* 폰트가 지원되지 않아 다운로드 받아 내용 보시길 추천합니다. 조선소/해군 등 함정공학 분야에 종사하는 설계전문가를 대상으로 개발된 '시스템공학 기본(Fundamental of systems engineering)' 강의자료로 시스템공학 전반에 대한 이론과 실습으로 구성되어 개념설계에 참여하는 전문가에 대한 속성 교육자료입니다. 함정공학이나 특수선설계, 방위사업분야에 관심있는 분에게 유용할 것으로 봅니다. 교육자료는 다음과 같이 구성되었습니다. Day1. SE general Day2. Requirement Development Day3. Requirement analysis and OMOE Day4. Functional analysis and allocation Day5. Design synthesis 1 Day6. Design synthesis 2 Day8. System analysis and control 1 Day9. System analysis and control 2 * Day7은 '통계분석 및 설계최적화'로 자료보다는 실습위주로 운영되어 별도 자료는 없습니다. * 자료 관련 문의사항 있으시면 jwpark1@gmail.com으로 연락 바랍니다.

1. Day 1
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2. Ⅰ 과 정 소 개
시 스 템 엔 지 니 어 링Ⅱ 시 스 템 엔 지 니 어 링 ( S E )
Ⅲ 통합함정시스템엔지니어링(TSSE)Ⅲ 통합함정시스템엔지니어링(TSSE)

3. 일자 구분 교육항목 교육내용 비고
과정소개(일정)
1일차 과정소개 시스템엔지니어링 개요
· 과정 소개
· 시스템엔지니어링(SE) 개요(필요성, 도입배경, 적용분야 등)
· 통합함정시스템엔지니어링(TSSE) 개념
강의
요구조건 개발 · 'Vee Model'을 이용한 요구조건-검증/입증관계 이해 강의, 과제
2일차
요구조건
분석
· 운용자요구조건(UR) 및 체계요구조건(SR) 개발절차
: 기능/성능/인터페이스/환경 요구조건 등 구분
· 요구조건 서술법(8W2H2V) 및 확인기준 등
요구조건 분석 강의
3일차
기능분석
및 할당
물리아키텍처
· 식별된 요구조건 토대로 물리적/기능적 구조 분할
· 기능분석 결과 토대로 한 기능 할당 강의, 과제
기능아키텍처
4일차
기능 할당
기술성능측정(MOE MOP KPP TPM 등) 소개
종합효과도(OMOE)
· 기술성능측정(MOE, MOP, KPP, TPM 등) 소개
· OMOE 정의법 및 활용방안
강의, 과제
5일차
대안분석(AOA)
· 부체계별 대안분석(AOA) 방법
· MOP Weighting 방법 강의, 과제MOP 가중치
설계조합
g g
· 대안 평가법대안 평가
6일차 설계조합(최적화) · 설계조합 및 최적화 기본이론 초빙강의
위험관리
7일차
체계분석
및 통합
위험관리
· 위험발생빈도/영향도, 수명주기 위험관리 법
· 요구조건 추적 관리법(이력)
· 획득단계별 기술검토 형태 및 확인사항
강의
요구조건 관리
기술검토
및 통합
분할구조
(Breakdown Structures)
· 물리분할구조(PBS), 조직분할구조(OBS), 비용분할
구조(CBS), 작업분할구조(WBS) 작성법
강의, 과제
8일차
성숙도 평가 · 기술성숙도(TRL), 제조성숙도(MRL), 체계성숙도(SML) 등 강의9일차

5. 교육중점
시스템엔지니어링시스템엔지니어링(SE)(SE) 전반전반 개념개념 형성형성시스템엔지니어링시스템엔지니어링(SE)(SE) 전반전반 개념개념 형성형성
• 시스템엔지니어링 개요
• 시스템엔지니어링 적용 필요성
• 시스템엔지니어링 주요 활동내용
통합함정시스템엔지니어링통합함정시스템엔지니어링(TSSE)(TSSE) 전반전반 개념개념 형성형성
• TSSE 대두 배경
• Total Ship System(TSS) 의미
• TSSE 적용 사례(NAVSEA, VT, NPS, etc)
기대효과
시스템공학적시스템공학적 사고사고 및및 업무수행업무수행 방안방안 이해이해
시스템엔지니어링의시스템엔지니어링의 함정분야함정분야 적용적용(TSSE)(TSSE) 현황현황 이해이해
※※ 향후향후 함정획득분야함정획득분야 Leading Naval System EngineerLeading Naval System Engineer 육성육성

6. System 어원 :『조직화된 전체』라는 그리스어에서 유래
* 최요철,”실용 시스템엔지니어링”, SEKOREA

8. System 어원 :『조직화된 전체』라는 그리스어에서 유래
M i W b t C ll i t Di ti 『통합된 전체 를 형성하는
Systema (an organized whole)
• Merriam-Webster Collegiate Dictionary :『통합된 전체』를 형성하는
아이템들의 규칙적인 상호작용 또는 서로 의존하는 그룹
• ISO/IEC 15288:2002 : 부여된 목적을 달성하기 위하여 조직된 상호작용 하는
요소들의 결합체
• IEEE -1220(2005) : 운용 필요를 기술하며, 그 행동이 운용 필요를 만족시키고,
제품의 생명주기 유지를 위해 사용되는 요소들의 집합 또는 배열
• MIL-STD-499C : 시스템은 결과물이나 인적자원의 통합체. 조직화 과정 없이
단일개체만으로는 이룰 수 없는 목적을 달성하기 위해서 여러 개의 개체가단일개체만으로는 이룰 수 없는 목적을 달성하기 위해서 여러 개의 개체가
상호 연관을 맺어야 함
다르지만다르지만 같은같은 ““목적목적 달성달성 구성요소간의구성요소간의 상호작용상호작용(3P)(3P)
사람(people),제품(products) 및 프로세스(process)
※※ 다르지만다르지만 같은같은 :“:“목적목적 달성달성,, 구성요소간의구성요소간의 상호작용상호작용(3P)(3P)
그리고그리고 구성요소의구성요소의 집합집합””* 최요철,”실용 시스템엔지니어링”, SEKOREA

9. MIL-STD-499B(1974)
•• 고객의고객의 요구를요구를 만족시키는만족시키는 시스템의시스템의 인력인력,, 제품제품 및및 프로세스프로세스 해결방안해결방안 세트를세트를 전개전개 및및고객의고객의 요구를요구를 만족시키는만족시키는 시스템의시스템의 인력인력,, 제품제품 및및 프로세스프로세스 해결방안해결방안 세트를세트를 전개전개 및및
검증하기검증하기 위한위한 모든모든 기술적기술적 활동을활동을 포함하는포함하는 학제간학제간 접근법접근법
- 시스템과 프로세스의 개발, 제작, 검증, 배치, 운용, 지원, 폐기 및 사용자 훈련과 관련된
기술적 활동기술적 활동
- 시스템 형상의 정의 및 관리
- 시스템 정의로부터 업무분해구조로의 전환
- 관리 의사결정을 위한 정보 개발
IEEE 1220(1995)
• 고객의고객의 기대를기대를 만족시키고만족시키고 공공의공공의 수락을수락을 얻는얻는 생명주기를생명주기를 고려할고려할 때때 균형균형 잡힌잡힌고객의고객의 기대를기대를 만족시키고만족시키고 공공의공공의 수락을수락을 얻는얻는 생명주기를생명주기를 고려할고려할 때때 균형균형 잡힌잡힌
시스템시스템 해결방안을해결방안을 유도유도,, 전개전개 및및 검증하기검증하기 위한위한 학제간학제간 협력협력 접근법접근법
EIA/IS 632(1994)EIA/IS-632(1994)
•• 고객요구고객요구(Customer Need)(Customer Need)를를 충족시키기충족시키기 위하여위하여 통합되고통합되고 수명주기적으로수명주기적으로 균형된균형된
시스템시스템 제품과제품과 프로세스프로세스 솔루션을솔루션을 개발하고개발하고 검증하기검증하기 위한위한 다분야다분야 학문적인학문적인시스템시스템 제품과제품과 프로세스프로세스 솔루션을솔루션을 개발하고개발하고 검증하기검증하기 위한위한 다분야다분야 학문적인학문적인
상호상호 연관된연관된 접근방법접근방법

10. DSMC in DAU
• 모든모든 요소의요소의 최적최적 균형균형(Optimum Balance)(Optimum Balance)을을 달성할달성할 목적으로목적으로 전반적인전반적인 시스템시스템 개발개발
Defense Systems Management College at Defense Acquisition University
• 모든모든 요소의요소의 최적최적 균형균형(Optimum Balance)(Optimum Balance)을을 달성할달성할 목적으로목적으로 전반적인전반적인 시스템시스템 개발개발
활동을활동을 통제하는통제하는 관리관리 기능기능
•• 운용요구운용요구(Operational Need)(Operational Need)를를 시스템시스템 파라미터로파라미터로 전환하고전환하고 전체전체 시스템시스템 효과를효과를•• 운용요구운용요구(Operational Need)(Operational Need)를를 시스템시스템 파라미터로파라미터로 전환하고전환하고,, 전체전체 시스템시스템 효과를효과를
최적화하기최적화하기 위하여위하여 모든모든 파라미터를파라미터를 통합하는통합하는 프로세스프로세스
NASA SE Handbook
•• 시스템을시스템을 설계설계,, 구현구현 및및 운용하기운용하기 위한위한 강건한강건한 접근법접근법
Lockheed Martin
•• 시스템엔지니어링은시스템엔지니어링은 시스템엔지니어에시스템엔지니어에 의해의해 이끌어지는이끌어지는 조직이조직이 아니라아니라 프로세스임프로세스임
※※ 다르지만다르지만 같은같은 :“:“수명주기수명주기 고려고려,, 균형균형(Balance),(Balance), 프로세스프로세스 모델모델,,
•• 시스템엔지니어링은시스템엔지니어링은 시스템엔지니어에시스템엔지니어에 의해의해 이끌어지는이끌어지는 조직이조직이 아니라아니라,, 프로세스임프로세스임
다 지만다 지만 같은같은 수명주기수명주기 려려,, 균형균형(Balance),(Balance), 로세스로세스 모델모델,,
다학제간다학제간 접근접근””

11. U.S Air Force :

12. 시스템엔지니어링 표준

13. 시스템엔지니어링 발전과정
19501950년대년대 : WWII: WWII 후후 운용분석운용분석(OR)(OR) –– 기존시스템의기존시스템의 최적화와최적화와 시스템분석시스템분석19501950년대년대 : WWII: WWII 후후 운용분석운용분석(OR)(OR) –– 기존시스템의기존시스템의 최적화와최적화와 시스템분석시스템분석
19601960년대년대 :: 고전적고전적 시스템엔지니어링시스템엔지니어링((분업분업,, 전문화전문화 등등)) 태동태동
19701970년대년대 :: 대형시스템대형시스템 개발개발((소수소수))
19801980년대년대 :: 우주항공사업우주항공사업 축소축소
19901990년대년대 :: 범세계적범세계적 SESE표준표준 제정제정(SE(SE 전문가전문가 모임모임))
• MIL-STD-499B, EIA/IS-632, IEEE1220 등 주요 SE 표준 제정
국제시스템엔지니어링협회(INCOSE) 1995
20002000년대년대 : MBSE(Model Based System Engineering): MBSE(Model Based System Engineering)로로 발전발전
• 국제시스템엔지니어링협회(INCOSE) : 1995
• MBA M&S CALS Concurrent Engineering(CE) IPPD기법 발전(ex LPD17)
20022002년년 :: 한국시스템엔지니어링협회한국시스템엔지니어링협회(KCOSE)(KCOSE) 설립설립
20112011년년 한국시스템엔지니어링학회한국시스템엔지니어링학회 설립설립
• MBA, M&S, CALS, Concurrent Engineering(CE), IPPD기법 발전(ex. LPD17)
20112011년년 :: 한국시스템엔지니어링학회한국시스템엔지니어링학회 설립설립
* 권용수, “신 시스템엔지니어링 입문”, 아이워크북, 2010

14. SE 목적
사용자사용자 R i tR i t 를를 포괄적포괄적 개념으로개념으로 접근접근
하향분석/상향통합하향분석/상향통합
사용자사용자 RequirementsRequirements를를
최적의최적의 SystemSystem으로으로 구현구현
포괄적포괄적 개념으로개념으로 접근접근
Holism, BalancedHolism, Balanced
Top-Down Analysis
Bottom Up Synthesis
Top-Down Analysis
Bottom Up Synthesis
사용자사용자 최대만족최대만족 추구추구 시스템공학개념시스템공학개념
SystemsSystems
EngineeringEngineering
시간에 따른 양상 변화
Process & Behavior
상호의존관계관점상호의존관계관점
EffectivenessEffectiveness
Effi iEffi i
SE 개념적 활동
Process & Behavior EfficiencyEfficiency
기술관리의기술관리의 계획계획 및및 체계화체계화
문제해결문제해결 이전이전 문제에문제에 대한대한 충분한충분한 분석과분석과 이해이해문제해결문제해결 이전이전 문제에문제에 대한대한 충분한충분한 분석과분석과 이해이해
대안분석대안분석 및및 평가평가,, 시스템과시스템과 요소간의요소간의 균형된균형된 해결책해결책 수립수립
해결책이해결책이 요구조건을요구조건을 충족하는지충족하는지 검증검증 등등

15. 최근 시스템 개발환경 변화
The total complexity
of the system exceeds
시스템시스템 대형화대형화//복잡화복잡화 및및 이해관계자이해관계자 수수 대폭대폭 증가증가
장비장비//체계의체계의 생산위주에서생산위주에서 연구개발연구개발 위주로의위주로의 전환전환
of the system exceeds
one person’s ‘Brainful’
S/WS/W가가 시스템에시스템에 미치는미치는 영향영향 증가증가 등등
※※ 개발개발 환경환경 변화에변화에 따른따른 체계적인체계적인 접근접근(SE)(SE) 필요필요※※ 개발개발 환경환경 변화에변화에 따른따른 체계적인체계적인 접근접근(SE)(SE) 필요필요
SE 적용시 고려사항SE 적용시 려사항
프로젝트프로젝트 별별 특성에특성에 따른따른 적절한적절한 수준의수준의 SESE 적용적용 필요필요(ex. CMMI 모델)
의무적이고의무적이고 일률적인일률적인 SESE 적용은적용은 오히려오히려 불필요한불필요한 자원소요자원소요(인력 시간의무적이고의무적이고 일률적인일률적인 SESE 적용은적용은 오히려오히려 불필요한불필요한 자원소요자원소요(인력, 시간,
비용 등) 유발유발
신규신규//복합프로젝트인복합프로젝트인 경우경우 최초최초 단계에서부터단계에서부터 SESE 절차에절차에 따른따른 추진추진 필요필요신규신규//복합프로젝트인복합프로젝트인 경우경우 최초최초 단계에서부터단계에서부터 SESE 절차에절차에 따른따른 추진추진 필요필요

16. 시스템엔지니어링 엔진(SE Engine)
입력입력
ICD, CDD, CPD,
SDS, Rules,
Guidances, etc,
Baseline(w/ Report)
출력출력
Baseline(w/ Report),
Architectures,
Specifications, etc
관리관리
WBS, SOW, SEMP,
IMP, Reviews, Risk,
Reqmt., TPM, etc
* tailor* tailor--ableable
* Miguel Rivera, Mark Williams, and Ashby Hall, “Total Ship Systems Engineering Employing Department of Defense Architecture Framework Approach “, May 2010
DocumentDocument--Based System Engineering requires many documents and reviewsBased System Engineering requires many documents and reviews

17. DoD5000.2, System Engineering and Design Process(SEDP)
* Miguel Rivera, Mark Williams, and Ashby Hall, “Total Ship Systems Engineering Employing Department of Defense Architecture Framework Approach “, May 2010

18. 시스템엔지니어링 주요활동
11단계단계 :: 요구조건요구조건 분석분석(Requirement Analysis)
• 체계 기능 및 용도 정의(What purpose)
• 기능 및 성능요구조건 수준 정의(What, how well)
• 사용환경, 제한조건 식별 및 정의(Environment, constraints)사용환경, 제한조건 식별 및 정의(Environment, constraints)
• 기타 요구조건 및 제한조건 식별(Etc)
22단계단계 :: 기능분석기능분석 및및 할당할당(Function Analysis and Allocation)
• 1단계 요구조건 분석결과를 기능적/물리적으로 분해하여 Functional/Physical계 구 석 과 기능적/ 리적 해하여 / y
Architecture 작성(획득단계 진행에 따라 최상위 수준에서 하위수준 확대)
• 분할된 기능에 요구조건 할당분할된 기능에 요구조건 할당
• 내외부 인터페이스 정의

19. 시스템엔지니어링 주요활동
33단계단계 :: 설계조합설계조합(D i S th i )33단계단계 :: 설계조합설계조합(Design Synthesis)
• 기능 및 제한조건을 물리적 계층구조(PBS)에 할당
• 작업분할구조(Work Breakdown Structure) 작성
• 부체계별(Sub-system) 대안평가(Analysis of Alternatives)
• 최적개념/설계안 도출
全全 단계단계 :: 시스템시스템 분석분석 및및 통제통제全全 단계단계 :: 시스템시스템 분석분석 및및 통제통제
• 요구조건 추적 관리/형상관리 및 기술검토(Review) 종합/통제
작업분할구조(WBS) 기술성능측정(TPM) 관리 유지• 작업분할구조(WBS), 기술성능측정(TPM) 관리 유지
• 부체계별 대안연구(Trade-off Study) 종합 및 통제
위험관리(Risk Management)• 위험관리(Risk Management)
• 모델링 및 시뮬레이션(M&S)

20. 시스템엔지니어링 적용시 기대효과
• 개발기간 60% 단축 • 개발기간/비용 절감
• 설계변경 건수 50% 감소
• 재설계/변경 75% 감소
• 총수명 주기비용 감소
• 제품경쟁력 향상
• 비용 40% 감소 • 고객요구사항 충족
* 원자로설계개발단, “시스템엔지니어링 개요 및 적용”, 한국전력기술, 2010. 4.16.

21. 시스템엔지니어링 적용시 기대효과(이유)
시스템개발시 비용대비 효과(설계 5% 비용투입으로 70% 영향)시스템개발시 비용대비 효과(설계 5% 비용투입으로 70% 영향)
획득단계별 상대적 오류수정 비용
※※ 설계설계 중요도중요도 및및 특성특성 고려고려 시스템시스템 개발개발 초기초기 가능한가능한 많은많은 오류오류 제거와제거와 변경변경 처리가처리가
비용비용 일정일정 측면측면 효과적임효과적임 :: 사업후반사업후반 문제발생문제발생//기간기간 및및 비용초과비용초과 등등 문제문제 발생발생 최소화최소화
* James N. Martin, “System Engineering Guidebook”, CRC Press, Boca Raton, 1977. p.5
박진원, “국내함정획득프로세스 개선방안”, 국방과학연구소(on-going), 2011. 10.
비용비용--일정일정 측면측면 효과적임효과적임 :: 사업후반사업후반 문제발생문제발생//기간기간 및및 비용초과비용초과 등등 문제문제 발생발생 최소화최소화

22. 시스템엔지니어링 적용시 기대효과(이유)
Source: Werner Gruhl, “New Project
Estimates,”200
250
Source: Werner Gruhl, “New Project Estimates,”
NASA ffi if h C ll M h 1985
Estimates,
NASA office if the Comptroller March, 1985
150
200
wth%
NASA office if the Comptroller March, 1985
100
ostGrow
50
Co
0
0 5 10 15 20 25
System Definition Investment Ratio %
* James N. Martin, “System Engineering Guidebook”, CRC Press, Boca Raton, 1977. p.5
박진원, “국내함정획득프로세스 개선방안”, 국방과학연구소(on-going), 2011. 10.
System Definition Investment Ratio %

23. 시스템엔지니어링 적용 실패(?) 사례
국내 경부고속철도 사업국내 경부고속철도 사업
* 1980년 초 구상, 1988년 타당성 조사, 1992년 기공
• 계획수립 기간 부족 • 건설비용 급증*
• 계획변경 및 정책 수정 • 공사기간 연장
• 공사부실
5조 8 462억 18조 4 358억(약 3배)
• 운용 중 문제발생시 해결 난해
* 5조 8,462억 → 18조 4,358억(약 3배)
* 원자로설계개발단, “시스템엔지니어링 개요 및 적용”, 한국전력기술, 2010. 4.16.

24. 시스템엔지니어링 적용사례
국내 경부고속철도 사업(계속)
• 재타당성 조사 수행(초기기획 미흡)
국내 경부고속철도 사업(계속)
• 타당성조사의 공정성과 투명성 부족
• 타당성조사 및 기본설계 검토기간 부족
• 잦은 설계 변경 및 민원 충돌
※ SE※ SE적적 사고사고 미흡미흡
• 철저하고 체계적인 기획 및 계획 부족
기술력 부족으로 인한 과도한 의존
※ SE※ SE적적 사고사고 미흡미흡
• 기술력 부족으로 인한 과도한 의존
• 체계적인 프로젝트 관리 및 시스템엔지니어링
능력 부재
* 원자로설계개발단, “시스템엔지니어링 개요 및 적용”, 한국전력기술, 2010. 4.16.
최요철,”실용 시스템엔지니어링”, SEKOREA
능력 부재

25. 시스템엔지니어링 적용사례
국외 글 벌 합작품 잉국외 글로벌 합작품‘보잉 787’
• 과도한 아웃소싱(외주) 문제
• 9개국 13개 부품사 납기 6개월 이상 지연
• 07년 7월 공개행사 이후에도
부실조립 품질기준 미달 등 온갖 문제점 발견으로 시험비행 및 납기 지연부실조립, 품질기준 미달 등 온갖 문제점 발견으로 시험비행 및 납기 지연
- 베이징 올림픽 대비 항공사들에 수백만달러의 손해배상 처지
• 지나친 의욕이 사업실패 및 시스템 실패 초래
※ SE※ SE적적 사고사고 미흡미흡
• 글로벌 아웃소싱 위한 체계적인 사업관리능력 부재
• 명확한 시스템 설계 및 분석 통한 기능/임무 할당능력 부족
* 최요철,”실용 시스템엔지니어링”, SEKOREA

26. 함정발전 추세 : 고속/장거리 순항, 정밀유도무기, 네트워크 중심전, 기술
고도화(모듈화, 무인화) 등, 등
Sail toSail to
SteamSteam
Battleships toBattleships to
Aircraft CarriersAircraft Carriers
Fossil FuelFossil Fuel
toto
Nuclear PowerNuclear Power
Guns toGuns to
MissilesMissilesMissilesMissiles
Task ForceTask ForceTeletypeTeletype Task ForceTask Force
toto FORCEnetFORCEnet
TeletypeTeletype
toto EmailEmail
* NAVSEA, “Summer Naval Surface Ship Design Course”, 2007

27. 함정체계 특성 : 1 대형, 복잡, 다학제적 특성
* 손귀현, 국방대 강의자료“수상 전투함 소개”, ’08년 12월

28. 함정체계 특성 : 2 시스템↔시스템, 시스템↔하부시스템간 비선형적 상호작용 수반
R&D CostR&D Cost
CoCo--opop MarginsMargins
RiskRisk
CommonalityCommonality ReactionReaction
TimeTime
Life Cycle CostLife Cycle Cost
pp
EngagementEngagement
SurvivabilitySurvivability
MarginsMargins
gg
EMCEMC
RMARMA
ACQ CostACQ Cost
O&S C tO&S C t
ILSILS
RiskRisk
SensorSensor
FusionFusion
PeacetimePeacetime
FeaturesFeatures Deck WetnessDeck Wetness
SustainabilitySustainabilityFuture GrowthFuture Growth
O&S CostO&S Cost
FeaturesFeaturesStrikeStrike
Comp terComp ter
ec et essec et ess
AutomationAutomation
ManeuverabilityManeuverability
Reaction TimeReaction Time
SignaturesSignatures
SeakeepingSeakeeping
MilitaryMilitary
EffectivenessEffectiveness
ProducibilityProducibilityComputerComputer
ArchitectureArchitecture
* 손귀현, 국방대 강의자료“수상 전투함 소개”, ’08년 12월

29. 함정설계 특성 : Complex, Nonlinear and Concurrent
* Dr. Alan Brown, “Ship Design Note”, Virginia Tech, 2005“Real Design Web”“Real Design Web”“Conceptual Design Spiral”“Conceptual Design Spiral”
Complex, Nonlinear , ConcurrentComplex, Nonlinear , ConcurrentSimple, Linear, SequentialSimple, Linear, Sequential
포괄적인포괄적인 접근방법접근방법(A holistic approach with total ship perspective)(A holistic approach with total ship perspective) 필수필수포괄적인포괄적인 접근방법접근방법(A holistic approach with total ship perspective)(A holistic approach with total ship perspective) 필수필수

30. Total Ship System
“Traditional Ship System”“Traditional Ship System”Traditional Ship SystemTraditional Ship System
* NAVSEA, “Summer Naval Surface Ship Design Course”, 2007

31. * NAVSEA, “Summer Naval Surface Ship Design Course”, 2007
Total Ship System Engineering(TSSE)
“Traditional Ship System”“Traditional Ship System”
전투/무장 장비
선체, 추진 및 전기/보기 등
전투체계(Combat Sys.)
추진제어, 손상보수체계 등
분야별 운용인력
보수/지원인력 등
전략/전술적 임무
공격/방어개념 등

32. 함정설계와 TSSE 적용
ICD/CDD/CPD
ROC
CONOP
Mi i S i
Ship Type
Ship Size
HM&E
Combat sys, etc
Requirement LoopRequirement Loop
Design LoopDesign Loop
Mission Scenario Ship Size
“Validate”“Validate”
* Captain Norbert Doerry, “Total Ship Functional Analysis In Support Of Knowledge Management in Ship Design”, May 2009
- 함정 임무, 외부환경, 불확실성 등 상호 작용하는 모든 사항을 고려한 해결책을 제시하는
포괄적포괄적 체계적체계적 관리관리 활동활동(Holistic and systematic Management Activity)(Holistic and systematic Management Activity)포괄적포괄적∙∙체계적체계적 관리관리 활동활동(Holistic and systematic Management Activity)(Holistic and systematic Management Activity)
- 시스템과 시스템, 시스템과 하부시스템간 상호작용을 조정∙관리하여 균형된(Balanced)
시스템 설계목표(부분최적화가부분최적화가 아닌아닌 전체전체 최적화최적화) 달성을 위한 공학적공학적 조정조정∙∙종합종합 활동활동
Minimize cost and risk, maximize effectiveness

33. Ship System Engineering Guiding Principles
함정획득사업 위한 실용적인 도구를 제공하라.함정획득사업 위한 실용적인 도구를 제공하라.
Provide a practical tool-set for naval ship acquisition
ex) Design Synthesis tool(ASSET), Central Repository(LEAPS), Requirements Tracing Tool(Doors), etc
유용한 함정설계의 교훈을 식별하고 문서화하라유용한 함정설계의 교훈을 식별하고 문서화하라.
Provide a practical tool-set for naval ship acquisition
작전/기술적 요구사항 개발 그것에 대한 추적성 그리고 검증을 용이하게 하라작전/기술적 요구사항 개발, 그것에 대한 추적성 그리고 검증을 용이하게 하라.
facilitate operational and technical requirement development, traceability and verification
i.e., Requirement traceability and correlation is especially important for complex ship design acquisition
by a requirement tracing tool set. Prefer to use of Verb rather than Noun in requirement documents
적절한 함정설계 평가와 검증이 무엇인가에 대해 명확히 하라.
Clarify appropriate ship design evaluations and verification, e.g., TEMP
함정획득에 소요되는 기간과 비용을 절감하라.
Reduce ship acquisition cycle times and Total Ownership Costs(TOC)
i.e., Traditional ship acquisition process entailed significant lead times frequently caused by incomplete or
changing req irements comple s stems integrations and c mbersome re ie /appro al processeschanging requirements, complex systems integrations, and cumbersome review/approval processes
* David D. White, etc, “A Roadmap for Performance-Based Ship System Engineering”, March 2000

34. How to Apply TSSE
- 설계설계단계별단계별 체계적체계적 시스템엔지니어링시스템엔지니어링(S.E.)(S.E.) 활동활동 실시실시 : 요구조건 분석→기능분석/할당→설계조합설계설계단계별단계별 체계적체계적 시 템엔지니어링시 템엔지니어링( )( ) 활동활동 실시실시 구 석 기능 석 할당 설계 합
- 점진적점진적((진화적진화적))으로으로 요구조건요구조건 및및 시스템기능시스템기능 구체화구체화
∙ 韓 : 작전요구성능(개념설계) → 함정기본지침서(기본설계) → 함정건조기술사양서(상세설계)
∙ 美 : 초기능력서(초기단계설계) → 능력개발서(기본설계) → 능력생산서(상세설계)
Required Operational Capability(ROC) Top Level Requirement(TLR) Top Level Specification(TLS)
Initial Capability Document(ICD) Capability Development Document(CDD) Capability Production Document(CPD)
- 포괄적포괄적,, 반복적반복적 검증검증∙∙조정조정 통한통한 부분최적화(Local optimization) 아닌 전체전체 최적화최적화(Global Optimization) 지향
: 설계검증(Design Review), 단계별 명확한 설계기준(Rough → Detail) 수립∙적용
Initial Capability Document(ICD) Capability Development Document(CDD) Capability Production Document(CPD)
What benefits
- 체계화된체계화된 절차절차((결과물결과물)) 적용으로적용으로 설계설계 단계별단계별 일관적인일관적인 설계설계 결과물결과물 획득획득 및및 설계목적설계목적 달성달성 용이용이
점진적점진적 구 건구 건 및및 시 템기능시 템기능 구체화구체화 기술적기술적 사업적사업적 위험위험 단계별단계별 감감
What benefits
- 점진적점진적 요구조건요구조건 및및 시스템기능시스템기능 구체화로구체화로 기술적기술적//사업적사업적 위험도위험도 단계별단계별 감소감소
- 복잡하고복잡하고 비선형적인비선형적인 함정설계함정설계 환경하환경하 부분부분 최적화가최적화가 아닌아닌 전체전체 최적화최적화 달성달성
: 비용/위험도 최소화, 임무 효과도 최대화
함정외함정외 상선상선 무기체계무기체계 SS 개발개발 가가 제품제품 개발에개발에 점차점차 시 템엔지니어링시 템엔지니어링 적용적용 확대확대 중중
What futures
- 함정외함정외 상선상선,, 무기체계무기체계, S/W, S/W 개발개발,, 고가고가 제품제품 개발에개발에 점차점차 시스템엔지니어링시스템엔지니어링 적용적용 확대확대 중중
- 국국∙∙내외내외 체계종합체계종합 전문가전문가(System Integrating Engineer)(System Integrating Engineer) 수요수요 증대증대(Specialist → Special Generalist)(Specialist → Special Generalist)

35. SECNAVSINST DON RequirementsDON Requirements A i itiA i iti
官官 주도주도 안정된안정된 요구사양요구사양 도출도출 활동활동
(Requirement Synthesis)(Requirement Synthesis)
美 함정획득프로세스 단계별 특성 및 설계방법
SECNAVSINST
5000.2D
(2 Pass 6 Gate)
DON RequirementsDON Requirements AcquisitionAcquisition
MSMS BBMSMS AA
(Requirement Synthesis)(Requirement Synthesis)
民民 주도주도((官官 감독감독)) 요구사양요구사양
만족만족 위한위한 설계결과설계결과 도출도출 활동활동
(Design Synthesis)(Design Synthesis)Joint Level :Joint Level :
Initial Capability Document
Navy Level :Navy Level :
P li i D i (초기설계) D t il D i d C t ti (상세설계 및 함 건조)
Capability Development Document
Request For ProposalConcept of Operations
Material Solution AnalysisMaterial Solution Analysis
Tech.Tech.
Develop.Develop.
Engineering & Manufacturing DevelopmentEngineering & Manufacturing DevelopmentDoDDoD 5000 :5000 :
PEO Level :PEO Level :
System Design Specification
Preliminary Design(초기설계)
Contract Design(계약설계)
Detail Design and Construction(상세설계 및 함 건조)
Analysis of Alternative
(대안분석)
Design Process :Design Process :
* Captain Norbert Doerry, “Fleet Capabilities Based Assessment”, May 2009

36. 최적화최적화 기반기반 조합조합 모델모델 :: Synthesis Model Based Design Optimization(SBD)Synthesis Model Based Design Optimization(SBD)
-- 임무효과도임무효과도 대비대비 비용비용 등등 상쇄상쇄 검토를검토를 광범위광범위,, 신속신속 수행하여수행하여 전체전체 최적화최적화 수행수행 가능가능
* David J. Singer, “What is Set-Based Design?”, May 2009
* James S. Webster, US Navy ”Warship Design Course”, Summer 2007
전산환경전산환경 기반기반下下 공학적/수학적 모델을 이용, 신속한신속한 최적최적 대안대안 도출도출 용이로 美 해군 광범위하게 활용 중
최적화최적화 이론이론인 Response Surface Method(RSM), Design of Experiment(DOE) 및 Genetic Algorithm
(GA) 등 결합, 다목적 최적화(Multi-Objective Optimization) 수행 균형균형 잡힌잡힌(Balanced)(Balanced) 최적최적 설계대안설계대안 도출도출
적용 예 버지니아텍(V ) 미해군대학원(N ) M 지아텍( ) 등 함정/항공기 설계 예* 적용 예 : 버지니아텍(VT) , 미해군대학원(NPS), MIT, 조지아텍(GIT) 등 함정/항공기 설계 예
-- 현재현재 개념탐색개념탐색 수준수준 모델링모델링 및및 정확도로정확도로 기본설계기본설계 이상이상 단계에는단계에는 적용적용 곤란곤란:: 낮은낮은 정교성정교성,, 전산환경전산환경 제한제한 등등
Parametric equations, Empirical equations 사용q , p q 사용
* 전산환경의 급격한 발전을 기반으로 점차 SBD를 초기설계 수준까지 확대하려는 노력 시도 중(Caption Doerry, NAVSEA)

38. Vision of New ApproachesVision of New Approaches

39. NAVSEA TSSENAVSEA TSSE 기반기반 초기단계초기단계 함정설계함정설계(SBD(SBD 방식방식)) 흐름흐름 예예
비용비용 모델모델
소요기술소요기술 조사조사 및및 설계방안설계방안 검토검토
설계설계 조합조합
SEA05 : Ship Design Integration and Engineering Directorate
효과도효과도 모델모델
SEA08 : Nuclear Propulsion Directorate
SEA17 : Cost Engineering and Industrial Analysis Division
* 효과도 및 비용 최적화 Synthesis
* James S. Webster, US Navy ”Warship Design Course”, Summer 2007

40. 비용비용 모델모델효과도효과도 모델모델
Virginia Tech(VT) TSSEVirginia Tech(VT) TSSE--based Concept Design flowbased Concept Design flow
설계설계 조합조합
최적화최적화
소요기술소요기술 조사조사 및및 설계방안설계방안 검토검토
RequirementRequirement
위험도위험도 모델모델
RequirementRequirement
AnalysisAnalysis
FunctionalFunctionalFunctionalFunctional
AnalysisAnalysis
AllocationAllocation
SynthesisSynthesis
** 효과도효과도,, 비용비용 및및 위험도위험도 최적화최적화 SynthesisSynthesis* Dr. Alan Brown, “Ship Design Note”, Virginia Tech, 2005

41. Naval Postgraduate School(NPS) TSSENaval Postgraduate School(NPS) TSSE--based Concept Design flowbased Concept Design flow

43. http://www.focus.com/fyi/best-jobs/

45. 시스템엔지니어링은 함정사업과 같은 대형/복잡 사업 성공에 있어 필요조건
함정획득 전 단계에 걸친 점진적이며 연속적인 SE P 적용함정획득 전 단계에 걸친 점진적이며 연속적인 SE Process 적용
특히 획득초반 가능성검토/개념설계 기간 및 예산 확대로 SE 효과 획득 기대
- 기술적으로 실현가능하며 안정된 요구조건 도출(Feasible Balanced requirements)- 기술적으로 실현가능하며 안정된 요구조건 도출(Feasible, Balanced requirements)
- 신속하며 정확한 대안분석(Rapid, accurate trade-off study)
함정획득 전 단계 요구조건 추적 및 관리로 군 요구 함정 최종 획득 가능함정획득 전 단계 요구조건 추적 및 관리로 군 요구 함정 최종 획득 가능
SE 적용효과 (Better, Shorter, Cheaper) 획득 위한 사전준비 철저 필요
구성원 총원 시스템적 마인드 함양을 위한 사전/반복교육 및 실습 필수구성원 총원 시스템적 마인드 함양을 위한 사전/반복교육 및 실습 필수
함정설계 단계별 흐름을 체계화 및 Process화하여 표준화(Boilerplate) 준비
사업에 있어 지나친 의욕과 SE에 대한 과도한 의존(단지 Process 일뿐) 지양
명확한 아웃소싱에 대한 체계적인 사업관리능력 구비 및 체계 구축
체계별 분석 통한 기관별 기능/임무 할당능력 구비 필수