시스템 능력 분해와 시스템 분석 조합

모든 인공 시스템은 사용자의 조직이나 개인적 임무를 수행하기 위하여 운용능력을 제공해야 한다. 시스템 엔지니어로서 시스템 능력이, 앞 장에서 소개한 조직의 역할, 임무 및 시스템 애플리케이션을 위한 그 임무 수행 지원이 가능한지를 확인해야 한다. 또한, 시스템 자산으로서의 운용능력은 대상 시스템이 제대로 기능하고, 임무자원을 투입하며, 의사결정하고, 성능에 입각한 요구충족 레벨을 달성할 수 있도록 기계, 전기, 광학, 화학 또는 절차 수행 내용을 특성화해야 한다.
만일 시스템 엔지니어에게 능력이 무엇인지를 물어본다면, 하나 또는 그 이상의 성능 관련 요소로 일상적인 기능을 수행하는 것이라고 대부분 답할 것이다. 아마 능력은 이러한 요소로 구성되지만, 이러한 요소는 능력의 결과일 것이다.
엔지니어링 관점에서 볼 때, 능력이란 대형 복합 시스템에서와 같이 단순한 기능 요소보다 광범위하다. 특정 환경조건에서 주어진 기간 내에 결과적인 활동을 수행하기 위한 힘, 용량, 지구력과 같은 물리적인 잠재력을 나타내고 있다.
이 장에서 시스템 운용능력을 보다 세부적으로 살펴보고자 한다. 먼저 시스템 능력의 구성, 시스템 분석 요원이나 시스템 엔지니어가 시스템 능력에 대한 거동을 모델화하기 위하여 그래픽 템플릿을 소개하기로 한다. 시스템 능력이란 자신의 고유 ‘시스템’을 말하며 임무 수행 전, 수행 중, 수행 후에 단계적인 자신의 세트를 지니고 있음을 알게 된다. 이제 수행업무와 단계별 능력을 알아보자.

1) 얻고자 하는 내용
운용능력 단계란 무엇인가.
반자동 능력과 자동 능력을 구분해 보라.
시스템 능력 구성이란 무엇인가.
왜 시스템 능력 구성이 중요한가.
시스템 능력 구성을 생성하고 각 임무흐름과 상호 의존관계를 기술해보라.
예외 취급 능력이란 무엇인가.
예외 취급이 왜 필요한가.

2) 주요 용어정의
자동 또는 반자동 능력 : 일련의 업무를 외부 데이터 수신 또는 방해하는 이벤트로 수행하기 위해 기계화 또는 사전 프로그램화된 능력을 말한다.

1. 운용 능력 범위
만일 엔지니어들이 시스템 능력을 어떻게 특정 짓는지를 물어본다면, 대부분은 ‘요구사항’으로 나타낸다고 답할 것이다. 이러한 답은 어느 정도 이해가 가지만, 요구사항이란 단순히 사용자가 최종적으로 납품 시 수락기준이 무엇인지를 문서화하고 상호 소통수단을 나타낸 메커니즘일 뿐이다. 시스템 엔지니어는 ‘시스템 능력과 사용자가 요구하는 특정 결과를 달성하기 위한 성능 레벨’로 제시하고 있다는 사실을 유념해야 한다.
엔지니어가 시스템 능력(예를 들면, 능력 중심 기반)보다 요구사항 작성(예를 들면, 요구사항 중심 기반)에 초점을 두고 있다면, 요구사항 기술서가 그 해답이 될 것이다. 요구사항 중심 기반으로 작성된 규격서를 분석하려고 할 때, ▲무작위 부분적으로 체계화된 사고 ▲중복, 마찰, 반복 및 제외 요구사항 ▲해석하기가 모호한 내용 ▲복합적인 요구사항 ▲계약 업무기술서(CSOW) 내용 ▲목표와 요구사항의 혼선 등을 가져오는 목록 도메인을 만나게 될 것이다.
반대로 일반적으로 내재된 시스템 능력 구조에서 도출된 모델 기반 요구사항을 구사하는 시스템 엔지니어가 작성한 규격서는 위에서 언급한 문제점의 형태와 해당 번호를 삭제하면 된다. 이러한 규격서는 유지보수가 최소화되며 프로그램 시험단계와 시스템 통합 기간에 검증하기가 용이하다.
만일 요구사항 중심 기반의 관련 문서를 분석한다면, 다음과 같은 여러 가지 문제점이 발생하게 된다.

-최종 제품(예를 들면, 시스템 능력 한계)과 운용환경과의 상호관계에 대한 이해 부족
-능력기반 요구사항에 대한 식별 및 도출방법의 훈련과 경험 부족
-요구사항 기술서에 대한 주요 요소 이해 곤란

나중 두 가지 관점은 다음 장에서 살펴본다. 이 장에서의 초점은 시스템 능력 이해 부족에 관한 사항을 살펴본다. 요구사항에 대한 더 상세한 내용은 요구사항 문서 개발 절차를 참조토록 하라.

1) 내재 및 명시 능력에 대한 의미
대부분의 시스템에 대한 능력이란 내재와 명시적인 의미를 함께 지니고 있다. 내재란 활동을 수행하기 위하여 명시되지 않은 잠재력을 말한다. 명시란 개발자가 의도하는 운용환경에서 계획된 활동을 그 시스템이 수행할 때 외부로 나타나는 능력을 말한다.

<예제 1> 통나무와 같은 단순 장비는 무거운 물건을 두기 위하여 명시되지 않은 잠재력 또는 능력이 내제되어 있다. 명시적으로 그 통나무는 사람에 의해 지렛대로 운반하거나 활동으로 나타낼 때, 무거운 물건을 두기 위하여 인식된 물리적인 능력을 지녀야 한다. 무거운 물건을 성공적으로 옮기려면 그 통나무를 운반하기 위한 제한되고 통합된 물리적 특성 및 속성, 즉 능력 세트를 지녀야 한다.

2) 자동 또는 반자동 능력
앞서 사람-통나무-지렛대 예제에서 무거운 물건을 옮기기 위해 원하는 결과를 가져오려면 통합되고 기계화된 반자동 활동 세트로 주체들이 움직여야 한다. 만일 지렛대가 반복적인 조립 라인 기기로 프로그램화되었다면, 우리는 이를 자동이라고 부른다. 따라서 대상 시스템 능력을 구성하고 있는 상호운용 시스템 요소를 통합, 기계화, 자동화하는 활동을 다룬다.

3. 시스템 능력 구성요소
시스템의 운용능력은 기초적인 구성요소를 사용해서 모델화할 수 있다. 이러한 요소는 능력이나 활동을 ① 시작, ② 적용, ③ 종료하는 데 필요한 순차적 및 동시적 운용 통제흐름으로 구성되어 있다. 이는 수많은 인공 시스템에 공통적인 복합시스템을 자동 또는 반자동으로 모델링할 때 특히 유용하다.
만일 순환적인 능력을 적용하기 위해 자동 또는 반자동 방법을 관찰하고 분석하려면, 그 구성요소는 임무 수행 전, 수행 중, 수행 후 단계에 적합한 수명주기를 가지고 있다는 사실을 알게 된다. 일반적으로 자동 또는 반자동 능력이란 다음과 같이 특성화된다.

-초기 작동준비, 조건 또는 형상 세트
-능력수행을 위한 일차적인 작동 세트
-작동 종료 또는 중지 세트

이러한 세 가지 운용단계와 운용이 적용되는지를 보기 위해 그림 1을 참조하라.

1) 시스템 능력 구성요소 도출
그림 1을 자세히 보면, 그 모델이 초기 상태에서 종료상태까지 일련의 순차적 및 동시적 작동을 통해 이루어져 있음을 보게 된다.
따라서 시스템은 ‘조건이 이루어질 때까지 수행(DO UNTIL)’하라는 상위 시스템 능력에 이를 때 중지하는 단일 활동 또는 루프 활동을 통한 수행 능력으로 시작할 수 있다. 능력 적용을 보다 잘 이해하기 위해 각 운용 단계를 살펴보도록 하자.

① 운용 1.0 : 능력수행 의사결정. 기초 시스템 능력 구성요소는 그 능력 수행 여부를 나타내는 의사결정을 통제하는 단순 ‘수행능력’으로 시작된다. 만일 그 능력이 필요 없거나 종료할 경우, 통제흐름은 최종 상태로 이전한다. 만일 그 능력이 수행될 경우, 통제흐름은 운용 2.0 상태로 이전한다. 이를 시작하면 다음과 같다.

② 운용 2.0 : 의사결정 수행. 임무 수행 전 관점으로부터 첫 번째 운용능력은 초기화 단계를 포함한 능력수행에 필요한 초기 상태를 수행해야 한다. 초기 상태는 데이터 추정, 변수 초기화, 보정 및 조정 절차를 포함하고 있다. 그 결과로 초기 의사결정이 이루어진다.

<예제 2> 프로세스 통제 컴퓨터는 팔(arm)을 기계적으로 움직여 그 능력을 이행하기 전에 연관된 장치를 정위치하기 위한 특정 파라미터와 변수를 초기화하는 과정이 요구된다.
만일 초기화 의사가 ‘Yes 또는 True’로 결정되면, 통제흐름은 초기 상태를 설정하기 위한 운용 3.0으로 전이한다. 만약 ‘No 또는 False’로 결정되면, 통제흐름은 운용 4.0으로 전이한다. 이때 운용능력을 수행한다.
False 의사결정 결과는 그 능력이 이미 앞서 구성 사이클에서 설정되어 있으므로 ‘DO UNTIL’상태인 반복 능력 수행 활동으로 전이된다.

③ 운용 3.0 : 초기 상태 설정. 초기 상태를 설정하기 위하여 운용 3.0은 능력 애플리케이션 형태에 달려있다.

<예제 3> 전산 솔루션은 디폴트값이나 설정에 변수 초기화를 요구해도 좋다. 기계 기기는 보정된 참고 점, 단계 또는 정지에 대한 사전 위치(예를 들면, 조정)를 요구하는 팔을 기계적으로 맞춘다. 냉난방 요소 기기는 사전에 주어진 기간을 넘어 활성화와 안정화를 요구해도 좋다.

또 다른 애플리케이션으로 건강상태 검사 준비 또는 초기화가 능력의 성과를 수행 전, 수행 중, 수행 후로 이루어져야 한다.

<예제 4> 매일 운용 준비 시험은 매주 초 시작 시점에 수행되도록 요구된다.

최종적으로 초기 상태 설정(운용 3.0) 결과를 보고하기 위하여 컴퓨터, 파일, 또는 시스템 운용자 I/F와 같은 건강검사 상태의 수집 중앙점으로 돌아가는 요구사항을 포함해야 한다. 운용 3.0에 의해 설정된 시스템 운용자 입력, 통제흐름 전이와 같은 외부 자극에 따른 방해나 이벤트 또는 사전에 결정된 출구 판단 기준을 충족할 때, 초기 상태 운용능력 4.0을 수행하라.