데이터 모델 기반 시스템 엔지니어링으로 계획 프로세스, 문서화 및 설계 신뢰성 향상

시스템 엔지니어링은 초반 기능 설명에서 마지막 배선 부분까지 계층적으로 구성되는 것이 특징인데, 계획 과정에서(Planning Process) 차별화된 세부 생성 단계를 수반하는 메인 및 서브 시스템을 개발이 요구되고, 시스템 계획과 문서화에는 다양한 툴과 전문가가 필요합니다. 이때 가장 주요한 과제는 작은 세부 사항들의 일관성을 보장하는 동시에 지속적으로 넓은 관점에서 제어하는 것입니다.

시스템 엔지니어링에 대한 하향식 접근방식은 일반적으로 기술, 안전 및 보안 측면에서 까다로운 요구사항을 가진 복잡한 고예산 시스템에 적합합니다. 자기 공명 장치와 같은 소형 시스템의 설계에서부터 ATM설계, 그리고 무엇보다도 항공우주 산업과 국방 분야에 매우 유용합니다.

하늘과 우주를 정복하는 것은 미래성 및 창의성과 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 아무리 미래지향적이더라도 최신 인공위성과 우주 기술의 이면에 있는 계획이 여전히 종이 문서와 엉성하게 만들어진 스프레드 시트에 기초한다는 사실이 놀랍습니다. 최상의 경우 작업 결과가 전자 인터페이스를 통해 전달되지만, 대부분의 경우 비용과 행정적 절차가 뒤따르는 수동 방식으로(by hand) 처리됩니다.

심지어 디지털 문서도 문서 뒷단의 로직이나 상세한 정보가 없는 단순 그래픽이거나 단지 컴퓨터로 작성된 목록일 뿐인 경우가 많습니다. 소프트웨어 개발 업체 Aucotec의 모빌리티 부서의 제품 매니저인 Georg Hiebl 는 기존의 문서화에 대하여 WYSIWYG(what you see is what you get)이라는 익숙한 용어를 인용합니다.

“종이 문서를 활용하는 경우 불행히도 눈에 보이는 것이 당신이 얻는 것의 전부입니다. 전체 엔지니어링 공정에 걸친 연속되는 일관성을 찾을 수 없습니다.”

AUCOTEC AG는 다층 구조를 갖춘 데이터베이스 기반의 시스템을 개발해왔습니다. 이 시스템은 다양한 분야에 걸쳐 동시 업무가 많고 개별적으로 구조화된 엔지니어링 업무를 커버하고, 하향식 원리의 계층적 요구를 충족시키기 위해 명확하고 일관된 방식으로 설계되었습니다.

“이것이 우리가 문서보다는 엔지니어링의 가장 소중한 자산인 데이터에 집중하는 이유입니다.” Hiebl 매니저가 말을 더합니다.

엔지니어링 베이스(EB)는 30년 이상 쌓아온 업계 경험의 결실입니다. EB문서에 나타내는 목록이나 그래픽은 단순 그림이 아니라 중앙 데이터 모델 내에서 보유하는 정보를 표현하는 방법입니다. 배선이나 기타 세부사항 등 해당 객체에 대한 보이지 않는 모든 배경 데이터는 문서들을 통해 접근할 수 있기 때문에 눈으로 보이는 것보다 훨씬 많은 정보들이 포함되어 있습니다.

시스템 엔지니어링은 일반적으로 네 가지 영역으로 나뉩니다. 기반구조 설계를 진행하기 전에 시스템과 관련 하위 시스템을 정의하는 것에서 시작하여 배선 정보를 결정하고 마지막 물리적 배선의 상세 설계로 이어집니다. EB에서 각 영역에 대한 정보는 시스템의 계층적 구조에서 획득한 데이터에 기초하므로 중복 작업이 필요하지 않습니다. 여러 분야가 협업하는 과정에서 발생하는 오류와 긴 절차를 거칠 필요도 없습니다. 이는 양방향 온라인 링크가 2D와 3D를 상호 일치시키는 것처럼 정보단과 물리적 측면에도 동일하게 적용되기 때문입니다.

“EB는 시스템의 물리적 와이어링 하네스에 대한 “디지털 트윈”을 만드는 동시에 일관성과 품질도 보장합니다. 디지털 데이터 베이스 모델을 활용하여 초기 예비 계획 단계에서부터 관련 와이어링의 세부사항까지 모든 것이 결정되며, 각 단계에서 관련된 모든 사람들이 데이터를 검색하거나 추가 편집을 할 수 있도록 설계되었습니다. 이를 통해 서로 다른 부서에서 프로젝트 관련 작업을 오기하거나 프로세스를 중복하지 않고 동시에 수행할 수 있으며, 그러한 프로세스에 전통적으로 수반되는 오류들도 방지할 수 있습니다.  단선도에서 상세 와이어링 차트까지 모든 논리적 요소들도 활용 가능하며, 플러그와 리드 하나하나를 정확히 찾아낼 수 있는 엔드투엔드 기능도 있습니다. 또한 EB는 사용자가 그래픽으로만 작업하기 원하는지, 영숫자 단위로 작업을 원하는지 또는 둘의 조합으로 작업하기 원하는지에 따라 자유롭게 커스텀 할 수 있습니다.

개별 승인에 적합한 명확하고 독립적인 하위 프로젝트를 사용하여 전체 시스템을 생성할 수 있습니다. 일단 어떤 항목이 생성되면 해당 항목은 또다른 서브 유닛의 추가적인 세부 작업에 이용될 수도 있고 새로운 프로젝트의 템플릿으로 사용될 수도 있습니다.

초기 단계에서 오류를 자동으로 감지하는 것은 고품질의 데이터를 보장하며, 이는 신뢰성과 적시성 있는 스케줄링을 위한 세부 사항들의 정확도를 유지해줍니다. 예를 들어 기계 엔지니어는 전기 시스템에 대한 2D 정보를 사용하여 와이어링 하네스와 관련된 물리적 충돌을 방지할 수 있으며, 주요 변경사항과 관련하여 흐름도(Flowchart) 상단에서 생성되는 경고는 설계 데이터를 일관되게 유지하는 데 도움이 됩니다. 또한 개별적으로 구성할 수 있는 데이터 추적 시스템은 외부 공급업체 사양을 검증하는 동시에 다분야간 동시 사용자 프로세스를 모두 지원하며 수정 내용에 대한 개요를 제공합니다.

EB를 사용하고 있는 항공우주 분야의 사용자들은 이미 데이터 중심 접근방식에 익숙해지기 시작했습니다. AUCOTEC이 2017년 1월에 개최한 “Aerospace Technology Day”에서 Airbus Defense&Space, OHB, System AG, Thales Alenia Space 그리고 Sysberry 등의 전문가들이 배선 설계에서 시스템 엔지니어링의 복잡한 과제에 대해 EB를 활용하여 어떻게 대처하고 있는지 발표하였습니다.

항공우주 분야의 전문가들은 모두 엄청난 양의 데이터를 처리해야 하는데 EB의 데이터베이스 중심 시스템은 대규모 대용량 데이터라도 지속적으로 품질을 보장할 뿐만 아니라 하향식 접근방식과 효율적인 시스템 엔지니어링에 대한 요구를 충족시키는데 있어 필수 플랫폼이라는 것에 동의합니다.

Georg Hiebl매니저는 “프로젝트에 관련된 모든 담당자들은 개방된 단일 데이터 모델을 사용하여 서로 다른 시스템을 연계할 수 있고, 분야와 지역에 뛰어 넘는 동시 협력적인 엔지니어링이 가능합니다.”라고 말합니다. EB의 개방성은 ERP 등 기타 외부 시스템과 함께 3D 데이터를 관련 엔지니어링 프로세스와 밀접하게 연계합니다.

항공우주 전문가들이 말하는 실질적인 이점은 엔지니어들이 그들의 업무 흐름이 더 이상 하나의 특정한 시스템에 의해 제한받지 않도록 하는 EB의 유연성과 적용성입니다. 또한 자동 생성된 배선 다이어그램에 의해 인터페이스와 데이터 전송의 횟수가 점점 감소되는데, 특히 수동으로 수행되는 연계 작업을 크게 최소화합니다. 결국 초기 플로우 차트에서 최종 생산 데이터 출력까지 설계 측면에서 상당한 시간 절약과 효율성을 확보하게 됩니다.