KCOSE 사단법인 한국시스템엔지니어링협회

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시스템엔지니어링

SE 적용대상

“시스템엔지니어링과 창조산업

본 협회는 시스템엔지니어의 모임으로서 산업계,
학계, 연구계 및 정부기관으로 하여금 세계적 수준의
시스템엔지니어링을 정의(Definition), 이해(Understanding)
및 적용(Implemenation)토록 하고 이를 널리 확산해
나가는데 그 목적이 있음

1. 시스템엔지니어링이란?

시스템(System)이란 둘이상의 객체나 요소들이 정의된 목적달성을 위해 서로 유기적으로 작용하여 각 요소들 집합이상의 효과, 소위 승수효과(synergy effect)를 발휘하게 하는 결합체를 말한다. 예를 들어 항공기 시스템이라고 하면, 주장비인 항공기 외에 항공전자 등 지원 장비들을 포함하여 조종사, 정비사, 교육훈련시스템과 격납고, 활주로와 같은 비행장시설, 정비시설, 관제시설 그리고 수리부속과 연료공급체계 등 모두를 포함한다. 특히 군용항공기시스템은 항공기에 장착하는 무기를 포함하는 탑재무기들과 항공전술 및 전략 그리고 각종군수지원 등도 추가로 포함된다.

다시 말해서 시스템은 목적으로 하는 임무기능을 수행하기 위하여 통합된 여러 자원들과 요소 즉 하드웨어, 소프트웨어, 인원, 시설, 설비, 데이터, 재료, 기술, 서비스 등의 복합으로 이루어지며, 이러한 자원(요소)들이 어떻게 효과적인 방법으로 균형과 조화를 이루며 구성 설계되어지느냐에 따라 시스템전체의 가치와 효율성이 결정되는 것이다. 이러한 시스템은 각 요소(자원)들의 상하좌우 네트워크(Network)관계를 조화있게 구성시키는 아키텍처형태로 이루어지며 수행된 기능과 복잡도에 따라 하부시스템(Sub-System)과 연관된 컴포넌트(Component) 그리고 최하위 수준인 부품(Part)으로 분해되어진다.

한편 시스템엔지니어링(System Engineering : SE)이란 복잡한 시스템을 개발함에 있어, 고객의 요구를 만족시키는 통합된(Integrated), 수명주기(life cycle)적 균형설계조합을 구성하고 검증하기위한 다 학문분야의 엔지니어링 접근방법이다. 이러한 시스템엔지니어링에는 EIA/IS등으로 국제 표준화 되어있는 요구분석, 기능분석 및 할당, 설계조합 그리고 이러한 절차 간에 시스템전체개념의 분석과 통제를 통해 균형을 이루게 하는 프로세스에 의해 수행된다. 무엇보다 프로젝트경영(Project Management)틀 안에서 시스템과 시스템엔지니어링은 정부나 기업이 많은 업무(일)와 제품개발을 추진함에 있어 주먹구구식이 아닌 과학적이고 효율적인 필수 접근 방법이다. 이러한 접근방법은 선진일류 국가를 표방하고 있는 정부의 일이나 기업이 글로벌한 국제시장에서 경쟁할 수 있는 우수제품을 내놓기 위해서는 시스템적사고와 전체시스템(Total System)으로 통합하되, 동네축구가 아닌 국제 축구식 국제 룰과 절차로 일을 해야 한다는 것이 중요하다.

시스템적 사고란 공공업무관련 일이든 신제품개발 일이든 일이나 사물을 그 자체, 특히 경직된 고정관념이 아닌 변화하는 과정의 연결고리들로 파악하고 상호관련요인(이해관계자들) 사이의 전체적인 변화와 조화를 이루는 관계를 보는 것이고, 문제를 그 자체보다는 문제와 연관되어 있는 상하좌우기능과 구조를 연계하여 통합하는 것이다. 또한 시스템엔지니어링 방식이란 복잡시스템(제품)개발에 있어서도 각 전문분야 엔지니어들이 자기분야에만 관심을 갖기 쉬운 반면, 시스템엔지니어들이 균형과 조화를 추구함으로써 시스템의 전체차원에서 시너지효과를 극대화 시키는 것이다.

2. 시스템엔지니어링 프로세스

    시스템엔지니어링의 핵심이라고 볼 수 있는 적용프로세스는 미국 국방부나 국제표준에서의 내용을 요약도시하면 [그림 1]과 같다. 우선 시스템엔지니어링프로세스는 [그림1]과 같이 모든 개발단계동안 하향식(Top-Down)이고, 포괄적이며 동시에 반복적이고 순환적인 문제해결과정으로 고객(사용자)의 요구와 요구사항을 시스템 제품과 프로세스 규격서로 변화시키고, 의사결정자에게 필요한 정보를 생성·제공하면서, 다음 개발단계에 필요한 입력 자료를 제공하는 목적을 가지고 진행된다.

    [그림1] 시스템엔지니어링 프로세스

     

    시스템엔지니어링 활동은 프로젝트경영(PM) 카테고리 내에서 전체 시스템의 비용과 일정 및 성능 측면의 요구사항을 만족시키는 시스템분석 및 통제 속에, 기준을 유지하고, 인터페이스 및 위험관리를 포함하여 조화와 균형을 이루어가는 활동으로 요구분석(Requirement Analysis), 기능분석 및 할당(Functional Analysis & Allocation) 그리고, 설계조합(Design Analysis)의 순서 및 이들의 순환(Feedback)등 순차적 과정으로 진행된다.

    또한 시스템엔지니어링프로세스는 [그림2]와 같이, 그림하부 V모양의 패턴에 따라 기술프로세스, 그리고 그림상부의 8가지 기술관리프로세스가 병행하여 이루어지며 기술프로세스는 항상 기술관리 프로세스 전체적인 프레임워크 내에서 수행된다. 기술프로세스의 좌측단계는 전술한 개발단계의 순차적 프로세스에 해당되며 우측단계(국제SE표준인 ISO/IEC15288채택)는 요구사항 일치여부를 검증(Verification)하며, 시스템 운용개념과 과정을 포함하여, 핵심 요소 및 프로세스간 인터페이스와 위험관리 등이 포함된다. 프로젝트(Project) 또는 단계의 목적을 충족시키기 위한 프로젝트진행의 관리적 및 통제적 로직(logic)속에 이러한 시스템 엔지니어링의 검증활동이 이루어지게 된다.

     

    [그림2] 포괄적 SE 프로세스 모델

3. 시스템엔지니어링 적용 필요성과 그 효과

    항공기, 인공위성, 대형선박, 원자력발전소, 자동차 등 현대의 시스템은 갈수록 첨단화, 복잡화, 대형화되어가고 있으며, 다양한 해당분야 전문가들이 참여하고, 많은 수의 협력업체와 분산된 작업장 등으로 인해 시스템 개발에 있어서 성능의 미충족, 비용의 증가, 일정의 초과 등에 대한 많은 위험이 상존하고 있는 실정이다.

    군에서 사용하는 무기체계에 있어서도 마찬가지이다. 급변하는 무기획득환경의 변화에 따라 지속적인 획득정책의 변화를 시도하고 있다. 또한, 빠른 과학기술의 발달과 급격히 변화되는 위협 및 전쟁양상에 따라 소요군은 첨단 무기들을 조기에 획득하기를 원하고 있으며, 냉전의 종식에 따라 무차별적인 투자보다는 선별적이고 경제적이면서도 효율성 높은 시스템이 요구되고 있다.

    또한 무기체계의 대형화, 첨단화 및 복잡화에 따라, 주장비 뿐만 아니라 다양한 지원요소, 그리고 수명주기 고려의 중요성이 부각되었으며, 이를 전체적으로 고려해야하는 시스템적인 사고의 필요성이 절실히 요구되고 있다. 경부고속철도도 사업의 경우를 보면 ‘90년 6월 발표된 사업 기본계획상의 사업비 5.8조원, 사업기간 6년 대비, ‘97년 2차 수정에서는 사업비 17.7조, 사업기간 13년으로 사업비는 약 3배, 사업기간은 약 2배 이상 증가한 것을 볼 수 있다. 이러한 사례는 외국의 경우와 비교해보면 계획수립기간 및 예산이 현저히 적었음을 알 수 있다. 즉, 시스템적인 사고의 부족과 사업초기에 명확한 시스템정의가 이루어지지 않은 상태에서 무리하게 사업을 착수한데 그 원인이 있는 것이다.

    그 동안의 많은 국방획득사업 수행에서 얻어진 일반적인 교훈에 따르면, 사업의 초기 활동 중의 하나인 시스템 정의가 명확하게 이루어지기 전에 연구개발을 시작하고, 전문적인 PM지식이 없는 무자격자 들이 관리자로 프로젝트를 추진하다보니 개발중간은 물론 개발후반에 설계요구사항과의 상충으로 인한 추가비용, 개발기간 지연 등이 발생하였다. 불명확한 시스템 정의는 설계의 기본이 되는 시스템 요구사항과 프로젝트관리의 부실을 초래하며, 이것은 사업실패의 주요인이 된다.

    현대의 고도복합 시스템들은 수명주기의 관점에서 실제 지출비용이 생산/배치 및 운용유지 단계에서 가장 크지만, 그 비용이 결정되는 시기는 개념정의 및 개발설계이다. 기본설계 때 까지 수명주기비용의 10%정도가 지출되지만, 전체 비용의 90%가 결정된다. 따라서 사업이전 또는 초기단계에 요구사항확인, 시스템운용개념과 시스템정의(획득이전)단계에서 예산을 투자(개발비용의 10~15%)하여 시스템의 수명주기 비용상승을 적게 하고, 이때 프로젝트 관리기법(PM과 SE)을 적용하면 비용절감 및 기간단축(약25%)은 물론 시스템의 위험요소를 줄이면서 프로젝트를 성공시킬 수 있게 되는 것이다. watchebysmith.net

    특히 방위사업의 경우 소요로부터 개발에 5~10년이 소요(비용의 40%)되고, 군 배치 후 20~30년 이상 운용(비용의 60%)되고있는 실정이다. 따라서 초기개념 또는 선행연구와 사업사전분석 시(사업추진방안 결정이전)부터 프로젝트관리기법(PM 및 EVM)과 시스템엔지니어링(SE)기법을 적용하여 수명주기적 관점과 시스템적 관점에서 [그림3]과 같이 프로젝트를 추진하는 것이 무엇보다 중요하다. [그림3]에서와 같이 SE를 제대로 적용하지 않고, 주먹구구식으로 프로젝트를 시작하면 이 과정에서 만든 프로젝트의 작업분해구조(WBS)는 부정확한 개념과 정의가 될 것이며, 이러한 WBS를 가지고 아무리 고도기법의 비용분석방법을 적용해도 그 비용예측치는 이현령 비현령식 비용분석치가 될 것이며 이러한 Data들로 프로젝트 실적가치관리(EVM)을 하는 것도 형식적인 관리가 될 것이며 이러한 과정으로 진행되는 프로젝트는 많은 위험과 함께 실패하는 프로젝트가 될 것은 불을 보듯이 뻔 한일이다. 과거의 주먹구구식, 국제표준으로 검증 받지도 않은 방법이나 경험으로 일하여 왔던 것은 이제 여기서 그만 그쳐야한다. ralph lauren polo shirt 이제부터라도 제대로 PM과 SE기법을 적용하는 것이 방위사업에서 선진인류국가 진입의 첫 관문인 것이다.

    [그림3] SE와 PM 관계

     

4. 시스템엔지니링은 PM과 함께

    지금까지 SE관점에서 SE의 필요성과 중요성을 살펴보았으나 프로젝트추진과정에서 SE만을 강조하는 것은 시스템적 사고가 아니다. SE는 PM의 일부분임을 망각해서는 안된다.

    큰 프로젝트이든 작은 사업이든 [그림4]에서와 같이 프로젝트매니지먼트는 크게 “시스템엔지니어링”과 “프로젝트계획 및 통제”로 구성된다.

    Project Management 이 두가지 구성요소는 PM의 영역에 완전하게 포함되며, 과업의 정의, 사업의 위험관리 및 고객과의 상호작용은 공통으로 해당되는 분야이다.

    [그림4] PM의 일부분으로서 SE

     

    즉 시스템엔지니어링은 사업(프로그램)관리의 기술과 관련된 영역이며, 고객의 요구사항을 충족시켜 시스템을 효과적으로 개발하기 위한 다분야를 망라한 접근방법이다. PM을 인체에 비유한다면, 사업계획 및 통제는 머리에 해당하고, 시스템엔지니어링은 척추(Backbone) 또는 뼈대에 해당하며, EVMS, CAIV, LCC관리, M&S, RAM 등의 도구는 각 장기 또는 수족에 해당한다고 할 수 있으며, 어느 것 하나 중요하지 않은 것이 없다.

    중요한 것은 PM과 SE가 조화를 이루면서 진행되어야 한다는 것이다. 프로젝트 추진에서 SE는 프로젝트의 기술적인 측면을 다루고 있으며, PM은 프로젝트의 전체적인 계획수립, 비용 및 일정관리와 같은 비즈니스적 측면을 수행하고 있다. 따라서 PM과 SE는 갈등이 있어서는 안되며 서로 조화를 이루면서 진행되어야 사용자(고객)가 원하는 우수한 품질의 제품을 적기에 적은 비용으로 개발하는 시너지효과를 얻을 수 있으며, 이렇게 하는 경우 그 프로젝트가 성공하는 것이다. 이러한 SE와 PM간의 조화와 함께 이 과정에서 프로젝트 관리자(Project Manager)는 사업관리에 필요한 거의 모든 데이터를 시스템엔지니어링 부서 및 기타 기능부서에서 제공받는다. 예를 들면 각 시스템엔지니어링 부서에서 PBS(제품분해구조)를 기타 부서에서 자기부서의 부분적인 WBS를 제시하면 PM은 이를 종합하여 종합적인 WBS로 완성하는 것이다.

    또한 프로젝트관리자(PM)는 전체적인 사업의 비용 및 일정관리를 효율적으로 하기 위해, 시스템엔지니어링 부서에서 입력된 데이터를 사용하여, 비용관리를 엄격하게 하기위한 CAIV적용 그리고 일정과 비용의 현황을 실시간 파악하고 관리하며 동시에 잔여사업을 예측하기 위한 EVMS적용 등이 필수적으로 요구되고 있다.

5. 시스템엔지니어링과 PM의 군적용은 이렇게

    우리나라의 안보와 신경제성장에 국방부를 포함한 육,해,공군 각 군과 방위사업청 그리고 생산을 담당하는 방위산업체들은 매우 중요한 이해관계자들이다. 우리나라가 선진국으로 진입하기 위해서는 우리군의 군사력 건설과 운용에서도 반드시 과학화, 선진화를 추진하여야 하며 이는 국제 표준에 입각한 과학적 기법을 적용하고, 이에 최적의 전산화 솔루션(예: PM, EVM, CAIV, SE Tools)을 사용하여 그야말로 전문화되고 체계화된 국방경영을 하여야 선진군 나아가 일류국가의 명암을 새길 수 있을 것이다.

    또 하나 간과하지 말아야할 것은 이와 같이 국가로 보나 군으로 보나 중차대하고, 전문적인 업무를 합리적이고 과학적으로 추진하기 위해서는 관련요원들이 모두 자격증(국제PM, EVM, SE자격)을 획득하여 업무에 임해야 할 것 이다.

    특히 현대무기체계의 사용자인 군은 무엇을 가지고 어떻게 싸워서 이길 것인가에 대한 수단이 되는 무기시스템의 소요제기 시 “정확한 요구사항”을 명쾌하게 제기하는 것이 신사복의 첫 단추와 같은 역할을 한다.

    이러한 요구사항을 가지고 최적의 시스템을 개발 및 제작하여 군에 배치시키는 것은 방위사업청의 PM(IPT)과 국방연구개발기관 그리고 방위산업체들이다. 이제 이러한 기관들이 가장 선진화되고, 국제표준화 및 공인된 PM기법, EVM기법, CAIV기법, SE기법 등을 적용하고, 적용효과의 극대화를 위해 다양한 전산 Tools(Solution)을 적절히 활용하게 될 때 프로젝트 본래의 목적과 시스템의 시너지효과를 얻게 될 것이다.