[시스템 엔지니어링(136)] 인간 시스템 엔지니어링(1) / 중요한 상호작용
[시스템 엔지니어링(136)] 인간 시스템 엔지니어링(2) / 상호작용 구체화
상호작용 구체화
이 장에서는 두 프로세스의 업무분석(task analyses)에서 다루지 않는 시스템과 인간공학 상호작용의 모든 것을 개략적으로 설명한다. 각각의 상호작용은 상호작용 시 설계 프로세스를 특성화하기 위하여 콘텍스트 정보로 시작된다. 프로세스에 대한 암시뿐만 아니라 상호작용에 대한 추가적인 상세정보가 따른다. 마지막으로, IEEE 1220-1998과 EIA-632의 참고사항이 제공된다.
1. 임무분석
시스템 개발의 임무분석 단계는 전반적인 시스템 능력과 시스템의 임무 또는 목적에 대한 결정을 포함한다. 시나리오나 임무 프로필이 만들어진다. 시스템의 경계는 시스템 환경 및 다른 외부시스템과의 시스템 상호작용에서처럼, 식별될 필요가 있다.
(1) 비교시스템 선택
시스템 개발에서 자주 사용되는 접근방법은 선행 시스템에 대한 설계 하에서 시스템을 비교하는 것이다. 현재 시스템의 전부 또는 일부가 유사한 기능을 수행하고 유사한 목표를 가지고 있으며, 또는 유사한 구성품으로 이루어져 있는 몇몇 선행시스템의 전체 또는 일부와 비교할 수 있다.
비록 그것이 비공식적이고 심지어 우연한 것일 지라도, 개발자가 유사시스템의 개발이나 사용을 통해 얻어진 경험을 가지고 있을 때 약간의 비교가 이루어진다.
인간공학 담당자는 설계목표나 인적 성과 요구사항(human performance requirements)을 정립하기 위하여 비교시스템의 성과를 관찰하거나 분석하기도 한다. 수집될 수 있는 다른 여러 형태의 데이터는 역사데이터, 관측데이터, 사용자데이터 또는 피드백, 그리고 실험시제로부터의 데이터 등이 있다. 다중 비교시스템의 과거 성과정보는 설계에 대한 옵션을 선택하거나 제한하기 위하여 사용된다.
비교시스템이 임무 또는 구현에 있어 현재 시스템과 유사해야만 하는 반면, 인간공학 엔지니어에게 유용한 시스템이 전반적인 시스템 통합레벨에서 유용하지 않을 수 있다. 그러나 인간공학 엔지니어는 비교기준으로서 시스템 엔지니어나 다른 엔지니어에 의해 선택된 시스템을 중점적으로 다루어야 한다.
시스템 엔지니어가 인간공학 엔지니어에 대해 관련이 있다고 생각되는 시스템 또는 하부시스템은 설계 중에 있는 시스템에 대해 유사성과 적합성을 확고히 하기 위해서 인간공학 엔지니어에 의해 평가된다. 비교시스템에 대한 조기식별은 계속되는 권고가 설계결정에 보다 효과적인 영향을 미치도록 한다. 비교시스템 선택과 연관된 두 가지 표준에서의 항목은 다음 <표 1>과 같다.
표 1. 비교 시스템 선택과 연관된 표준 항목
(2) 시스템 사용시나리오
이를테면 시스템시나리오, 설계참고임무, 그리고 임무프로필 또는 시계열(time lines) 등과 같은 도구는 시스템 설계 동안 다양한 분야에서 사용된다.
이러한 소스로부터의 정보는 요구되는 외부시스템과의 상호작용을 식별하고, 시스템에 대한 기능 요구사항을 결정하며, 그리고 외부시스템과의 상호작용에 대한 성능 요구사항을 수립하는 데 사용된다. 일단 설계가 끝나면, 그러한 시나리오와 시계열 일정은 시스템 설계옵션을 평가하고 확인하기 위해 사용된다.
개발 중인 시스템의 사용자와 운용자를 적절하게 설명하기 위하여, 몇몇 시나리오는 이들의 시각에서 정의되어야 한다. 시스템은 임무단계, 임무 시간 스케일 및 시스템 외부이벤트 등의 식별을 포함하여, 시스템 임무의 상세한 이벤트를 사용자의 시각으로부터 기술한 시나리오를 사용한다.
사용자 시각으로부터의 시나리오는 설계 프로세스에서 조기에 사용자 또는 필요한 문제에 대한 전문가 피드백을 이끌어내기 위한 강력한 도구이다.
인간공학 엔지니어에 의해서 정의된 시스템 사용시나리오는 종종 시스템 엔지니어에 의해서 개발되거나 승인되는 시나리오의 확장 또는 부분집합일 것이다. 시스템 사용시나리오에 대한 정의는 전형적으로 시스템을 보다 심도 있게 정의하는 인간공학 엔지니어 영역이라는 가정이 요구된다.
그러므로 이러한 시나리오는 시스템 엔지니어에 의해 승인되거나 적어도 검증되어야 한다. 인간공학 엔지니어는 시나리오가 잠재적 또는 달성 가능한 설계를 정확하게 반영하도록 해야 한다.
실질적이고 확실한 시스템 사용시나리오 없이, 설계 프로세스에서 사용자와 운용자에게 책임을 지운다는 것은 어려운 일이다. 시나리오가 시스템설계에 대한 가정을 확장해 나갈 때, 그러한 가정은 다른 분야에 의해서 검증되고 받아들여져야 한다. 시스템 사용 시나리오와 연관된 두 가지 표준 항목은 <표 2>와 같다.
표 2. 시스템 사용 시나리오와 연관된 표준 항목
(3) 사용자 환경 특성과 영향
시스템설계는 시스템이 적용될 환경조건에 대해 책임져야 한다. 일단 조건이 식별되면, 이들 조건의 효과와 결과적으로 발생하는 설계 제약사항이 확인되어야 한다.
인간 요소 엔지니어는 환경조건을 평가하고 인간에게 크게 영향을 미치는 모든 조건이 식별됐는지 또는 그렇지 않은지를 결정할 필요가 있다.
인간공학 엔지니어는 인적 성과(human performance)에 대한 환경 특성의 영향을 정량화하고, 시스템 엔지니어와 설계 결정에 필요한 다른 설계 분야에 대한 데이터를 제공할 필요가 있다. 어떤 경우에, 인간공학 엔지니어는 환경영향을 완화, 제거, 또는 보상하는 방법을 결정할 필요도 있을 것이다.
보다 많은 시스템의 물리적 설계가 완성됨에 따라, 추가적으로 생기는 환경적 요인이 명확하고 뚜렷하게 정의된다. 그러므로 인간공학 엔지니어는 유발요소를 식별하고 또한 어떻게 외부환경 요소가 인간에게 영향을 미치는지 결정하기 위해 시스템 설계를 반복적으로 검토해야 한다.
일단 환경요소의 영향이 평가되면, 요망하는 시스템레벨 및 인적 성과가 달성될 수 있을지 없을지에 관해 결정해야 한다.
어떤 경우에는, 환경의 수행영향이 시스템이나 구성품 모델과 시뮬레이션에 포함될 필요가 있다. 시스템 환경 특성 및 영향과 연관된 두 가지 표준 항목은 <표 3>과 같다.
표 3. 시스템 환경 특성 및 영향과 연관된 두 가지 표준 항목
2. 소요분석
소요분석 동안, 소스 요구사항이 식별되고 분명해지며 그리고 우선순위가 결정된다. 요구사항은 보다 구체적으로 하향 분해된다. 각각의 하위레벨 요구사항은 상위레벨에 대하여 추적된다. 보다 구체적으로 요구사항이 정의됨에 따라, 요구사항은 계획된 시스템 구현에 대해 보다 구체화되며, 다른 전문 분야의 설계자가 포함된다.
(1) 인간공학 제약사항
제약사항은 시스템설계를 제한하는 암시적인 요구사항을 의미한다. 이들은 규격서로부터 직접 만들어지는 것이 아니며, 대신 외부제약의 결과이다.
어떤 제약사항은 인간공학 엔지니어에 의한 설계결정 또는 분석으로부터 생긴다. 많은 제약사항은, 이를테면 센서능력, 지구력 한계 및 강도 등과 같은 인간의 타고난 제한사항으로부터 온다. 일단 사용자 집단의 특성이 더욱 확실해지면, 다른 제약사항도 분명해질 수 있다. 특성이 구체화됨에 따라, 제약사항은 다른 설계분야에 대해 식별되고 반복된다.
어떠한 경우, 다른 전문 분야로부터의 제약사항은 설계분야 사이의 협력이 요구되며 병행하여 개발되고 문서로 제시되어야 한다. 인간공학 제약사항과 연관된 두 가지 표준항목은 <표 4>와 같다.
표 4. 인간공학 제약사항과 연관된 두 가지 표준항목
(2) 인적 성과 요구사항과 인간공학 설계 요구사항
소요분석 동안, 다양한 소스와 전문 분야로부터의 요구사항은 상충을 해결하기 위하여 분석되어야 한다. 인간공학 엔지니어는 근본적으로 2가지 형태의 요구사항, 즉 인적 성과 요구사항과 인간공학 설계 요구사항에 대해 책임이 있다.
인적 성과 요구사항은 인간에게 할당된 작업시간과 정확성을 포함한다. 인간공학 엔지니어는 제안된 요구사항이 예정된 운용자와 사용자에 의해 달성될 수 있도록 해야 한다.
인간공학 엔지니어는 어떤 경우에, 외부 요구사항, 다른 시스템 구성품의 규격서, 또는 유망한 운용자와 사용자의 능력과 제한사항에 기반한 인적 성과 요구사항을 정의한다. 인간공학 설계 요구사항은 그들의 지정된 업무를 운용자에게 맞추고 돕기 위해 필요한 하드웨어와 소프트웨어의 특정 관점에 관심을 갖는다.
이러한 요구사항은 운용자와 사용자가 서로 간에 그리고 시스템의 기타 분야와 상호작용하도록 하기 위해 무엇을 설계하고 구축해야 하는지를 정의한다.
인적 성과 요구사항은 종종 시스템의 다른 성능 요구사항으로부터 도출되거나 최소한 성능여건에 의해 제한된다. 운용자 작업의 정확도, 반응시간 및 다른 속성은 시스템레벨의 유사한 속성에 영향을 미친다. 그러므로 인간공학 엔지니어에 의해 만들어진 요구사항은 시스템레벨 요구사항과 유사한 형식을 가져야 한다.
시각적이며 전자적인 공통형식(common format)은 인적 성과 요구사항의 도출을 더욱 쉽게 한다. 또한, 이러한 요구사항의 검증이나 승인을 보다 단순한 작업으로 만든다.
동일한 방법으로, 인간공학 설계요구사항은 공통포맷을 공유해야 한다. 이러한 요구사항의 경우, 공통형식은 요구사항이 다른 분야의 시스템 설계자에 의해 검토되거나 수행됨에 따라 더욱 중요해진다.
설계가 보다 구체화됨에 따라, 인간공학 엔지니어와 다른 전문 분야 사이의 연속적인 상호작용은 더욱 더 유리해진다. 요구사항의 수행은 검증이 필요하며, 추가적인 설계 의사결정은 설계가 진행됨에 따라 만들어질 필요가 있다.
인적 성과 요구사항 및 인간공학 설계 요구사항과 연관된 두 가지 표준항목은 <표 5>와 같다.
표 5. 인적성과 요구사항 및 인간공학 설계요구사항과 연관된 표준항목
3. 기능분석
기능분석은 시스템이 요구사항을 어떻게 충족시킬 것인지를 정의하는 기능아키텍처로 시스템 요구사항의 전환을 포함한다. 기능아키텍처는 할당이나 구현에 대한 참고사항을 포함하지 않지만, 어떤 기능은 구현에 대한 의사결정 때문에 포함된다.
(1) 기능분해
각각의 기능은 종종 다양한 방법으로 분해될 수 있으며, 가장 좋은 분해는 기능파라미터의 적절한 정의로 결정된다. 기능이 세부적으로 분해됨에 따라, 기능이(하드웨어, 소프트웨어, 그리고 인간을 포함한) 시스템 구성품의 특정한 형태로 할당된다.
기능할당은 파라미터를 보다 상세하게 세분화시키며, 분해를 검증하는 역할을 수행한다. 비록 기능에 대한 정의와 분해가 할당과는 독립적이고 인간공학 엔지니어와 관계가 없는 것처럼 보일 수도 있지만, 분해와 분석의 결과는 차후 설계 활동에 사용된다.
인간공학 엔지니어에게 중대한 대부분 정보는 분해하는 일과 관련이 적을 수 있다. 타이밍 요구사항, 유효정보, 소요정보, 그리고 다른 입력은 연속적인 인간공학 설계의 의사결정을 위해 필요하다.
분해하는 동안 필요한 정보를 확실하게 정의하는 최적의 방법은 다른 설계자와 연계된 인간공학 엔지니어의 업무활동을 준비하게 된다. 기능분해 활동과 연관된 두 가지 표준 항목은 <표 6>과 같다.
표 6. 기능 분해 활동과 연관된 표준 항목
(2) 기능아키텍처 검토
기능 분해와 함께 기능아키텍처는 할당에 대한 의사결정을 명백히 나타내지 않는다는 사실에도 불구하고 인간공학 엔지니어와 매우 깊은 관계가 있다. 그러나 기능아키텍처는 할당에 대한 의사결정을 의미한다. 기능아키텍처를 검토하고 시스템과 계획된 역할에 사람을 포함시키는 것과 관련된 모든 관점이 포함되도록 하는 것이 인간공학 엔지니어의 책임이다.
최상위레벨 시스템 기능의 경우에 인간공학 엔지니어는 추가적인 상위레벨 기능이 시스템 개념에서 계획된 인간의 역할에 대한 설명을 위해 추가될 필요가 있는지 없는지에 대한 피드백을 준비할 수 있다.
이 정도의 레벨에 추가될 기능이 거의 없을 것 같지만, 추가 기능은 기능 분해 동안에 포함시키기 위해 분류하여 목록화할 수 있다. 시스템의 기능 흐름은 시스템에 인간을 포함시키는 것이 상충되지 않도록 평가할 필요가 있다.
보강된 분석은 보다 많은 할당 관련 의사결정이 이루어지고 보다 큰 레벨의 분해에 도달할 때 가능하다. 기능 아키텍처 검토 활동과 연관된 두 가지 표준 항목은 <표 7>과 같다.
표 7. 기능 아키텍처 검토 활동과 연관된 표준 항목
4. 기능 할당
기능 할당의 목표 가운데 하나는 인간과 기술 사이의 시스템 기능을 효과적으로 분배하는 것이다. 이러한 책임의 대부분은 인간공학의 영역에서 만나게 된다. 이 작업을 진행하는 인간공학 엔지니어의 한 가지 방법은 잠재적 운용자와 인간공학기술의 능력과 한계를 식별하고 그다음 가능한 할당을 결정하기 위하여 다양한 옵션을 평가하는 것이다.
먼저, 인간공학 엔지니어가 어떤 기능이 특별히 인간이나 기계에 할당되어야 하는지를 결정하고, 그 다음 추가적인 잠재적 할당을 개발하기 위해 절충을 수행한다.
(1) 인간 요소 공학기술의 고려사항
기술에 대해 어떤 기능이 할당되어야 하는지에 대한 가장 좋은 의사결정을 내리기 위해서는 가용한 기술의 형태, 그리고 고유능력과 제한사항을 아는 것이 중요하다.
시스템 엔지니어는 설계 중인 특정 시스템에 유용한 가용기술의 일반능력과 제한사항을 평가하기 위한 연구를 수행한다. 비슷하게, 인간공학 엔지니어는 인간공학에 특별하게 적용되는 기술을 식별하기 위해 연구와 분석을 수행하고 추가적으로 이들의 능력과 제한사항을 보다 구체적으로 정의한다.
관련 기술은 의사결정 지원시스템과 인적 성과 모델, 그리고 인간-컴퓨터 상호작용기술을 포함한다. 잠재적 인간공학 기술의 정확한 평가는 인간공학 엔지니어에게 이러한 요소를 운용자의 능력 및 제한사항과 절충하도록 한다. 인간 요소 공학기술과 연관된 두 가지 표준 항목은 <표 8>과 같다.
표 8. 인간 요소 공학기술과 연관된 표준 항목
(2) 의무 할당 초기식별
할당의 첫 단계 중 하나는 특별히 인간이나 특정기술에 할당해야 하는 기능에 대한 식별이다. 예를 들어, 매우 빨리 끝내야 하는 복잡한 수치계산이 있다면, 이것은 아마도 소프트웨어로 할당되어야 한다.
반면에, 잠재적인 적에 대한 사격 여부를 판단해야 하는 것과 같은 중요한 의사결정 사항이 있다면, 이 기능은 기계에 맡겨지지 않고 아마 운용자 고유의 책임으로 결정될 것이다. 시스템 엔지니어는 인간 엔지니어의 권고를 어느 정도 근거로 하여 의무 할당(mandatory allocation)을 결정한다.
위임 할당에 대한 의사결정이 이루어지는 동안 인간공학 엔지니어가 고려해야 할 많은 중요한 정보소스가 있다. 설계에 대한 외부정보는 설계영역에 적용할 수 있는 운용개념이나 인간공학 문헌 등과 같은 문서를 포함한다.
유용하게 쓰일 수 있는 인간공학 프로세스 내에서 도출된 정보소스에는 시스템 사용시나리오 또는 개략적인 요구사항, 제약사항, 그리고 능력/제한사항 등을 나타내는 다양한 문서들이 있다.
상위레벨 기능을 다룰 때, 특정한 수행레벨의 할당은 부적당할지 모르지만, 인간과 기술(예를 들어, 감독, 의사결정 지원 또는 자동화 지원) 사이의 상호작용 형태를 정의할 수 있다.
만약 위임 할당 결정이 초기에 완성된다면, 위임 요구사항과 맞지 않는 불필요한 설계상의 노력을 방지할 수 있다. 의무 할당 초기식별과 연관된 두 가지 표준 항목은 <표 9>와 같다.
표 9. 의무 할당 초기식별과 연관된 표준 항목
(3) 기능 할당 초안 작성과 승인
위임 기능 할당과 추가 할당은 시스템 엔지니어링 프로세스, 인간공학 프로세스 그리고 설계 프로세스의 외부소스로부터 많은 요소와 다양한 정보를 고려하여 개발된다.
이것은 비용과 이득의 주의 깊은 절충이 요구되는 경우 설계상에서 복잡한 단계가 될 수 있다. 할당 결정이 모호하면, 사용자 검토나 성과 그리고 작업량 추정과 같은 시스템 엔지니어링 절충연구 또는 인간공학 연구를 수행할 필요가 있다.
일단 기능 할당 초안이 작성되면, 시스템 엔지니어에 의하여 승인되어야 한다. 만약 시스템 엔지니어가 그 개발에 포함되게 된다면, 승인은 단순한 단계가 된다.
인간공학 엔지니어가 독자적으로 추천서를 개발하게 되면, 시스템 엔지니어는 변경사항에 대한 피드백이나 제안을 하게 된다. 더욱이, 시스템 엔지니어는 결정되었거나 고려되고 있는 다른 영향력이 큰 결정사항에 대하여 인지를 하고 있어야 한다.
그러므로 시스템 엔지니어는 인간공학 엔지니어에 의해 제안된 할당의 목적 그리고 분야별 전문가 활동의 목적과 제약사항을 고려할 수 있어야 한다. 이것은 시스템 엔지니어와 인간공학 엔지니어가 일련의 할당에 동의할 수 있을 때까지 정제(refinement)하는 반복적인 프로세스이다. 기능할당초안 작성 및 승인과 연관된 두 가지 표준 항목은 <표 10>과 같다.
표 10. 기능 할당 초안 작성 및 승인과 연관된 표준 항목
민성기 박사 _ 시스템체계공학원장 (sungkmin0@gmail.com)
