 광범위하게 조사 연구하는 일을 하는 것으로 ② 모든 필요한 정보를 수집하는 즉, 여러 분야에서 새롭게 개발된 기술을 찾아 내고, 이들 기술 을 적용하여 활용할 수 있는 시스템을 조사 연구하고, 이의 수요자를 조사하는 것 등을 행함. 2)탐구 계획단계 연구결과에 적용할 수 있는 특정 분야의 수요를 결정하고 이에 대하여 집중적으로 연구함으 로써 어떠한 시스템을 개발할 것인가를 결정하는 일 → 시스템의 수요가 확정되고 개발할 시스템의 외부구조가 결정

31 2-7. 시스템의 개발절차 3)개발계획 단계 앞 단계의 일을 더욱 구체적으로 검토하는 것으로서 결정된 시스템의 개발에 필요한 인원과 비용 및 개발일정 등 구체적인 개발 진행 계획을 수립하는 일 ※ 이 단계까지 과업이 완료되면 ① 어떠한 시스템을 개발할 것인가 ? 즉, 무엇을 하는 시스템을 개발할 것인가? ② 이 시스템을 개발하기 위하여 어떠한 사용 조건하에서 사용될 것인가 ? ③ 이 시스템을 개발하기 위하여 활용할 수 있는 기술과 정보는 무엇인가 ? ④ 이 시스템의 입력은 무엇이며 출력 특성은 무엇인가 ? → 개발하고자 하는 시스템의 외부구조와 진행계획이 확정됨 4)시스템의 개발 및 개발 중의 연구단계 ①시스템의 개발을 실행하는 단계 ②결정된 시스템의 외부구조에 따라 구성요소를 조합하고 구체적인 설계를 행하여 이를 시험 하고 평가하여 최선의 시스템을 제조할 수 있도록 최종의 설계도를 작성하는 일과 제조를 행함 ③시스템을 개발하기 위한 중요한 일은 이 단계에서 행해 진다. ④생산에 착수될 시스템의 최종 설계도가 나올 때까지의 과업은 <도표 2-10>과 같이 반복적 으로 행해진다.

32 2-7. 시스템의 개발절차 5) CURRENT ENGINEERING
2-7. 시스템의 개발절차 <도표2-10> 제조시스템의 개발 시스템 요구 설계도 시스템 조합 구체적 설계 오차 비교평가 수정 실제 성능 컴퓨팅 시뮬레이션 모델링 ＊이 단계에서는 반복적인 연구를 통하여 개발하고자 하는 시스템의 내부 구조를 확정하고 이것을 제조하는 일을 함 → 내부 구조를 확정하는 것을 “시스템 설계”라 한다. 5) CURRENT ENGINEERING 시스템의 개발이 완료되고 설치된 후 이것이 사용되고 있는 동안 계속하여 행하여 지는 추후평가(follow – up)의 단계로 개발된 시스템의 효과적 사용과 앞으로 더 좋은 시스템을 개발하기 위해서 빠뜨려서는 안 될 중요한 과업 ※커런트 엔지니어링 단계에서 하는 과업 ①예측 불의의 설계과오를 발견하고 수정한다. ②사용조건의 변화에 대하여 시스템을 적용한다. ③새로운 조건이 발생하였을 때 적응할 수 있도록 시스템을 개선 및 확장한다. ④ 시스템의 동작 상태를 모니터링 함으로써 다른 시스템 개발을 위한 자료를 취득한다.

33 2-8. 시스템 분석 및 통제 (1) 시스템 분석의 활동 1)시스템 분석 및 조종 통제하는 방법 대안 분석 기법, 효용성 분석, 위험 요소관리, 형상관리, 인터페이스 요소 관리, 자료관리 방법 등이 포함 2)성능 관리 방법 기술 성능 측정, 시스템 관리 계획, 기술 검토 방법 등이 포함 (2) 형상관리 형상을 식별하여 조종 통제하고 현황파악 및 이를 감시하는 활동으로 대별 1) 인터페이스 요소관리 : 외부적 간섭 요인식별과 내부적 간섭 요인을 관리함에 있어서 상호 간섭 요인을 배제하기 위하여 해결방안을 모색한 후 적기 설계 변경으로 만족한 성능을 확신할 수 있도록 조종 통제하는 지속적인 활동 2) 기술 자료관리 : 형상관리 요구와 일치시키기 위하여 변경 사항을 계속 추적하여, 각종 관리 문서와 의사 결정 및 방법 등을 유지 보관하고 연속적인 획득 총순기 관리 (예 : CALS)를 지원하는 활동 3) 기술성능 측정(TPM) : 사용자 요구조건의 일치성을 평가하며 기술적 위험 평가를 통하여 확인되며 그 결과로 성능 규격서 등이 있다. → 기술 성능 측정을 통하여 시스템에 미치는 치명적인 기술요소를 도출

34 2-8. 시스템 분석 및 통제 (3) 효용성 분석 제작, 검증, 조달, 운용, 유지 보수, 교육 훈련, 폐기 등 전 단계에 걸쳐 제반 요인을 포함하여 총순기 비용 분석을 수행하는 활동 1) 대안 비교 분석 공식적 의사 결정 방법으로 제반 문제 해결과 최적안 도출을 위하여 요구에 대한 제약 사항 또는 요구 기능에 대한 인터페이스 등을 고려하여 분석하는 활동 → 각종 대안을 마련하고 비용, 일정 계획, 성능 위험요소 등에 따라 최적안을 마련하는 것 2) 위험 요소 관리 위험 요인과 그 원인을 분석하고 상호 연관된 위험요소에 대한 영향과 민감도를 결정하는 활동 → 성능 변화에 따른 영향을 평가하고, 설계, 환경특성 및 그 밖의 제작 공정에 대한 변화 요소를 평가한 후 위험요소를 적절하게 배제해 나감 3) 기술검토 개발단계마다 설계면에서의 성숙도를 점검하여 각종 기술적 위험요소를 검토한 후 다음 단계로의 진행 여부를 결정하는 활동

35 2-8. 시스템 분석 및 통제 ※최적 시스템을 도출하기 위하여 사용하는 방법으로 대안별 비용 대 효과분석기법을 사용 → 시스템의 기술적 특성과 비용을 상호 비교하는 방법 <도표2-11> <도표2-11> 시스템 비용 대 효과 분석 비용 대 효과 수명 주기 비용 시스템 효과 연구 개발 비용 시스템 성능 생산 비용 가용성 운용 및 정비 비용 의존성 폐기 비용 기타 요인 시스템 설계요인 시스템 유지 요소 ①시스템 효과로 정의되는 기술 특성은 성능면에서 크기, 중량, 용량, 속도, 거리 등과 가용성, 의존성, 기타 신뢰성, 정비성, 유지성, 생산성, 품질을 말한다. ②시스템 비용은 수명주기 비용으로 연구,개발,생산 또는 건설, 분배,운용 정비유지,폐기비용 등을 포함하고 있으며, 이는 시스템의 형태와 비용과 효과분석의 요구 민감도에 따라 분류 된다. <도표2-12> 시스템 비용 효과 형평도 시스템 비용 시스템 효과

36 2-8. 시스템 분석 및 통제 ○ 시스템 설계 및 개발의 목적은 시스템 효과와 시스템 비용간의 적당한 평형을 제공하는데 있다. ☞비용 대 효과를 분석하는 방법 ①총 순기 비용( LCC : LIFE CYCLE COST ) 총 순기 기간에 걸쳐 한 시스템을 획득하여 사용하는 총 비용, 즉 소유권에 필요한 총체적 인 비용<도표 2-13> ②설계 목표 비용( DTC : DESIGN TO COST) 기술적 성능과 비용간의 상호 목표를 최적화 할 수 있는 기법으로, -설계 후 비용을 결정하는 것이 아니라, 목표 비용을 고려하여 설계를 추진하는 것 -계획 단계에서의 비용과 목표 제품 가격과 요구시스템의 총순기 비용을 조종할 수 있기 때문에 매우 중요한 요인 ○ 시스템 공학의 적용 목표는 요구 장비의 효율성과 운용 적합성을 달성하면서 총 순기 비용을최소화하는 것이다. ☞운용의 효용성 : 시스템의 임무 성능과 직결된 시방으로 조직, 운용성, 생존성, 환경성, 내구성 등이 확인 되어야 한다.

37 2-8. 시스템 분석 및 통제 <도표2-13 >총 순기 관리 단계별 비용 분류표 연구개발 생산 관리 및 A/S
2-8. 시스템 분석 및 통제 <도표2-13 >총 순기 관리 단계별 비용 분류표 연구개발 생산 관리 및 A/S ▲ 기초공학 ＊설계 ＊ 시스템 효과 측정 ＊ 인간 공학 요소 ＊소프트웨어 ▲시험 평가 ＊모의 시험 분석 ＊ 데모 ＊ 검사 ＊ 시험 ▲시제 ＊실험 모형 ＊모의 실험 ＊실험 시제 ＊모형 ＊ 시제품 ▲시스템 공학 ＊ 형상 관리 ＊기술 검토 ＊위험 요소 관리 ＊ 대안 비교분석 ＊효과 분석 ▲ 제조 및 품질보증 ＊생산성 계획 ＊생산 공학계획 ＊기술 변경 계획 통제 ＊품질보증계획/감사 ▲생산 순환 비용 ＊부품 및 원자재 ＊조립 ＊제조 지원 ＊품질관리 ＊검사 및 시험 ＊불량률 ＊재 보수 ▲생산 비 순환 비용 ＊초도 시험 ＊시험장비 ＊공구 ＊설비 ＊분서 ＊초도 부품 ▲ 운용 ＊기술 자료 ＊인력 ＊원자재 ＊운용 설비 ＊전력 ＊수송 ＊일반 관리 ＊수정 보완 ▲자재 조달 및 A/S ＊부품 공급선 ＊수리 부속품 ＊지원 장비 ＊개인 훈련 및 훈련 장비 ＊기술자료 및 문서 ＊애프터 서비스 ＊유지 시설 및 전력

38 2-8. 시스템 분석 및 통제 (4) 총 순기 비용 분석 최적 가치시스템을 도출하고 비용과 기술요소 사이에 민감도와 시스템 공학 과정상의 절충 과 위험 요소를 줄이는데 활용 1)기본적인 비용 산출 방법 ①개념 형성과 기본시스템 설계단계: 요소별 유사 추정 방법 ②세부 설계 개발 및 생산단계 : 유사 추정방법과 공학 비용 방법 ●요소별 추정 방법 : 비용 추정관계를 나타내는 요인과 주요 변수를 사용하는 방법 ＊요인 : 가격, 각종 경험적 비율, 그 밖의 정책요소 →생산시 발생하는 불량 비용 ●공학 비용 방법 : 가장 구체적인 방법으로 BOTTOM-UP식 측정방법으로 공급자 시가 적용, 최적 생산 비용을 공학적으로 추정하는 방법을 사용 → 비용 모델, 공학 표준서 및 추정 안내서를 사용 ●유사 추정 방법 : 과거 유사한 사업비용을 추정하여 산정하는 방법 ＊유사 기술, 장비 및 SOFTWARE등의 과거 경험을 활용 ＊인플레이션으로 발생된 과거자료와 기술변화 영향도 고려하여 추정 → 기초 비용 자료를 활용

39 2-8. 시스템 분석 및 통제 ○ 총순기 비용에 영향을 주고 있는 사항을 사업초기에 분석하여 의사 결정함으로써 비용면에서 최소화를 달성할 수 있다. ※ 연구개발, 생산 획득 및 운용 유지 단계에서 차지하는 비용곡선 <그림 2-14> ◎ 단계별 총 순기 비용을 살펴 보면 ＊연구개발 단계 :10%, 생산 획득 단계 : 30%, 운용 유지 단계 : 60%차지 ＊시스템 획득 비용은 연구 개발 비용과 생산 획득 비용을 합한 것으로 40%차지 <도표2-14> 단계별 비용곡선 비 용 총 순기 비용 운용 유지 지원 시스템 획득 생산획득 연구 개발 60% 30% 10% 시간

40 2-8. 시스템 분석 및 통제 ◎총순기 비용을 초기 개념 형성 단계에서부터 누적해 가는 누적 비용 곡선<그림 2-15> ＊첫 번째 개념을 형성하는 기획 단계에서 실질 투자 비용 1%미만 ＊시스템 전체에 영향을 주는 누적 순기 비용은 70%로 사업초기 의사 결정하는 개념형성 단계가 얼마나 중요한가를 볼 수 있다. 100 95 누적 비용 % 85 70 50 10 시간

41 2-8. 시스템 분석 및 통제 2)총순기 비용을 분석해서 얻어지는 이점 ①최적 시스템 선정에 필요한 의사 결정 기본 자료로 LCC를 활용함으로서 총 순기 비용에 미칠 영향을 조기에 발견하여 이를 대처 가능 ②사업계획 수립을 위한 기초자료를 제공 LCC 추정 자료는 시스템 성능을 재 검증할 뿐만 아니라 추가 비용 부담도 예측 가능 ③시스템 대안과 설계 대안을 마련하는 기초자료로 활용 대안 비교 분석 시 효율적인 도구로 활용되며, 비용 전문가에게 하나의 지침이 되고 요구사항을 달성하기 위한 기초자료로 활용

42 2-8. 시스템 분석 및 통제 3)시스템 총 비용 개념 ① 한 시스템의 예산 총순기 비용 추정은 초기 계획 단계에서 시스템 개념 설계를 수행할 때 결정된 결과에 의해 좌우 ② 몇 개의 사용 장소에서 운용할 것인지에 관한 운용 개념으로부터 몇 단계를 거쳐 정비할 것인지에 관한 정비 유지 개념, 자동 또는 수동 운용 방법, 장비 포장 개념, 고장 진단 방법, 수리단계 등의 의사결정이 초기 단계에서 형성된다. ※눈 앞에 놓여 있는 단기적인 고려 요소 뿐만 아니라 20~30년간의 장기적인 영향을 사전에 고려하여 계획하고 이를 판단하는 것이 시스템 단기 절차에서 무엇보다도 중요하다는 사실을 명심해야 한다. <도표 2-16> 시스템 총 비용 개념 획득비용 운용비용 교육훈련 비용 시험유지 비용 기술 자료 비용 소프트웨어 비용 공급유지 비용 폐기