안전중시 시스템의 설계에서 SysML기반 안전 메타모델의 활용
Use of SysML-Based Meta-Models in Design of Safety-Critical Systems
- 주제(키워드) Model-Based Systems Engineering(MBSE) , Meta-Model , Safety , SysML
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이재천
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 시스템공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000024387
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
기술의 급격한 발전으로 인해 시스템이 대형화되고 복잡화되면서, 시스템 설계 오류 등으로부터 발생할 수 있는 사고나 고장의 위험 또한 증가하고 있다. 사고나 고장의 발생은 많은 재산피해와 인명피해를 야기할 수 있는데 이런 시스템을 안전중시 시스템이라고 한다. 각 산업분야에서는 안전중시 시스템의 안전성을 확보하기 위해 안전과 관련된 표준을 제정하고 있고 이를 준수하도록 권장하고 있다. 안전 표준의 공통적인 특징은 시스템공학에서 제시하고 있는 시스템 개발 전 수명주기 관점에서 안전성 확보를 위한 안전 활동 및 방법을 제시하고 있다는 점이다. 시스템 개발 수명주기에 따라 시스템을 개발하게 되면 시스템을 체계적으로 설계할 수 있으며, 그 방법으로는 MBSE(Model Based System Engineering)가 제시되고 있다. MBSE에 시스템 모델링 표준언어인 SysML을 사용하면 시스템 설계 산출물을 모델로 표현함으로써 의사소통을 원활하고 명확하게 할 수 있다. 모델의 다양한 활용을 위해서 메타모델을 활용하는 방법이 제시되고 있는데 안전성을 확보하려는 시스템 설계에서도 메타모델이 활용되고 있다. 하지만 대부분은 메타모델을 모델기반 설계에 활용하기 보다는 개념을 정의하거나 안전 분석을 위한 전산지원도구 간의 정보 교환을 위해서 활용이 되고 있다. 본 논문에서는 시스템 설계에서 안전성 확보에 대한 개념을 안전 메타모델로 표현하는 것에서 끝나는 것이 아니라 모델기반 설계에서 사용하기 위해 구조화 하고 안전 메타모델 요소들을 모델기반 설계에 활용할 수 있는 모델요소로 확장하는 것을 목표로 설정했다. 특히, 안전 메타모델의 거동 요소들을 모델기반 시뮬레이션에서 활용해서 요구사항에 대한 검증을 수행하겠다. 그 결과로 SysML기반 안전 메타모델을 도출하고 자동차의 모델기반 설계와 모델기반 시뮬레이션에 활용함으로써 안전성을 확보한 모델기반 설계와 안전요구사항을 평가했다. 기존 모델기반 설계 방법에 메타모델을 활용하게 되면 모델의 구성을 확인하고 필요한 모델 요소들을 식별함으로써 일정한 모델링을 할 수 있기 때문에 모델에 대한 이해가 쉽고 명확해진다. 그리고 거동 모델요소를 포함한 안전 메타모델을 활용한 모델기반 시뮬레이션을 수행함으로써 안전 요구사항에 맞는 시스템을 설계를 시뮬레이션까지 체계적으로 수행할 수 있음을 제시했다.
more초록/요약
Due to the rapid advance of technology, systems are becoming more complex. As such, the systems failure caused by the design errors can possibly result in an increase in terms of both frequency and impact of accidents. When the damages incurred by accidents are serious to human being or properties, the underlying systems are referred to as safety-critical systems. In each industry sector, safety related standards are established and recommended to ensure the safety of safety-critical systems. The characteristics of the safety standard are safety activities and methods for ensuring safety from the perspective of the overall lifecycle of system development proposed by system engineering. If you develop the system according to the development life cycle of the system, you can systematically design the system. Model based system engineering (MBSE) is proposed as a systematic design method. System Modeling Using SysML, a standard language, communication can be easy and clear by expressing system design artifacts as a model. The proposed meta-model for various applications of the model is also used in the safety system design. However, most of the meta-models are not used in model-based design, but are used to define concepts and exchange information among tools for safety analysis. In this paper, the concept of safety system design is expressed as a safety meta-model, and it is aimed to extend it to a model element that can be utilized in model-based design. In particular, the behavior of the safety meta-model is utilized in model-based simulation to verify requirements. As a result, SysML-based safety meta-models were identified and evaluated for safety system design and safety requirements by applying them to model-based design and model-based simulation of the vehicle. Using the meta-model in the existing model-based design method makes it easy to understand the model because it understands the structure of the model and identifies the necessary model elements to make modeling according to the framework. We also proposed that a system that meets safety requirements can be designed by performing model-based simulation using a safety meta-model that includes behavioral model elements.
more목차
1. 서론 １
1.1. 연구배경 １
1.2. 선행연구 분석 및 문제정의 ３
1.3. 연구 목표 ５
1.4. 연구 방법 ５
1.5. 연구 결과 요약 및 공헌 ６
1.6. 논문의 구성 ７
2. 메타모델에 관한 선행연구 분석 ８
2.1. SysML기반 메타모델 ８
2.1.1. 메타모델의 정의 및 특징 ８
2.1.2. SysML정의 및 구성 ９
2.1.3. SysML에서의 메타모델 구성 １２
2.2. 안전중시 시스템 설계에서의 메타모델 １６
2.1.1 SysML기반 시스템 설계 분석 １６
2.1.2. 안전중시 시스템 모델링에서의 메타모델 분석 １９
2.3. 문제정의 ２３
2.3.1. 연구목표 ２３
2.3.2. 연구의 차별성 ２４
2.3.3. 연구방법 ２５
3. SysML기반 안전 메타모델 ２７
3.1. SysML기반 안전 메타모델의 생성 ２７
3.2. SysML기반 안전 메타모델의 활용 ３０
4. 메타모델을 활용한 안전중시 시스템 설계 ３３
4.1. 안전 메타모델을 활용한 안전중시 시스템의 설계 모델링 ３３
4.2. 안전 메타모델을 활용한 시뮬레이션 분석 ３６
5. 안전중시 시스템 설계 검증 ３８
5.1. 메타모델을 활용한 SysML기반 자동차 시스템 설계 ３８
5.2. 시뮬레이션을 통한 요구사항 검증 ４５
5.3. 메타모델을 활용한 모델링 설계에 따른 비교 검증 ４８
6. 결론 ５２
6.1. 결과 요약 ５２
6.2. 공헌 평가 ５２
참고문헌 54
