An SE-Based System Architecture Process for Submarine's Basic Design

잠수함 기본설계를 위한 SE 기반 시스템 아키텍처 프로세스

Abstract

Naval Ships have a number of requirements related to performance. Naval ship acquisition takes a long time from initial planning to delivery, and various products such as drawings and reports are created. In complex systems, such as naval ships, it is difficult to maintain the required traceability through these outputs. The basic design of the ship is an important step to determine the specifications, performance, and equipment of the ship. It is necessary to apply the systematic requirements management process. The basic design manages the requirements in accordance with the systems engineering-based technical review process, but the actual system architecture design process is not presented. The traceability between the requirements and the functional and physical architectures of components is unclear. This paper examined how to design the system architecture required for specification and system design, and the design results were verified using SE-based technical review process for requirements management. A step-by-step process for designing a submarine system architecture is presented and verified using the SE technical review. This facilitates the specification of the requirements and system architecture design, and supports traceability management and verification of the requirements. The proposed process can be applied in various ships including submarines.

함정은 일반성능, 특수성능, 탑재장비 성능과 관련된 수많은 요구사항이 있으며, 장기간에 걸친 설계 및 건조기간 동안 요구사항은 각 시스템에 반영되고 구현되어야 한다. 요구사항은 설계기간 동안 작성되는 도면, 보고서, 제안요청서, 사양서 등 다양한 문서들을 통해 구체화 된다. 그러나 함정과 같은 복합시스템의 경우 이런 산출물을 통해 요구사항 추적성을 유지하며 요구사항을 관리하는 것에 많은 어려움이 따른다. 함정의 설계 및 건조기술은 오랜 역사 속에 발전되어 왔기 때문에 기존의 문서기반 설계 방식에 익숙하지만, 각종 설계 산출물과 요구사항, 그리고 시스템의 기능, 물리 아키텍처 간 추적성 관리는 어려움이 있다. 함정의 기본설계는 함정 제원 및 성능, 탑재장비 선정 및 배치, 연동 등을 확정하는 중요한 단계이며 시스템 아키텍처 설계 구현을 위한 구체적인 적용 방법 연구를 통해 변화가 요구된다. 따라서 함정 기본설계 단계에 적합한 요구사항 설계 적용을 위한 시스템 아키텍처 설계 방법 연구가 필요하다. 본 논문에서는 요구사항으로 부터 시스템 아키텍처 설계를 수행하고 SE 기반 기술검토 프로세스를 통해 확인하는 방법을 연구하였다. 잠수함 시스템 아키텍처 설계를 위해 요구사항 분석, 아키텍처 설계, 설계 실행 및 통합의 각 단계별 세부 수행사항과 내용을 제시하였다. 이를 통해 효과적인 시스템 요구사항 개발 및 아키텍처 설계가 가능하였으며, 단계별 추적성 관리, 요구사항의 확인 측면에서 효과적임을 확인하였다. 향후 잠수함을 비롯한 다양한 함정에 제시한 프로세스 적용이 가능할 것으로 판단된다.

Fig. 1. Naval Ships Basic Design Process

Fig. 2. System Engineering Process, MIL-STD 499B[10]

Fig. 3. Levels of System Architecture and Abstraction[11]

Fig. 4. System architecture design study procedure

Fig. 5. System Architecture Design Flow

Fig. 6. System Architecture Design Process

Fig. 7. Systems Architecture Design Method

Fig. 8. Submarine Communication Operation concept

Fig. 9. Requirement Diagram(example)

Fig. 10. Functional Decomposition(example)

Fig. 11. Functional/Physical Modeling (Example)

Table 1. Requirement Subdivision(example)

Table 2. System Requirement Sheet(example)

Table 3. Requirement, Function, Component Allocation (Example)