시스템공학 접근을 통한 모션컨트롤러 설계 프로세스 개발
A Systems Engineering Approach to Motion Controller Design Process
- 주제(키워드) 시스템공학 , 모션컨트롤러 , 프로덕트 라인 아키텍처 , 공정능력성숙도
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 박영원
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 시스템공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
모션컨트롤러는 디스플레이, 반도체, 자동차, 전자, 식품, 음료, 섬유, 인쇄에 이르기까지 제품 생산을 위한 정확한 가공과 위치의 설정, 속도의 제어를 수행하는 장비로서 전체 제조 설비의 공정시간을 좌우하며 생산량에 결정적인 역할을 한다. 최근 디스플레이 장비, 반도체 장비, 전자조립 장비 업체의 요구사항은 고속 고정밀의 높은 생산성, 균등한 고품질의 제품 생산, 저렴한 가격, 적응 유연성(생산장비 구축과 가동 초기시간 감소), 기존 시스템과의 용이한 통합성이다. 모듈형 모션컨트롤러는 이러한 장비업체들의 요구사항을 갖춘 시스템으로서 단일 시스템상에서 멀티 도메인을 갖는다. 한편, 업체사례를 통하여 국내 모션컨트롤러 개발과정의 문제점을 살펴 보면 다음과 같다. 개발과제 수행 중 요건이 빈번하게 변경되는 경우가 있으며, 기술적 요건등에 대한 검토없이 개발을 시작하여 시제품 평가 시 설계의 대규모 수정 사항 발생하고, 일정지연과 개발 비용이 상승하는 등의 문제점 발생되었다. 개발완료 후 문제점은 소프트웨어의 기능추가 및 수정의 보완작업이 어렵고, 수정시간이 장기간 소요되며, 다양한 Application 적용을 위한 파생 제품 개발 시 소프트웨어의 재 사용성이 떨어지는 등의 문제점이 있었다. 그러므로 기존의 문제점을 해결하기 위한 방법으로서 시스템공학 프로세스 중 요건 및 아키텍처 정의 프로세스를 적용한다. 또한 개발공정을 단축하고, 소프트웨어의 재 사용성을 높이기 위하여 프로덕트 라인 개발방식을 아키텍처 정의단계에 적용 조정하는 것을 연구 목적으로 한다. 시스템공학적 접근을 통하여 개선된 모션컨트롤러의 설계 프로세스를 구현하기 위하여, 모듈형 모션컨트롤러의 이해 당사자간의 요건을 분석하고, 기능분석 및 할당을 통하여 아키텍처를 정의하였다. 요건은 소프트웨어 기능요건, 하드웨어 기능요건, 성능요건으로 분석하였다. 도출된 요건을 기능에 할당하여 6가지의 소프트웨어 기능, 하드웨어 기능, 개발툴 기능을 분석하였다. 소프트웨어 아키텍처는 재 사용성을 높이기 위하여 프로덕트 라인 방식을 적용하여 정의하였다. 하드웨어는 시스템 확장성을 위하여 모듈형 아키텍처로 정의하였다. 기존의 개발 프로세스와 개선된 프로세스를 비교하고 개선의 효과성을 검증하기 위하여 CMMI 공정 능력 성숙도 모델을 이용하여 능력단계를 평가하였다.
more초록/요약
This thesis proposes a tailored systems approach to define the process for requirements analysis as well as for the product line architecture definition on motion controller development. The motion-controller provides the ability to precisely control position, velocity and torque of an electro-mechanical device and machines for flat panel display, semiconductor, electronics, food and beverage, textile and printing. It plays an important role in manufacturing cycles and processing time at industrial facilities. Recently, the customers of motion controllers require low-cost, high-speed, precision, flexible, intelligent, and integrated multi-function motion-controllers that can be easily inter-operable with existing systems. On the other hand, the developers of domestic motion-controller industry face with challenges such as frequent customer requirement changes and the resulting design changes which impact the development schedule and cost. The problems include the additions and modifications of the software functionalities during the development, the difficulties of accommodating these modifications, and the inability to reuse the software for derivative products and model upgrades. To solve these development problems encountered in the motion controller industry, the generic engine processes of requirements engineering and architecture definition were tailored for applications to product planning and design stages. The goals of the tailoring were to reduce the development cycle and to enable the software reuse for derivative products and model upgrades. The approach includes a thorough stakeholder requirements analysis, functional analysis and decomposition process, and the architecture definition which includes a modular hardware and product-line software concept that ensure system scalability and reusability. To demonstrate the effectiveness of the proposed process over the existing process, the process capability maturity model integrated (CMMI) was applied in the evaluation of the new process capability.
more목차
제1장 서론 = 1
제1절 연구배경 및 목적 = 1
제2절 연구범위 및 방법 = 3
제2장 모션컨트롤러의 개요 = 4
제1절 모션컨트롤러의 정의 = 4
제2절 모션컨트롤러의 종류 = 7
제3절 모션컨트롤러의 기술동향 = 9
제4절 모션컨트롤러의 시장현황 = 11
제3장 모션컨트롤러의 개발공정 분석 = 13
제1절 업체 사례를 통한 문제점과 해결방안 = 14
제2절 시스템공학 프로세스 = 18
제3절 소프트웨어 프로덕트 라인 아키텍처 = 26
제4절 개발 프로세스의 개선 및 테일러링 = 30
제4장 모듈형 모션컨트롤러의 요건분석 = 35
제1절 시장조사관련 문헌 분석을 통한 요건분석 = 35
제2절 탐문조사를 통한 요건분석 = 41
제3절 분해 및 합성을 통한 요건분석 = 42
제5장 모듈형 모션컨트롤러의 기능분석 = 45
제1절 요건의 기능할당 = 47
제2절 소프트웨어 기능분석 = 50
제3절 모듈형 하드웨어 기능분석 = 56
제4절 개발툴 기능분석 = 60
제5절 모듈형 모션컨트롤러의 단계별 기능레벨 = 68
제6장 모듈형 모션컨트롤러의 아키텍처 정의 = 77
제1절 프로덕트 라인에 의한 소프트웨어 아키텍처 = 77
제2절 모듈형 하드웨어 아키텍처 = 81
제3절 개발툴 아키텍처 = 83
제7장 공정능력 성숙도 모델(CMMI)에 의한 평가 = 85
제1절 CMMI(공정능력 성숙도 모델)의 개요 및 구성 = 85
제2절 모듈형 모션컨트롤러의 공정능력 성숙도 평가 = 91
제8장 결론 = 95
참고문헌 = 97
ABSTRACT = 99
