모델 기반 시스템 엔지니어링이 R&D 혁신을 촉진하는 데 도움이 되는 방법

더욱 스마트하고 연결성이 뛰어나며 실제 문제를 해결하는 혁신적인 제품에 대한 수요가 증가함에 따라 제품 설계 및 제작이 그 어느 때보다 복잡해졌습니다. 동시에 엔지니어링 팀은 프로젝트를 높은 수준으로 신속하게 완료해야 한다는 지속적인 압력을 받고 있습니다.

모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)은 엔지니어링 팀이 어떻게 할 수 있는지 보여주는 대표적인 예입니다. 디지털 혁신을 수용하다 엔지니어링 혁신을 가속화합니다.

MBSE는 엔지니어링 팀에게 기계, 소프트웨어, 전기 및 전자 분야를 동시에 고려하는 데 필요한 도구, 기술 및 전략을 제공합니다. 동시에 프로젝트 요구 사항을 충족하고 더 짧은 시간 내에 더 높은 품질의 제품을 제공하는 데 도움이 됩니다.

MBSE의 도움으로 엔지니어는 개발 수명 주기에 방법론적이고 통합된 접근 방식을 적용할 수 있습니다. MBSE는 다음과 같은 분야에서 가장 일반적으로 활용됩니다. 항공 우주 과 방어 의료, 제조부터 가전제품까지 다양한 산업에 적용될 수 있습니다.

그렇다면 MBSE란 정확히 무엇이며 현대 기업에서 mbse를 채택하는 것이 왜 필수적인가요? 이 문서에서는 성공적인 MBSE 구현을 위한 몇 가지 표준 모범 사례를 탐색하면서 이러한 질문에 답할 것입니다.

모델 기반 시스템 엔지니어링이란 무엇입니까?

모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)은 정보, 피드백 및 요구 사항 교환의 주요 수단으로 디지털 시스템 도메인 모델을 생성하고 활용하는 데 사용되는 공식화된 시스템 엔지니어링 방법론입니다.

특히 MBSE는 복잡한 시스템의 개발을 간소화하고 유지 관리할 목적으로 다양한 시스템 설계, 분석, 검증 및 검증 활동에 디지털 모델링 원칙과 모범 사례를 적용합니다. 이 프로세스는 초기 개념 설계 단계 및 그 이후에 적용되며 전체 시스템 개발 수명 주기를 디지털 모델링에 집중시킵니다.

모델은 시스템 개발, 특히 다음과 같은 복잡한 대규모 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 의료 장비, 정부 보안 및 항공기. 기본적으로 설계 및 분석 단계에서 구조, 동작 및 모든 운영 특성을 나타내는 데 사용되는 모델입니다.

이후 시스템 개발 단계에서는 이해관계자 요구 사항에 맞춰 조정하는 데 중점을 두고 검증 및 시뮬레이션에 사용됩니다.

MBSE의 세 가지 구성 요소

MBSE의 핵심 구성 요소인 시스템 아키텍처 모델, 엔지니어링 시뮬레이션 소프트웨어, 중앙 집중식 데이터 시스템을 살펴봄으로써 MBSE의 작동 방식을 이해할 수 있습니다.

시스템 아키텍처 모델

XNUMXD덴탈의 시스템 아키텍처 모델 (SAM)은 제안된 시스템의 기능적, 물리적 속성의 구조, 동작 및 관점을 정의하는 개념 모델입니다. 시스템의 아키텍처 설계는 연결된 블록 또는 흐름 다이어그램으로 추상적으로 표현됩니다. 또한 필수 요구 사항(특정 신체적 특성이나 수행 기능 등)이 자세히 설명되어 있는 곳이기도 합니다.

SAM은 다음을 활용하는 소프트웨어 프로그램을 통해 구축될 수 있습니다. 아키텍처 설명 언어 (ADL). ADL(예: SysMLs)는 시스템 아키텍처를 설명하고 텍스트와 그래픽을 통해 규칙과 모범 사례를 정의하는 공식 시스템 모델링 언어입니다.

SAM 활용은 검증 및 검증 단계에서 중요한 역할을 합니다. 궁극적으로 오류와 비용이 줄어듭니다. MBSE를 통합해야 하는 모든 이유 중에서 주목할 만한 점은 기업은 비용 절감을 채택의 가장 중요한 이유로 꼽습니다., 시간이 단축되고 데이터 접근성이 향상됩니다.

엔지니어링 시뮬레이션 소프트웨어

SAM이 제공하는 시각적인 XNUMX차원 표현은 많은 것을 알려줄 수 있습니다. 예를 들어, 특정 환경에서 또는 특정 기능을 수행할 때 제품이 실제로 미치는 영향을 설명할 수 없습니다. 이를 달성하려면 다음이 필요합니다. 엔지니어링 시뮬레이션 소프트웨어.

엔지니어링 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하면 설계 모델을 생성하고 이를 컴퓨터 생성 환경에 배치하며 실제 세계에서 제품의 동작을 예측하는 시뮬레이션을 실행할 수 있습니다. 이 기술은 엔지니어가 설계 성능을 테스트하고 분석하는 방식에 혁명을 일으키고 있습니다. 이러한 통찰력을 통해 잠재적인 위험을 파악하고 기능을 최적화하는 등의 작업을 수행할 수 있습니다.

복잡한 시스템의 경우 다양한 유형의 시뮬레이션 도구를 사용하는 것이 현명합니다. 예를 들어, 복잡한 시스템은 화학 반응과 날씨부터 사이버 보안과 안전까지 모든 것을 시뮬레이션해야 할 수 있습니다. 이러한 이유로 다양한 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 것이 일반적인 모범 사례이며, 다음을 제공하는 공급업체를 찾는 것입니다. 산업별 시뮬레이션.

중앙 집중식 컴퓨팅 센터

MBSE의 핵심 목표 중 하나는 데이터를 중앙 집중화된 위치에 쉽게 액세스할 수 있도록 통합하는 것입니다. 따라서 성공적인 MBSE 배포를 위해서는 컴퓨팅 아키텍처를 중앙 집중화하는 것이 절대적으로 중요합니다. 일부 기업은 물리적 온프레미스 서버를 통해 컴퓨팅 센터를 중앙 집중화하기로 선택하지만 대부분의 현대 기업은 클라우드로 전환 유연성과 확장성을 극대화합니다.

이제 클라우드를 사용하면 대규모 조직과 다양한 팀의 데이터 액세스와 분석을 쉽게 중앙 집중화하고 관리할 수 있습니다. 예를 들어 다음과 같은 회사는 데이터 브릭 이제 포괄적인 서비스를 제공하세요 클라우드 기반 플랫폼 다양한 데이터 세트를 중앙 집중화하고 통합합니다.

MBSE의 장점

기업과 정부 모두 빠른 속도로 디지털 모델링 환경을 채택하고 있으며 결과적으로 MBSE를 수용하고 있습니다.

MBSE가 많은 회사에서 우선순위 이니셔티브가 된 이유를 이해하려면 문서 중심 시스템 엔지니어링이 비즈니스에 불리한 이유를 이해하는 데 도움이 됩니다.

문서 기반 시스템 엔지니어링 문제 해결

문서 기반 시스템 엔지니어링에서는 다양한 작성자가 시스템 설계를 전달하는 논문과 문서를 만듭니다. 이는 다이어그램 및 모형부터 시스템 동작 및 보안 사양에 이르기까지 무엇이든 될 수 있습니다.

이러한 각 문서는 완전히 독립적이므로 매우 사일로화된 환경이 됩니다. 예를 들어, 엔지니어가 다음을 변경하고 싶다고 가정해 보겠습니다. 초음속 제트기의 공기역학. 원본 문서만 변경할 수는 없습니다. 변경하려는 차원이 포함된 모든 문서를 식별하려면 전체 문서 스택을 정렬해야 합니다.

그러면 변경 사항이 단일 수식만큼 작은 것일지라도 각 문서를 수동으로 변경해야 합니다. 문서 기반 접근 방식의 다른 문제로는 인적 오류 위험 증가, 검증 가능성 손상, 해석적 충돌, 개발 수명 주기가 끝날 때까지 결함이 발견되지 않을 가능성이 높다는 점 등이 있습니다.

결과? 비효율적인 워크플로우와 시스템 개발 구현 및 이니셔티브의 성공 저하.

중앙 집중식 환경 만들기

디지털 모델링 환경에서 MBSE의 주요 이점은 점점 더 복잡해지는 환경에서 문서 중심 시스템 엔지니어링에 대한 의존도를 제거하거나 최소한 크게 줄인다는 것입니다.

MBSE는 정적인 문서의 고립된 환경 대신 본질적으로 지능형 디지털 모델의 통합된 중앙 집중식 환경을 만듭니다. 이러한 디지털 모델은 핵심 아키텍처부터 중요한 요구 사항까지 모든 필수 시스템 정보를 종종 "단일 정보 소스"라고 설명되는 하나의 중앙 위치에 통합합니다. 최신 데이터 레이크 기술 다양한 데이터 세트를 저장, 통합 및 분석 현대 기업의 데이터 문제는 끝이 없지만 는 이 작업을 훨씬 쉽게 만들고 있습니다.

MBSE는 설계 엔지니어부터 프로젝트에 참여한 모든 사람이 데이터 엔지니어와 과학자—필요한 데이터에 즉시 액세스할 수 있습니다. 또한 궁극적으로 아키텍처 청사진이자 이해관계자 요구 사항에 대한 권위 있는 표준 역할을 하는 명확한 단일 정보 소스를 제공합니다.

모든 사람이 같은 내용을 공유하면 통합 제품을 만드는 것이 훨씬 더 쉽고 빠릅니다.

위험 감소 및 신뢰성 향상

MBSE의 또 다른 뛰어난 이점은 개발 위험을 줄여 배포 성공을 가속화한다는 것입니다. 특히, 수정 오류의 위험이 줄어듭니다.

비슷한 맥락에서 RDD (복원력 있는 분산 데이터 세트) MBSE는 엔지니어가 단일 모델을 독립적으로 변경하는 것을 방지한다는 점에서 불변의 특성을 가지고 있습니다. MBSE는 내부 일관성과 정확성을 보장하기 위한 자동화된 품질 검사를 통해 모든 변경 사항이 전체 디지털 모델의 종속 항목에 자동으로 전달되도록 보장합니다. 자동 전파 및 품질 테스트는 시스템의 신뢰성을 크게 가속화합니다.

신뢰성 향상과 함께 MBSE의 다른 이점은 다음과 같습니다.

• 자동화 덕분에 더욱 효율적이고 최적화된 워크플로우와 수정 가치 실현 시간 단축
• 이해관계자의 가시성이 향상되고 요구사항에 맞춰 조정됩니다. 기업 계약 관리 소프트웨어)
• 복잡한 시스템의 학습 가속화를 포함하여 통일성 및 이해도 향상
• 결함을 조기에 감지하여 오류 발생 가능성을 줄이고 오류로 인해 발생하는 상당한 비용을 절감하는 기능
• 민첩성 및 확장성 향상
• 상당한 투자 수익
• 최초 배포 성공 가속화 및 출시 기간 단축
• 지원 지속 가능한 컴퓨팅 전략과 이니셔티브

성공적인 MBSE 프로세스 만들기

성공적인 MBSE 프로세스는 몇 가지 중요한 모범 사례에 의존합니다.

아키텍처 중심: MBSE 방법론은 시스템 개발 수명 주기 전반에 걸쳐 구조적 및 기능적 무결성이 유지되도록 보장하는 것을 목표로 해야 합니다. 여기에는 일반적으로 다음과 같은 아키텍처 프레임워크의 도움을 받아 다양한 관점에서 꼼꼼하게 상세하고 조직화된 SAM 청사진을 공식화하는 작업이 포함됩니다. Zachman 프레임워크, TOGAF, FEAF, DoDAF 등

요구 사항 중심: 시스템 설계, 분석, 인터페이스 등과 관련된 요구 사항은 모델의 기본 부분으로 존재해야 합니다. 또한 모든 구현과 변경 사항은 본질적으로 이러한 요구 사항을 추적할 수 있어야 합니다.

테스트 우선 접근 방식: 민첩한 개발에서는 테스트 우선 접근 방식을 사용하여 생산성을 최적화하고 오류로 인한 재정적 영향을 줄입니다. MBSE 전략은 시스템 개발 수명 주기의 초기 단계부터 철저하게 작동하여 결함과 이상 현상을 지속적으로 식별합니다.

협업 문화: 소프트웨어, 하드웨어, 시스템 엔지니어 팀 간의 사일로로 인해 개발 후반 단계에서 불일치가 발생할 수 있습니다. MBSE는 별도의 디지털 모델을 디지털 스레드, 이를 통해 데이터 가시성을 극대화하고 일관성을 보장하며 독립적인 팀을 통합된 목표를 향해 나아가게 합니다.

전체 수명주기 지원t: 시스템 개발 수명 주기의 모든 단계를 지원하지 않는 MBSE 프로세스는 배포를 방해할 위험이 있습니다. 성공적인 MBSE 전략은 수명주기의 설계, 분석, 요구 사항, 구현, 통합 및 테스트 단계를 복잡하게 지원합니다. 확인 및 검증도 엄격하게 지원되어야 합니다.

확장 가능 : 기업에서는 점점 더 많은 양의 데이터를 처리하고 있으므로 확장 가능한 기술이 필요합니다. 예를 들어, Hadoop은 분산 스토리지를 사용합니다. 엄청난 양의 대용량 데이터를 더 작고 관리하기 쉬운 조각으로 나누는 것입니다. 마찬가지로, MBSE 프로세스에는 증가하는 데이터 복잡성과 볼륨을 수용할 수 있는 고유한 확장성이 필요합니다.

시뮬레이션 가능: 앞서 설명한 것처럼 시뮬레이션은 MBSE 프로세스의 핵심 구성 요소입니다. 따라서 다음을 사용하는 엔지니어링 시뮬레이션 소프트웨어 도구를 조합하여 사용하는 것이 중요합니다. 엔지니어링 시뮬레이션을 최적화하는 AI. 가장 중요한 것은 MBSE 프로세스가 다음을 지원해야 한다는 것입니다. 동적 시뮬레이션.

Rescale을 사용한 모델 기반 시스템 엔지니어링

MBSE 프로세스의 성공은 무기고에 있는 도구의 효율성에 달려 있습니다. 예를 들어 Rescale은 고성능 컴퓨팅 (HPC) 플랫폼을 통해 강력한 MBSE 환경을 구축할 수 있습니다.

Rescale의 확장 가능한 시뮬레이션 제품 라이프사이클 관리(PLM) 및 시뮬레이션 프로세스 데이터 관리(SPDM) 통합은 MSBE 이니셔티브를 가속화하도록 설계되었습니다. 대기열 없이 완전한 보안과 제어를 통해 단 몇 분 만에 하나의 중앙 위치에서 시뮬레이션을 실행, 분석 및 모니터링할 수 있습니다. 이는 효과적인 MBSE 환경을 위한 학습 가속화, 시장 출시 시간 및 전반적인 제품 가치를 의미합니다.

Rescale 플랫폼은 또한 시뮬레이션 주기 시간을 향상시켜 파일 공유, 데이터 전송, 버전 제어 등을 제공하여 작업 흐름 자동화 기능을 향상시킬 수 있습니다.

지금 MBSE 구현

R&D 팀이 개발 프로세스를 최적화하고 중앙 집중화하려고 노력함에 따라 문서 중심 시스템 엔지니어링은 빠르게 쓸모 없게 되어가고 있습니다. 그러나 MBSE는 간소화된 제품 배포를 달성하는 데 필수적인 것으로 입증되었습니다. 협업 문화를 조성하여 단절된 팀을 통합하고 모든 개별 디자인 요소가 전체의 일부로 존재하는 단일 목표를 향해 나아가도록 합니다.

MBSE는 제품 및 시스템의 전체 개발 수명 주기를 지원하는 데 사용될 수 있습니다. 프로세스의 각 중요한 단계에서 프로젝트에 관련된 모든 사람은 계속 조정되고 정보를 얻을 수 있습니다.

MBSE의 일부인 디지털 모델링은 혁신적인 제품, 특히 복잡한 제품을 만드는 데 필수적인 이점을 제공합니다.

항공우주, 자동차, 제조와 같은 산업은 엄격하고 세심한 테스트, 위험 평가 및 규정 준수 프로세스를 갖추고 있습니다. 디지털 모델링을 통해 기업은 제품을 가상 환경에 배치하고 마음껏 "가상" 테스트를 수행할 수 있습니다.

궁극적으로 강력한 MBSE 프로세스는 디지털 엔지니어링 및 연구를 최대한 활용하는 데 필요한 시간, 비용 및 노력을 절약합니다.