시스템공학 기본(Fundamental of systems engineering) - Day9 system analysis and control 2

전평단 함정기술처 소령 박진원12년 함정기술처 SE 자체교육(7.10 ~ 8. 3)
소령 박진원
Day 9
System Analysis and Control

Ⅱ 기 술 검 토
Ⅰ D a y 8 B r i e f R e v i e w
Ⅲ 기 술 성 숙 도 평 가
IV 기 타 시 스 템 엔 지 니 어 링

업무분할구조(WBS)
제품분해구조(PBS)를 기반으로 시스템
개발활동을 조직하는 수단
시스템 개발과 관련된 모든 H/W, S/W,
기술활동 및 자료 등으로 구성

위험관리(Risk Management)
위험을 식별 및 측정하며, 위험처리 위한 조직화된 방법
Completion of Risk Reduction Action
Benefit Achieved From Completing
Risk Reduction Action
Time
High
Risk
Medium
Risk
Low
Risk

시스템 분석 및 통제 (2)

기술검토(Technical Reviews)
개발 일정상의 주요 이벤트에서 진행상태를 평가함으로써 설계 진척도(Progress), 위험
(Risk) 및 성숙도(Maturity)를 평가하는 프로세스 w/ 명확한 착수기준 및 완료기준(entry and exit criteria)
Achievement
looking back
Viability
looking forward
TRA/TRL 개념 및 목적
무기체계에 적용되는 핵심기술요소(CTE)들이 어느 정도로 성숙되어 있는지를 계량적인
지표(기술성숙도 TRL)로 평가하는 시스템
미래의 기술적 성능을 예측하거나 품질(수준)을 평가하는 것이 아니라, 핵심기술요소들이
어느 정도까지 완성되어 있는지, 현재 시점에서의 상태를 진단하는 것임

기 술 검 토

(Risk) 및 성숙도(Maturity)를 평가하는 프로세스
- 시스템레벨(ex. 함정 플렛폼)과 하위레벨(ex. 추진체계/전투체계 등)에 대해 각각 수행
David Weild BA, Submarine Systems Engineering, BAES Submarine Solutions, November 2011
주요활동
- 설계/개발 활동의 성숙도 평가
- 요구조건의 명확한 정의
- 설계 및 관련 프로세스에 대한 이의 제기
- 다음 설계단계로 진행 위한 공통 이해(베이스라인) 선정 등
* 권용수, “신 시스템엔지니어링 입문”, 아이워크북, 2010
w/ 명확한 착수기준 및 완료기준(entry and exit criteria)

기술검토 관련 Lessons learned
기술검토≠문제해결, 기술검토=해결된 문제 확인
Event Based : 초기부터 착수기준(Entry criteria) 명확히 설정
수행 : 사업과 무관한 위원장 및 위원장이 결정한 해당분야 전문가
(Independent Chair & Specialists)
참석 : 모든 이해관계자(Stakeholders)
통합적 인식 필수
원칙(Principle)과 실제(Practice)의 현명한 조화 필요

기술검토 종류
ASR : Alternative Systems Review(대안체계검토)
SRR : System Requirements Review(체계요구조건검토)
SFR : System Functional Review(체계기능검토)
PDR : Preliminary Design Review(초기 또는 예비설계검토)
CDR : Critical Design Review(상세설계검토)
TRR : Test Readiness Review(시험준비검토)
PRR : Production Readiness Review(생산준비검토)
SVR : System Verification Review(체계검증검토)
FCA : Functional Configuration Audit(기능형상감사)
PCA : Physical Configuration Audit(물리형상감사)
요구조건 검토
설계검토
검증검토
: 다음 단계에 이어질 설계/개발
활동에 근거가 되는 요구조건 정의
: 설계/개발되는 시스템에 사용자
요구조건 반영 및 일치성 여부 검증
: 생산된 제품이 요구조건을
충족하는지 검증

Achievement
looking back
Has team done
what was expected?
Has it been done
properly?
Viability
looking forward
Is business case
still valid?
Are resources
available ?
Are risks identified
and managed?
SRR, SFR, PDR, CDR
ASR, SRR, SFR
TRR, PRR, SVR, FCA, PCA

ITEM LEVEL
DESIGN REQUIREMENTS
DESIGN REQUIREMENTS
COMPLETE
COMPONENTS
ASSEMBLIES
CONFIGURATION ITEMS
SYSTEM LEVELSRR
PDR
CDR
TRR
SVR/
FCA
SYSTEM LEVEL
DESIGN REQUIREMENTS
SFR
ASR PCA

T-50 개발 및 시험평가
* 이종범 외, “T-50 항공기 개발 경험으로 쓴 실전시스템엔지니어링”, 청문각

Pre-System Acquisition Systems Acquisition Sustainment
Initial Capability Document (ICD) Capability Dev. Doc. (CDD) Capability Prod. Doc. (CPD)
CONCEPT
REFINEMENT
AoA ASR
TECHNOLOGY
DEVELOPMENT
SRR
SYSTEM SYSTEM
INTEG. DEMO.
SRR,SFR FCA
LRIP FULL-RATE PROD.
& DEPLOYMENT
PCA
OPERATIONS
& SUPPORT
A B C IOC FOC
Design
Readiness
Review
FRP
Decision
Review
Concept
Decision
미
국
한
국
무기체계 연구개발 운영/유지
선행연구
(AoA, ASR)
탐색개발
SRR
체계개발
SRR,SFR FCA, PCA
양산
초도양산 후속양산
운영/유지
1 2 3 IOC FOC
양산
계획
확정
CDR소요결정
▲ 작전운용성능(수정)
▲ 작전운용성능(결정)
(진화적 단계별 ROC결정)
▲ 작전운용 요구능력
韓/美 기술검토 비교
* 국방과학기술아카데미, “체계공학 전문과정 교육자료”, 2011
PDR

계 획
일반화
개별검토
팀별검토
결 의
후속조치
1. 팀 구성원 선택
2. 업무 및 역할 부여
3. 지침 제공
4. 기초 기준의 선정 및 활용
4. 결과 기준의 산정
1. 개략회의 소집
1. 자료 조사
2. 분석결과 준비
3. 개별 검토시기 추적
1. 회의 조절 및 촉진
2. 자료 기록 및 분류
3. 오류 검토 조사 및
주요 쟁점 취급
4. 오류의 심각성 판단
1. 책임부여
1. 오류 및 쟁점 추적
2. 오류 경향 추적
3. 문제점 보고
검토 전 검토 후검토
기술검토 프로세스

기술 검토별 시기/목적/자료
구 분 시 기 목 적 문서/자료
ASR
(대안체계검토)
소요기획(건조 가능성 검토)
중.후반
최적대안 선정, 개발 실현
가능성과 위험요소 결정
• 작업분할구조(WBS) 초안
• 대안분석(AOA) 결과, 제안요청서(RFP) 초안
• 체계규격서(ROC) 초안
SRR
(체계요구조건검토)
선행연구(개념설계) 후반/
탐색개발(기본설계) 초반
• 체계개발 진입가능성 확인
• 요구조건의 예산/기간 내
수행 가능성
• 체계규격서(ROC), 개발규격(TLR) 초안
• 사업추진전략, 제안요청서(RFP) 초안
• 기능흐름 블록선도(FFBD), 요구조건 할당표(RAS),
임무분석결과 등
SFR
(체계기능검토)
체계개발 초반
* 함정 : 탐색개발(기본설계) 초/중반
• 기본설계 진행 가능성 확인
• 요구조건의 명확화
• 예산/기간 내 수행 가능성
• 기능베이스라인 초안
• 시스템 기능 요구조건 초안
• 전체 체계를 정의하는 설계 정보 등
PDR
(초기설계검토)
체계개발 중반
* 함정 : 탐색개발(기본설계) 후반
• 상세설계 진행 가능성 확인
• 개략 설계평가
• 설계문서(도면, 보고서 등)
• 시스템 별 기술성능지수(TPM)평가 결과
• 공학적 해석/예측/비교연구 결과 등
CDR
(상세설계검토)
체계개발 후반
* 함정 : 체계개발(상세설계/함건조) 초반
• 설계 종합 평가
• 제작(건조) 준비 결정
• 규격서(TLS) 초안
• 상세 설계문서 등
PRR
(생산준비검토)
양산단계 초반
* 함정 : 체계개발(상세설계/함건조) 중반
• 양산 진행 가능 여부 확인 • 생산계획 문서
TRR
(시험준비검토)
체계개발 중후반
* 함정 : 체계개발(상세설계/함건조) 후반
• 시험 수행 가능성 확인
• 공식시험 위한 준비 결정
• 시험계획 및 절차
• 비공식 시험 결과 등
FCA
(기능형상감사)
체계개발(상세설계/함건조)
후반
• 제품에 대한 기능(성능)의 충족
여부 확인
• 시험계획 및 설명서
• 시험보고서
PCA
(물리형상감사)
체계개발(상세설계/함건조)
후반
• 제품이 규격서, 설계도면 등과
일치 여부 확인
• 최종 생산규격, 상세도면 등

함정사업 수행절차(‘12. 6.20일 기준)

기술검토 착수/완료 기준(Entry/Exit Criteria)
공통적 착수기준(Common entry criteria)
Meeting the technical maturity measure for the review
Creating the agenda
Updating the Cost Analysis Requirements Description (CARD)
공통적 완료기준(Common exit criteria)
Does the current program status indicate successful completion of the next
milestone/event?
Are adequate processes and metrics in place for the program to succeed?
Are the risks known and manageable for the next phase?
Is the program schedule executable (technical/cost risks)?
Is the program properly staffed?
Is the program executable (technical/cost risk) within the existing budget?

T-50 SRR

T-50 PDR

T-50 CDR

기 술 성 숙 도 평 가

배 경
국방획득사업 실패의 대부분은 ‘준비되지 않은 기술’의 문제-미국 GAO(1999)
• 사업 중단 원인 중 비용 상승의 88%, 일정 지연의 62% → “준비되지 않은 기술”에서 비롯
* JSF 사업 사례 : 체계개발 진입 단계에서 TRL 4~5에 불과한 핵심기술요소(CTE) 확인 → 체계진입 보류
체계개발 진입 이후에도 미성숙 기술로 인한 문제 상존-미국 GAO(2006)
• 체계개발 단계 사업 중에서 23% 정도만 기술준비 수준이 검증(TRL≥6) 상태
* 기술준비수준 미검증 사업은 검증 사업에 비해 2배 이상 비용 상승 초래
“준비되지 않은 기술”이 제때 거러지지 않는 이유 : 인식과 정보의 괴리
• 이해관계자 간 공통된 목표 및 인식 공유 부족
운용자 : 요구조건 및 전력화시기 충족에 대한 원칙 고수 ☞ 기술적 준비상태에 대한 고려 배제
사업관리 : 일정 및 비용 압박감 상존, 기술 준비상태 정보 부족 ☞ 체계 시연 위주의 사업관리
개발자 : 일정 및 비용 문제 등으로 체계/기술 개발 병행 ☞ 잦은 설계변경 불가피
기술기획팀, “기술성숙도 평가(TRA)”, 국방기술품질원
문제 해결 위해서는 기술준비상태에 대한 정확한 정보 공유를 통한 의사결정의
불확실성을 줄여야 함
기술성숙도 평가(TRA)는 사업 의사결정시 이해당사자간 공통언어(Common Language) 역할

목표 수준 대비 미성숙된 기술이 식별될 경우, 그에 따른 사업관리 대책 수립.
특히 “탐색개발→체계개발” 전환 단계에서 기술적 성숙도 검증에 중점을 둠
CTE(Critical Technology Element) : 개발의 성공 여부를 좌우하는 기술 요소
사업 목표(성능, 비용, 일정) 달성에 결정적인 영향을 주는가?
과거와 비슷한 기술이라도 새로운 방식, 환경, 요구조건에 맞추어 적용되어야 할 기술인가?
TRL(Technology Readiness Level) : 단계 진입 이전 준비되어야 할 기술성숙도 수준 정의
이론연구(TRL1) → 구성품 실험시연(TRL4) → 부체계 시연(TRL6) → 체계시제 시연(TRL7)

TRA 관련 방위사업관리규정

/
TRA
TRA
TRA
CTE 도출 TRL 평가
TRA 프로세스
기술성숙도 평가(TRA)의 성공 여부는 핵심성능요소(CTE) 선정에 의존

CTE 선정 방법
대상 무기체계 사업의 ‘군 요구능력’ 또는 ‘무기체계 필요성’에서 도출
• 무기체계 개발에 꼭 필요한 기술
• 국내 미보유 기술
• 과거 기 개발 무기체계 개발시 수입된 핵심부품
무기체계의 경우 5~10 개 정도
사업 초기 계약시 포함되지 않았더라도 CTE에 해당되면 추가 포함
CTE를 보면 무엇을 해야 하는지 분명히 식별할 수 있어야 함(필요시 목표성능 부연 설명)
체계개발 전 TRA 실시 경우 제안요청서(RFP)에 CTE 포함
기술식별
CTE 체크리스트 검토
후보 CTE 선정
전문가 검토
최종 CTE 선정

전평단 함정기술처 소령 박진원12년 함정기술처 SE 자체교육(7.10 ~ 8. 3) 기술기획팀, “기술성숙도 평가(TRA)”, 국방기술품질원

TRL 정의

TRL 8
System
Qualification
TRL 7
Prototype
in Operational
Environment
TRL 6
Prototype
in
Relevant
Environment
TRL 5
Breadboard
in
Relevant
Environment
TRL 4
Breadboard
in
Lab
TRL 3
Proof
of
Concept
TRL 2
Concept
Formulation
TRL 1
Basic
Principles
Observed
Production & Deploym
ent/ Operations & Sup
port
Engineering &
Manufacturing
Development
Technology
Development
Technology Readiness Levels
CBA
Capabilities
Based
Planning /Concept
Development
TRL 9
Mission
Proven
Materiel
Solution
Analysis
미 획득단계별 TRL 수준

TRA 평가표

Future SRL Model
* Brian Sauser, et al., “From TRL to SRL : The Concept of System Readiness Levels”, Unknown

(Risk) 및 성숙도(Maturity)를 평가하는 프로세스 w/ 명확한 착수기준 및 완료기준(entry and exit criteria)
Achievement
looking back
Viability
looking
forward
SRR, SFR, PDR, CDR
ASR, SRR, SFR
TRR, PRR, SVR, FCA, PCA

기 타 시 스 템 엔 지 니 어 링

시스템엔지니어링 관리계획서(SEMP)
시스템엔지니어링 노력을 관리하기 위한 최상위레벨 계획서(지속적인 최신화)
SE 프로그램을 어떻게 조직하여 진행할 것인지, SE 관리 프로세스를 어떻게 통제할
것인지를 정의(개발업체 → 고객) ; 고객은 개발업체에 SE Plan(SEP) 사전 제공 필요
* 이희우 외, “T-50 항공기 개발 경험으로 쓴 실전시스템엔지니어링”, 청문각

형상관리
형상(Configuration)은 기술 참고문서에 제시되며, 최종 산물에서 얻게 될 하드웨어,
펌웨어, 소프트웨어 또는 결합체의 기능적/물리적/인터페이스 특성으로 이루어짐
좋은 형상관리 프로그램은 요구조건의 추적이 가능하며 변경사항을 통제하고 문서로
기록하며 제품과 해당문서 사이에 일관성이 유지되는 것
무엇이 만들어질 것인지?, 무엇이 만들어지고 있는지?, 무엇이 만들어졌는지,
어떠한 변경이 이루어졌는지?
<KHP사업 형상품목(CI)>
※ 함정 형상관리?
형상항목(CI) 선정 절차 없음
향후 반드시 개선 필요
왜? 점점 체계가 대형/복잡화 되며,
인터페이스가 복잡해지고, 이해관계자가
증가되기 때문에..

시스템엔지니어링 프로세스 테일러링
시스템엔지니어링 프로세스를 사업 목적에 맞도록 마름질 하는 것
반드시 경험 있는 시스템엔지니어에 의해 수행되어야 하는 중요한 프로세스 활동
COST
TIME
PERFORMANCE
TARGET
Uncertain Cloud

능력성숙도모델(CMMI : Capability Maturity Model Integration)
어떤 조직의 SE 기반 제품 개발능력이 얼마나 성숙되었는지를 보기 위한 모델
성숙되지 않은 조직은 • 프로젝트의 성공이 특정 개인의 역량에 의존되고.
• 프로젝트 계획/일정이 고무줄이고.
• 일은 터지고, 대응은 오로지 야근과 특근.
• 이걸 바꾸면 저게 오동작하고.
• 문서는 그야말로 문서를 위한 문서고. 매뉴얼은 엉망이고.
• 맨날 고객에게서 전화 오고, 전 실무자는 퇴사하고 없고.
• 이전에 진행된 프로젝트에서 건질 것은 커녕, 정리도 안되어 있고
Software Engineering Institute, “A Systems Engineering Capability Maturity Model, Version 1.0”, Carnegie Mellon University
TOBESOFT, “팀장님 근데 CMMI가 뭐에여?””, 미상

특수공학
신뢰도 공학
정비성 공학
인간공학/인지공학
안전공학
가치공학/비용공학
통합군수지원
부품공학(Component Eng.)
생산성
품질 공학
생존성/치명도
전자파간섭 영향
기타 설계 관련 공학

비용분석
Acquisition Cost
(Research, Design, Test, Production)
Operations Cost
(Personnel, Facilities, Energy)
Software Cost
(Operating & Maintaining S/W)
Disposal Cost
Supply Support Cost
(Spares, Materials, Inventory)
Maintenance Cost
(Customer Service, Field,
Supplier Factory Maintenance)
Test & Support Equip. Cost
Technical Data Cost
Product Distribution Cost
(Transportation, Traffic,
Material Handling)

운용요구서(ORD)
ORD는 운용자가 요구한 임무와 기능, 이를 구현하기 위한 가용기술 분석결과를 종합
ORD 작성은 임무시나리오 작성에서부터 출발 -> 개략 요구능력 및 제원 도출

KHP(한국형 헬기) 사업 사례
민성기, “효율적인 무기체계 연구개발을 위한 ORD 작성방안연구”, 시스템공학원, 2011.12. 9.

* 국과연 TICN사업단, “알고 쓰면 약이 되고 모르면 독이 되는 EVMS”
성과관리체계(EVMS : Earned Value Management System)
비용, 일정 측면의 목표와 기준을 설정하고 이에 대한 실제 성과를 측정/분석하는 체계
일정편차(SV)=EV-PV, 비용편차(CV)=EV-AC
일정성과지수(SPI)=EV/PV, 비용성과지수(CPI)=EV/AC : 1보다 크면 더 조기에, 더 낮은 비용에

시험평가계획서(TEMP : Test and Evaluation Management Plan)
각 시험평가 항목, 목표, 방법, 평가기준 등을 사업 초기에 정의(개념설계 단계 이후 계속)
개발 초기부터 문서화된 시험평가 내용을 운용자와 개발자가 동일하게 이해 및 공유
개발 위험요소를 사전에 최소화
시험평가에 적정한 인력, 자원 및 시설 등을 배분
안전문제나 시험평가한계에 부합하는 시험평가 계획 수립
살아있는 문서로 사업 진행에 발 맞추어 계속 수정, 보완 하여야…
* 오현식 외, “시험평가 기본계획기법 연구”,, 국과연, 2007. 11.

OMS : 작전임무 수행시 어떻게 사용될 것이라는 예측되는 다양한 방식을 기술
ex) 예상 사용비율, 환경조건 등
OMS/MP(운용형태 요약 및 임무유형) <-ILS 관련
MP : OMS에 있는 각각의 임무 달성 위해 체계가 수행해야 할 운용 직무를 구체적으로 기술

과 정 종 합

시스템엔지니어링은 사업 성공의 충분조건이 아닌 필요조건에 불과
인간으로서 피하기 어려운 주관성, 오류발생 가능성, 의사소통 어려움, 일관성 유지
곤란 등을 최소화하기 위해 일련의 절차와 문서를 Boiler-Plate화하는 프로세스 구축 방법
특히 함정분야는 Total Ship 관점 하에 시스템엔지니어링+엔지니어링 진행 필요
Not specialist, but general specialist(‘T’)
함정기술분야는 빛의 속도로 변화가 이루어짐.. 따라서 새로운 것에 대한 관심과
공부 노력 필요. 다시 말해 기다려 주지 않음
농경사회 → 산업사회 → 지식정보사회 * 피터 드러거 ‘프로페셔널의 조건’
’12년 추계 조선학회 학술대회(창원) 학회지 논문투고 대비 각자 쓰고자 하는
논문의 주제와 ‘가 제목’을 8월 15일 이전 제출요
자료수집 및 연구방향은 어떤 경우/시간/장소에서나 도움제공 가능

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