시스템분석(1) - 시스템 분석 개념과 영역

민성기 박사 시스템체계공학원 원장 (ise@seinstitute.co.kr)

[ 개요 ]

1. 시스템 분석·설계·개발 

우리가 접하고 있는 소형, 중형, 대형 프로그램을 개발할 때 성공과 실패의 기준이란 무엇인가. 성공적인 획득이 란 주어진 기간에 주어진 예산 범위 내 에서 아무런 품질 하자 없이 시스템, 제 품, 용역을 납품할 뿐만 아니라 이윤도 발생했을 때를 말한다. 오늘날 이러한 성공적인 획득은 무한 경쟁으로 말미 암아 기술변화와 기타 압박 요소로 인 해 개발기간을 단축해야만 하는 환경 에 놓여 있다.
이에 따라 우리가 경험해 온 개발 사 례를 뛰어넘는 방법을 찾기 위해 개발 단계를 압축시킬 수 있는 선택적 테일 러링 방법이 사용되고 있다.
대부분 프로그램은 사용자 요구(문 제점 도메인)를 효율적이고 비용-효과 적인 하드웨어와 소프트웨어 솔루션 (솔루션 도메인)을 적용함으로써 시스 템, 제품, 용역을 충족시키려고 갖은 애 를 쓰고 있다. 특히 시스템 엔지니어링 과 같은 기술 프로그램을 통해 문제점 과 솔루션 도메인의 갭을 연결하는 전 략으로 사용하고 있다.
시스템 엔지니어링은 그림 1과 같이 사용자의 요구사항을 분석하여 SOW, SRS, ILSP 및 TEMP로 정의함으로써 이를 설계하고 개발하는 계약자에게 제시함으로써 더욱 효과적이고 비용- 효과적인 시스템, 제품, 용역으로 테일 러링 하는 방안을 모색할 수 있다.
만일 더 공격적인 테일러링 방법을 사용하게 되면, 그림 1에서의 가교역할 이 더욱 획기적으로 빠른 전략을 적용 하게 될 것이다. 그 결과는 반복적인 제 작-시험-재설계로 오히려 개발기간은 길어지고 개발비용은 초과될 뿐만 아 니라 제품은 납품 이후 품질 하자에 따 른 재설계가 지속적으로 발생하게 될 것이다.



제품 획득자와 개발자 사이의 갭을 연결하는 기술 활동에는 크게 세 가지 로 분류할 수 있다. 첫째는 분석활동이 다. 이는 사용자 요구를 정의하는 획득자(갑)가 담당할 문제점 도메인에 해당하는 단계이다. 그리고 두 번째는 시스템 설계 단계와 세 번째 시스템 개발단계인데 이는 개발자(을)가 담당할 솔루션 도메인에 속하는 단계이다. 이러한 세 가지 기술 활동을 위해 수많은 교육,경험, 훈련이 필요하다.

일반적으로 대학 졸업자가 취직하기 전에 이러한 실력을 갖추지 못하고 있 다. 취직해도 매우 제한된 영역에서 경 험하게 되므로 결국, 수년간 개인적인 노력으로 이를 극복할 수밖에 없다. 이 러한 상태에서 과연 사용자 요구로부 터 하드웨어와 소프트웨어 설계 및 개 발까지 획기적인 성과를 나타낼 수 있 을 것인지 매우 의문스럽다.
이를 극복하기 위하여 먼저 시스템 분석 활동을 먼저 이해한 다음 설계와 개발을 진행해야 한다. 이는 시스템을 어떻게(How) 분석할 것인가에 달려 있 다. 이를 위해 대상 시스템이 무엇인지 를(What) 알아야 하고, 사용자가 어떻 게(How) 배치하고, 운용하며, 유지보 수하고, 폐기할 것인지를 알아야 한다. 그리고 무슨(What) 산출물을 무슨 (What) 조건아래 제시되어야 할 것인 지를 사전에 분석해야 한다. 여기에는 분 석 개 념 (Concepts), 원 칙 (Principles), 실무(Practices)를 이해 해야 한다.
대상 기관이나 개인의 경험과 교육 정도가 다 다를 것이다. 따라서 이를 적 용하고자 하는 대상 기관은 이를 수행 할 수 있는 정책과 절차를 만들어 제시 하게 된다. 이를 통해 우리가 원하는 시 스템, 제품, 용역을 주어진 예산과 기간 내에 하자 없는 산출물을 획기적으로 제시할 수 있도록 노력해야 한다.

2. 시스템 분석 영역

어떠한 가설이든지 기본적으로 개념과 적용 원칙이 존재한다. 시스템 분석에는 다섯 가지 분석 영역이 있다. 즉,
무슨(What) 시스템이지, 사용자와 이해관계자는 누구인지(Who), 왜(Why)필요한지, 사용자와 이해관계자에게
어떠한(How) 유익을 가져다주는지, 어떠한(How) 구조로 구성할 것인지, 그리고 어떻게(How) 운용하고 지원하며 폐기할 것인지를 분석해야 한다. 이를 요약해 보면 다음과 같다.

•시스템 실체(Entity) 분석
•시스템 아키텍처(Architecture)분석
•시스템 임무(Mission) 분석
•시스템 운용(operations) 분석
•시스템 능력(Capability) 분석

이러한 다섯 가지 분석 영역은 향후 설계와 개발 단계로 진입하는데 선결 조건이 된다. 이와 같은 선결사항을 정 의하지 않은 채, 시스템 엔지니어링에 대한 교육과 경험이 없는 개인이나 조 직이 무리하게 설계와 개발을 진행하 다가 결국은 뼈아픈 실패를 초래하고 있다는 사실을 뼛속 깊이 새겨야 한다. 각 분석 영역을 더 세부적으로 들어 가기 전에 요약해 보면 다음과 같다.

1) 시스템 실체 분석 : 시스템은 실체 가 있다. 따라서 시스템의 개념에 초점 을 맞추어 분석한다. 시스템이 무엇인 지를 나타내기 위해 속성과 특성, 그리 고 대부분 시스템으로 공통적으로 나 타나는 특징을 정의한다. 조직적인 시 스템의 역할과 이해관계자를 기술한 다. 사용자로 하여금 시스템 수용에 영 향을 주는 주요 요소를 식별한다. 마지 막으로 시스템과 제품의 수명주기 모 델을 정의한다.

2) 시스템 아키텍처 분석 : 대부분 사람은 시스템과 그 운용환경을 물리 적인 요소로 생각하는 경향이 많다. 그 러나 정치 또는 문화적 시스템과 같이 가상적인 시스템도 있다. 대상 시스템 이 물리적이거나 가상적 시스템과 관 계없이 참조 관점에서 시스템 구조 프 레임워크를 사용한 형체(Form), 적합 (Fit), 기능(Function)으로 특징지을 수 있다.
이는 시스템을 대응 가능한 부품으 로 쪼개어 아키텍처 프레임워크를 구 성하는 시스템 아키텍처 분석이다. 먼 저 상위 레벨에서의 시스템과 그 운용 환경과의 상호작용 방법을 분석하는 분석적 프레임워크를 설정한다. 이와 같은 상호작용에 대한 분석과 관찰은 대상 시스템(SOI : System of Interest) 과 운용환경을 장비, 인력, 임무자원, 절차상의 데이터, 설비로 구성된 시스 템 요소를 특징지을 수 있다. 나아가 시 스템과 이와 연관된 상위 레벨 시스템 내에서 다중 레벨 컴포넌트에 대한 개 발자의 소통방법에 관한 혼선을 최소 화하기 위하여 전통적 의미를 미리 설 정한다. 이와 같이 시스템 아키텍처 개 념을 이해함으로써 왜(Why) 이러한 시 스템이 존재하며 이를 조직에서 어떻 게 활용하고 시스템 임무분석의 요소 로써 활용하게 된다.

3) 시스템 임무 분석 : 모든 시스템 은 획득자, 사용자, 이해관계자로 하여 금 시스템의 목적에 따른 가치와 투자 효과(ROI)를 가져다주는 임무 또는 존 재 이유를 지니고 있다. 시스템 임무 분석은 조직 목적에 부합된 특정임무를 수행하기 위하여 대상 시스템이 어떻게(How) 사용되며 성과 중심의 산출물을 낼 수 있는지를 기술한다.
조직의 운용 필요성에서부터 사용자 가 어떻게(How) 그 요구에 부합되는 임무를 수행하는 시스템을 운용하고 지원하는 방안에 이르기까지 근원을 추적한다. 이를 위해 대상 시스템이 어 떻게 임무수행 중에 운용환경과 상호 작용하며, 임무수행을 계획하고, 사용 자가 임무목적을 달성하기 위하여 특 정 활동을 어떻게 수행할 것인지를 추 적 조사토록 한다.
무슨(What) 시스템이 조직 관점에서 어떻게 잘(How well) 수행할 것인지를 분석하는 시스템 임무 개념은 다음 시 스템 운용 분석에서 수행된다.

4) 시스템 운용 분석 : 시스템에 주 어진 임무는 일련의 성과 중심의 운용 과 업무를 제때에 실행토록 요구하고 있다. 시스템 운용 개념은 사용자가 하 나의 주어진 임무를 구상하고 준비해 야 하는지를 제시하고, 임무를 이행하 며, 대부분의 후속 임무를 수행하도록 한다. 시스템 분석과 관찰을 통해 모든 인공 시스템에 공통적인 단계별 운용 을 수용하기 위하여 기본이 되는 맞춤 식 시스템 운용 모델을 생성할 수 있음 을 볼 수 있다. 시스템 운용환경과 어떻 게 상호작용을 단독 사용이나 중복 사 용의 다양한 형태로 모델화한 모델 프 레임워크를 적용한다.
시스템 임무를 특정 운용과 업무로 구성된 시스템 운용 개념은 임무목적 을 수행하기 위하여 시스템에 부여된 능력을 식별하는 프레임워크인 시스템 능력 분석을 수행하게 된다.

5) 시스템 능력 분석 : 시스템 능력 분석을 통해 시스템 요소 통합 세트에 어떻게(How) 임무 운용 능력을 할당하 고 도출했는지를 알아낸다. 대부분 사 람은 능력이란 최종 나타나는 사항으 로 이해하고 있다. 능력이란 모든 형태 의 능력을 나타내기 위하여 일반적으 로 적용될 수 있는 공통 구조를 지니고 있다는 사실을 이해해야 한다.

[시스템 실체 분석]

1. 시스템이란 무엇인가
시스템, 제품, 용역을 위한 분석 및 설계와 개발은 다음과 같은 몇 가지 기본적인 질문이 있다.

•무슨 시스템인가
•시스템 영역 내에 무엇이 포함되어 있는가
•사용자 조직 내에서 그 시스템은 무슨 역할을 수행해야 하는가
•그 시스템은 무슨 임무를 수행해야 하는가
•그 시스템은 무슨 산출물 중심의 결과를 나타내야 하는가

이와 같은 기본적인 사항을 실제로 답하기란 그리 쉬운 일이 아니다. 만일 그 시스템이 무엇인지를 분명하고 명
확하게 표현할 수 없다면, 우선 이 문제를 해결해야 한다.
이제 이를 답하기 위해 동일한 문제점을 함께 해결하려는 그룹 요원들이 일치되고 수렴된 의견을 가져오기 위
해 복합된 요소를 추가하도록 하라. 바로 이것이 사용자, 획득자, 시스템 개발자 그리고 동일한 조직부서 내에까지 공통된 문제점이다.
이 장에서 바로 이 점을 함께 해결하고자 한다. 무슨 시스템인가에 대한 답을 해보자. 무슨 시스템인지를 정의함
에서 시작하여 정의된 내용에서 구조적인 내용의 의미를 설명해야 한다. 정의된 내용을 근거로 시스템의 다양한
영역을 제시하고 시스템, 제품, 툴 상호간의 차이점을 기술한다. 시스템에 대하여 잘 알려진 개념과 잘 알지 못하는 시스템 개념을 제시토록 한다. 최종적으로 그 시스템의 분석적 및 그래픽 내용으로 제시해야 한다. 이를 통해 다음과 같은 사항을 알 수 있다.

•무슨 시스템인지를 알 수 있다.
•시스템 형태에 대한 무슨 사례가 있는지를 알 수 있다.
•시스템, 제품, 툴에 대한 차이점을 알 수 있다.
•시스템에 대하여 잘 알려진 개념과 잘 알지 못하는 개념의 차이점을 알 수 있다
•시스템을 분석적으로 아는 방법을 알 수 있다.

2. 시스템 정의
‘시스템’이라는 단어의 어원은‘함께 있다’는 의미를 나타내는 그리스어 ‘systema’에서 비롯된다. 다양한 비즈
니스와 엔지니어링 도메인에 시스템에 관한 정의가 되어 있다. 여기서 시스템이란 다음과 같이 정의하고자 한다.

•시스템이란 상호작용하는 각 요소가 사용자로 하여금 특정 산출물과 성공 확률로 제시된 운용환경에서 임무 중심의 운용 필요성을 충족할 수 있는 부가 가치를 상승활동으로 나타내는 외적으로 특화되어 주어진 능력을 지닌 요소들의 통합체를 말한다.이를 더 분명하게 이해하기 위하여 정의된 내용의 각 부분을 세부적으로 설명해 보도록 하자. 여기에는 시스템을 나타내는 여러 가지의 주요한 포인트를 지니고 있다.
•‘통합체’란 시스템은 물리적 요소,실체 또는 컴포넌트로 구성된 계층구조로 되어 있다고 정의하고 있다.
•‘상호작용 요소’란 시스템 구조에 대한 각 요소는 형식, 적합 및 기능면에서 서로 조화를 이루어야 한다는 의미이다. 예를 들면, 시스템 요소에는 장비(하드웨어, 소프트웨어, 인력, 설비, 운용 제약사항,지원), 유지보수, 공급, 예비 부품,교육훈련, 자원, 절차상의 데이터,외부 시스템, 임무수행을 위한 기타 요소를 포함하고 있다.

다양한 시스템에 대한 정의가 국가와 국제기구 또는 상이한 저자에 따라 달리 표현하고 있다. 이를 비교 분석해
보면 서로 다른 경험과 지식에 따라 상이한 관점을 볼 수 있다. 더구나 유의해야 할 점은‘하나의 정의로 모든 것을
충족할 수 있다’는 표준기구의 수렴과 상호동의란 여러 관점에서 불충분하고 부적합한 요소를 내포하고 있다는 점이다. 이러한 정의를 하고 있는 기구는 다음과 같다.

•국제시스템엔지니어링협회(INCOSE)
•전기전자학회(IEEE)
•미국 국가표준협회(ANSI)/전자산업연합(EIA)
•국제표준기구(ISO)
•미국 국방부(DoD)
•미국 국가항공 및 우주국(NASA)
•미국 연방항공국(FAA)

요약해 보면, 이러한 기관의 시스템정의를 통하여 우리의 지식을 넓히는 계기가 되고 각자 적용하기에 가장 적
합한 내용을 선택하여 사용하면 된다. 각자의 관점과 필요성에 따라 다르겠지만 앞서 정의한 시스템이 가장 적합
한 정의라고 생각한다.

3. 시스템 형태
시스템은 구성내용, 계층구조, 거동에 따라 여러 가지 다양한 형태로 나타난다. 다음 <표 1>에 있는 예를 생각해
보자.

만일 이러한 시스템을 분석한다면, 이는 제품, 연관 제품 또는 용역의 복합적인 요소로 구성되어 있다는 것을 고
려해야 한다. 더 심층 분석을 하게 될경우, 이는 하나 이상의 클래스로 구성되어 있다는 사실을 알게 된다. 예를 들면 개인 대 조직, 공식 대 비공식, 지상·해상·항공·우주 또는 복합,HITL 인간 루프 시스템, 오픈 루프 대폐쇄 루프, 그리고 고정·작동 및 운송 가능한 시스템 등을 볼 수 있다.

4. 시스템·제품·툴의 묘사

대부분 사람은 시스템, 제품, 툴에 대 한 개념을 잘못 알고 있다. 여기서는 다 음과 같이 분명하게 제시하고자 한다.

1) 시스템 콘텍스트
앞에서 시스템에 관한 정의를 살펴 보았다. 시스템은 둘 또는 그 이상의 복 합-상승-목적을 지닌 요소들의 통합 체라고 정의했다. 이때 시스템의 임무 와 목적을 달성할 때, 각각의 요소는 개 별적으로 가장 효과적이거나 효율적이 진 못하다. 이러한 시스템은 사람, 제품 및 정도를 달리하는 툴로 구성된다. 일 반적으로 인공 시스템은 계획수립, 운 용, 지원을 위한 인적 자원을 요구하고 있다.

2) 제품 콘텍스트
어떤 시스템은 다른 시스템에 의해 파생제품으로 생성될 수 있다. 제품을 미리 정의해 보자. 대형 시스템의 작동 요소로서의 제품은 특정레벨 성능으로 특정 능력(형태, 적합, 기능)을 지닌 전 형적인 물리적 기기 또는 실체이다. 제품은 흔히 사람의 도움 없이는 스스로 작동할 수 있는 능력(인공지능)을 갖지 못한다. 제품은 어떤 형태의 사람 간섭 없이는 상위 레벨의 시스템 임무 목표를 달성할 수가 없다. 간단하게 보면, 벤더나 카탈로그 주문을 통해 조달할 수 있는 품목으로서 장비 중심의 제품으로 생각할 수 있다. 그러나 정황으로 보면 제품이란 사용자의 상위 레벨시스템으로 통합되는 벤더의‘시스템’으로 볼 수 있다. 결과적으로 복합 시스템으로 볼 수 있다.
예를 들면, 망치는 형태, 치수, 기능을 지니고 있지만 스스로 못을 박거나뺄 수 없다. 시스템과 벤더 품목으로 구
성된 제트 항공기는 항공 시스템으로 통합되어 주어진 조건에서 조종사가 비행하기 위한 프로그램으로 시동할
때 그 능력이 나타나게 된다.

3) 툴 콘텍스트
어떤 시스템이나 제품은 상위 레벨 시스템의 툴로서 이용되기도 한다. 툴을 정의하면, 사용자나 시스템의 개별
임무목적 넘어서는 임무목표를 보다 효율적이고 효과적으로 성능과 임무목적 수행할 수 있도록 도와주는 지원제
품을 말한다.
예를 들면, 툴로서의 간단한 fulcrum이나 pivot은 바위를 옮기려고 할때, 사람의 힘으로 할 수 없는 일을 지렛대로 활용하여 쉽게 옮길 수 있다. 지원 툴로서 통계적인 소프트웨어 적용은 대량의 데이터와 편차를 효율적으로 분석할 수 있는 역량을 가져다준다.

5. 인지 대 무지 시스템

대부분의 인공 시스템은 시간이 지나면서 진화해 간다. 새로 진화된 신규 시스템은 신기술 또는 선도 기술, 방법,
툴, 기법, 등에 의해 이전 시스템 임무목적 확장하고 연장해 간다. 그러나 한편 시스템 운용환경이나 필요성 측면
에서 알지 못하는 새로운 미지의 도전을 시도해야 할 경우가 있다. 이를 가리켜 이미 인지된 시스템과 알지 못하는 미지의 시스템이라고 부른다. 대부분 인지면에서 법률 시스템과 이와 연관된 인지사항으로 생각하지만, 물리적 시스템, 제품 및 용역에도 인지된 시스템이 존재한다.

6. 시스템에 대한 분석적 표현 

시스템을 흔히 상징적으로 그림 2에 나타낸 바와 같이 사각형 박스로 단순 한 실체를 표현한다. 일반적으로 자극 (stimuli)과 신호(cues)와 같은 입력사 항은 시스템에 입력되고 시스템은 입력 사항을 처리하여 출력으로 반응된다. 결론적으로 이러한 심벌은 수용할 수 있지만 그 시스템이 무엇(What)을 수 행해야 하는지를 외관상으로 식별할 수 있는 어휘가 필요하다. 바로 이것이 시 스템에는 출력을 내기 위하여 입력에 대한 가치를 추가해야 한다는 점이다.
입력사항에 가치를 추가하는 전이 프 로세스를 통해 능력으로 출력을 가져온 다. 가끔 일부 사람들이 이를 가리켜 시 스템의 기능성(Functionality)이라고 부르지만, 이는 부분적으로 맞다. 기능 성이란 수행될 활동(ACTION)으로만 나타난다. 그러나 얼마나 잘(How well) 수행되느냐는 성능(Perfor mance)은 나타나지 않는다는 점이다. 여기서 능 력이란 운용 사항으로써 시스템의 기능 성과 성능을 함께 표현하고 있다.
그림 2에 나타난 단순한 도표는 시스 템을 보여준다. 그러나 분석 관점에서 이 도표는 여러 가지의 주요 정보를 놓 치고 있다. 이는 시스템 운용방법과 수 행되는 운용환경이다. 따라서 이러한 놓친 부분을 식별할 수 있는 도표로 그 리는 데 그 결과가 그림 3이다.



이는 시스템을 규정하고, 설계하며 개발하면서 필요한 모든 요소를 주요 체크리스트로 점검하는 모든 속성을
나타낸다. 원하거나 원하지 않는 모든 입력사항, 이해관계자, 원하거나 원하지 않는 모든 출력사항을 포함한다.

7. 엔지니어링을 요구하는 시스템

앞서 여러 가지 다양한 시스템 사례 를 살펴보았다. 이러한 몇 가지 시스템 사례는 학교, 병원, 은행 및 공장과 같 은 시스템, 제품 또는 용역을 나타내는 업무 흐름에 연관된 시스템이 있다. 이 같은 경우, 통찰력, 효과성 및 효율성이 있는 조직구조, 지원 자산, 및 상호협력 적인 요소를 요구한다.
또 다른 시스템은 공공적인 시스템 안전, 보건, 웰빙과 환경 및 엔지니어링 에 영향을 주는 특정구조, 복합 작용 및 성능 모니터링을 분석하고, 설계하며 개발하는 경우이다. 두 가지 경우 다 분 석, 설계, 개발을 위해 무슨(What) 사항 이 요구되는지를 조사함으로써 공통적 인 개념, 원칙, 적용사례를 함께 공유할 수 있음을 알게 된다. 예를 들어 비즈니 스 시스템의 경우, 수익성, 투자 효과 (ROI), 최적대기라인 또는 기상조건을 결정하기 위한 비즈니스 모델과 성과모 델을 개발한다. 이를 위해 다양한 분석 과 수학적 원칙을 적용한다.
고도 복합 시스템의 경우는 고도의 분석, 수학 및 과학적 원칙이 적용되어 야 한다. 이를 가리켜 시스템에 대한 엔 지니어링이라고 하며, 이는 체계공학 (System Engineering), 전기공학, 기 계공학 및 소프트웨어 공학과 같은 다 양한 엔지니어링 분야를 혼합 적용해 야 한다. 이러한 분야의 엔지니어링은 시스템, 제품, 또는 용역을 분석, 설계 및 개발하는 다양한 단계에 요구된다.
여기서 모든 시스템 형태의 분석, 설 계 및 개발에 적용되는 개념, 원칙 및 적용사례를 살펴본다. 근본적으로 이 상 두 가지 시스템 형태를 살펴보면 하 나는 엔지니어링이 필요하고 다른 하 나는 엔지니어링이 필요 없는 경우이 다. 따라서 시스템에 대한 엔지니어링 필요성 여부를 어떻게 알 수 있는가.
실제로 이러한 두 가지 시스템은 그 결과물이 종이 몇 장으로 나오는 시스 템에서부터 항공기나 NASA의 우주선 처럼 복합 시스템을 개발해야 하는 시 스템에 이르기까지 시스템, 제품 및 용 역의 상이한 결과를 볼 수 있다. 이에 대한 가장 현명한 질문이 시스템엔지니 어링이란 무엇인가에 달려있다고 본다.

1) 시스템 엔지니어링의 정의
시스템 엔지니어링이란 외형상 시스 템에 대한 다분야 엔지니어링을 말한 다. 그러나 어떻게 정의하더라도 추가 적인 질문이 없는 분명한 반응이 있어 야 한다. 대신에 시스템에 대한 엔지니 어링은 두 가지 추가적인 질문을 가지 고 있다. 엔지니어링이란 무엇인가와 시스템이란 무엇인가이다. 이러한 선상 에서 이 질문에 대한 답을 찾아가 보자.

2) 주요 요소의 정의
엔지니어링이란 단어의 어원은‘생 성(to create)’의 의미가 있는 라틴어 ‘ingenerare’로부터 시작된다. 오늘날 미국 대학의 엔지니어링 수준을 평가하 는 엔지니어링 및 기술평가위원회 (ABET)에서는 엔지니어링을 다음과 같 이 정의하고 있다.

•엔지니어링이란 학업, 경험, 적용사 례를 통해 습득된 수학과 자연과학 의 지식이 인류의 유익을 위해 자재 와 힘을 경제적으로 이용할 수 있는 방법을 개발하는 활동을 말한다.

시스템 엔지니어링을 정의하는 길은 수없이 많다. 이는 개인 또는 각 기관의 목적과 경험 등에 따른다. 시스템 엔지 니어링은 상이한 사람이 서로 다르게 정의하고 있다. 당신도 자신의 견해에 서 정의할 수 있으며 시간이 지남에 따 라 진화해 간다. 이처럼 다양하게 정의 되고 있다면 과연 어떻게 해야 할까. 가 장 중요한 것은 당신과 프로그램팀 그 리고 관련 조직이다. 따라서 다음 사항 을 유의해서 정의토록 한다.
첫째, 상호 동의한 정의로 설정한다.
둘째, 모든 사람에게 지침으로 사용 될 수 있도록 조직이나 프로그램 지휘 체제에서 정의된 내용을 문서화한다. 간단하고 상위 레벨 정의를 선호하는 사람에게 주요 SE 활동을 다음과 같이 정의한다.

•SE란 수용할 수 있는 리스크 범위 내에서 사용자 운용요구를 충족시 키며 이해관계자의 관심사항을 균 형화할 수 있는 개발 및 수명주기 비용을 최소화하기 위한 솔루션을 형성, 선정 및 개발하기 위해 분석 적, 수학적, 과학적 원칙을 다분야 에 걸쳐 적용하는 활동을 말한다.

이러한 원칙은 다음과 같은 주요 원 칙에서 비롯된다.

원칙 : 시스템 엔지니어링은 사용자와 더불어 시작하고 종결짓는다.

지금까지 살펴본 바와 같이 SE가 무엇을(What) 수행할 것인지를 단순하게 정의했다면 이에 더하여 SE로부터 누
가(Who)/무슨(What) 이득을 얻고 있는지를 식별해야 한다.
예를 들어 ABET의 엔지니어링 정의에 따르면 주요 목표가“인류의 유익을 위해 자재와 힘을 경제적으로 이용”하
기 위함에 있다.
이를 동일하게 시스템 엔지니어링에 적용하면, 시스템, 제품 및 용역의 사용자는 인류를 대상으로 하고 있다는 점
이다. 그러나 인류의 생존은 종족번영을 유지하는 생활환경에 극히 의존하고 있다. 따라서 SE는 상호 희생이 없이 인류와 생활환경 사이에 균형을 이루어야 한다.

8. 요 약 

이제 시스템이 무엇인지에 대한 종결 을 짓고자 한다. 앞서 시스템을 정의했 으며 다양한 콘텍스트로 이를 정의하기 위해 노력했다. 그리고 시스템 형태를 제시하고 인지와 무지 시스템을 구별했 으며 시스템, 제품, 툴에 대한 콘텍스트 를 설명했다.
기타 시스템, 제품, 용역을 생성하는 두 가지 영역의 시스템을 식별하여 제 시했다. 그중 하나의 시스템은 시스템 에 대한 엔지니어링 또는 시스템 엔지 니어링을 요구하고 있다. 따라서 시스 템에 대한 정의와 함께 고려된 엔지니 어링을 정의함으로써 시스템 엔지니어 링을 정의하기에 이르렀다.
이와 같이 기본을 이해함으로써 각 고유 시스템을 형성하는 주요 속성, 성 질, 특징을 도출할 수 있는 준비가 마련 되었다.

■ 일반 문제풀이

1. 이 장에서 알게 된 사항을 간략하게 기술해 보라.
2. 당신의 시스템 정의를 말해보라.
이 장에서 설명한‘시스템’에 대한 정의를 근거로 제시해 보라.
•정의에 대한 당신의 관점을 식별해 보라.
•당신의 정의가 앞서 정의된 내용을 잘 극복하고 있다는 이유를 설명해 보라.
•역사적인 관점에서 무지의 시스템을 대체했던 세 가지 인지 시스템을 예로 들어보라.

■ 조직중심 예제

1. 당신과 당신이 속한 조직은 시스템을 어떻게 정의하고 있는가.
2. 당신과 당신 부서는 시스템에 대한 정의를 지니고 있는가? 만일 아니라면, 동료들에게 각자별로 시스템을 정
의하도록 하라. 개인별로 이를 설명한 다음 그 결과를 요약하라. 종합된 결과를 논의한 다음 동의된 시스템 정의를 제시하라. 이를 수업시간에 제시해 보라. 어떠한 다양한 의견이 있는지를 관찰해 보라. 동의를 얻기까지 무슨 개념이나 전통적인 장애가 있었고 어떻게 극복했는지를 말해 보라.
3. 다음 기관에서 정의된 시스템 엔지니어링을 연구해 보라. 그리고 이를 상호 비교해 보라. 그리고 어떠한 정의
가 당신과 당신 부서에 적합한지를 말해 보라.
   •AFSCM 375-1
   •Former FM 770-1
   •Former MIL-STD-490A
   •EIA/IS-731.1
   •DSME(Defense Systems Management College)
   •INCOSE(International Council on Systems Engineering)
   •ISO(International Organization for Standardization)
4. 당신 조직에서 생산하는 시스템,제품 또는 용역에 관해 이를 생성하거나 지원하는 데 필요한 제품과 툴(예,
외부 시스템)을 식별해 보라.
5. 시스템이나 제품 설계에 영향을 주는 (1)조직, (2)고객, (3)비즈니스 도메인 상에서 관찰된 패러다임을 식별해
보라. 각 패러다임에서 이해관계자는 어떠한 용어를 사용하고 있는지 그리고 스스로 그 패러다임을 신뢰하고 있는가를 말해 보라.
6. 당시의 조직이 SE에 관한 관심과 정의는 어떻게 하고 있는가.
7. 당신의 경험에 비추어 본 장에서 정의된 SE 정의를 어떻게 생각하는가.
8. SE에 직면한 당신의 조직이나 프로그램은 어떠한 도전과 패러다임을 제시하고 있는가.

[시스템 속성, 성질 및 특성]

1. 개요

시스템엔지니어링은 시스템, 제품 는 용역을 고유의 속성, 성질과 특성으로 나타내는 방법을 이해하는데 매우
중요한 기반을 개발하도록 요구하고 있다. 여기서는 자연 및 인공시스템에 공통적인 시스템 속성을 살펴본다.
획득자가 시스템 규격에 대한 체크리스트로써 사용하고 시스템개발자/용역제공자가 그 규격서의 적합성을 평
가할 수 있는 프레임워크로 이러한 속성을 제시한다.
여기에는 첫째, 어떻게 생각할 것인지, 둘째, 시스템을 체계화하며, 셋째,시스템 특성을 나타내는 방법을 알아보
는데 그 목적이 있다. 이러한 지식은 기본적으로 SE를 갖추고 시스템분석을 다루는 두 가지 방법이 있다. 첫째, 규격을 평가하고 분석할 때, 일상적으로 사용해 오던 속성, 성질 및 특성에 대한 체크리스트는 실제 현상을 검토하고 규격요구사항에 누락된 부분이 없는지를 식별함에 있다. 둘째, 규격을 개발할때, 주요 능력과 성능레벨을 체계화하고 규격화하기 위한 참조 체크리스트를 제공함에 있다. 이를 위해 본 장에서 살펴보아야 할 내용은 다음과 같다.

•시스템 속성은 무엇인가
•시스템 성질은 무엇인가
•시스템 특성은 무엇인가
•시스템, 제품, 또는 용역에 대한 고유성은 무엇인가
•시스템, 제품, 용역 성능을 이해
•시스템 성질을 나타내는 형태란 무엇인가
•시스템의 평형 상태는 무엇으로 구성되는가

먼저 몇 가지 주요 용어에 대한 정의를 살펴보자.

•능력(Capability) : 외부적인 지시, 종료시간 또는 자원고갈로 종료될때까지 특정 성능 수준에서의 기능(활동)을 수행하기 위해 외부 자극에 의해 발생하거나 활성화된 고유특성
•적합(Fit) : 어떠한 간섭 없이 편리하게 기술된 한계범위 내에서 어느 한 품목이 다른 품목과 인터페이스상의 적합성
•형체(Form) : 하나 또는 그 이상의 인터페이스 영역에서 주어진 목적을 지원하기 위한 어느 품목의 형태
•형체, 적합, 기능(Form, Fit,Function) : 형상관리에서, 형상이란 하나의 실체로서의 품목의 물리적 및 기능적 특성을 나타내는 것이지 그 품목을 생산하는 데 필요한 요소 특성은 포함하지 않는다.
•기능(Function) : 이는 주어진 성능한계 내에서 특정 목적을 달성하기 위해 시스템 요소에 의해 수행될 작동, 활동, 프로세스 또는 행위를 말한다. 기능은 거리를 두고 힘을 전달하고, 정보를 분석 및 처리하며, 에너지나 물리적 성질로 이전하고, 상호 간 커뮤니케이션을 수행하며, 다른 운용환경에 놓여있는 시스템과 상호 운용하는 활동을
포함하고 있다.
•기 능 적 속 성 (Functional Attributes) : 신뢰성, 유지보수성 및 안전성과 같이 측정 가능한 성능 파라미터를 말한다.
•성능 레벨(Level of Performance) : 가정된 시나리오, 초기 상태 및 운용 상태 기준으로 기능을 수행하기 위한 시스템 임무목적 나타내는 측정 가능한 목표 파라미터를 말한다. 예를 들면, 시스템 효과도, 인력요소 수행 정도, 시스템 효율성을 말한다.
•성능(Performance) : 작동이나 기능을 실행하기 위해 물리적 또는 기능적 속성을 특성화한 계량적 측정치를 말한다. 성능 속성 사례로서, 수량(개수 또는 양), 품질(얼마나), 영역(면적, 얼마나 멀리), 시간적 반응(반응방법, 얼마나 자주),준비성(강요성, 임무/운용준비도)을 들 수 있다.
•물리적 속성(Physical Attributes) : 함유량, 크기, 마감 정도, 형체,적합, 각각의 허용오차와 같은 자재 특성을 정량적 및 정성적으로 표현한 것을 말한다.

2. 속성, 성질 및 특성 정의

가끔 시스템에 대한 속성, 성질 및 특성에 대해 예기를 한다. 사전적 의미는 서로가 맞물려 있어 분명하게 해석하기가 어려워 여기에 다음과 같은 차이점을 예시하고자 한다.

•속성(Attributes)은 시스템의 기능적 또는 물리적 형태로 분류한다. 예를 들면, 성별, 단위비용, 국적,거주지, 운동형태, 조직의 매니저위치, 고정익과 회전익 항공기 등을 들 수 있다.
•성질(Properties)이란 시스템의 양적 성질을 들 수 있다. 예를 들면,함유량, 중량, 밀도, 및 길이, 넓이 또는 높이와 같은 사이즈를 들 수있다.
•특성(Characteristics)이란 각 시스템에 고유적으로 식별되는 거동과 물리적인 질적 사항을 말한다. 거동 특성의 예는 예측성과 반응성을 포함한다. 물리적 특성의 예는 장비 예열, 및 안정화 프로파일, 장비의 열량 표시, 항공레이더 인식범위, 자동차 가속 성능, 핸들링,정차거리 등을 들 수 있다.

속성, 성질 및 특성을 합한 시스템은 다른 시스템과 고유하게 상이한 점을 분명하게 식별하고 분별토록 해 준다.
이러한 고유성을 나타내기 위하여 대부분 시스템에서 공통적으로 적용되는 몇 가지 요소를 알아보자.

3. 시스템 고유성

모든 자연과 인공 시스템은 예를 들면, 동일한 종류 속에서도 역할, 거동패턴, 기질 및 시현 면에서 고유 특성을
지니고 있다. 일반적으로 주요 고유 속성을 나타내는 시스템을 분류한 경우를 <표 2>에 보여주고 있다.


다음 목표 성능 파라미터 사례를 <표 3>에 열거하고 있다.

1) 주관적 성능
주관적 성능은 계량화와 특성화가 상대적으로 어렵다. 흥미롭게도 측정할수 있고, 자료조사와 인터뷰를 통해 시
험과 검증 가능한 주관적 성능 파라미터에 대하여 임의로 정량화를 부여할수 있다.
그러나 자료조사 또는 인터뷰 참여자가 당신의 기호 정도, 동의 및 측정 방법과 함께 유사 동의를 나타내기 위하
여 질의할 때, 여전히 반응은 해석, 가치판단, 의견 등을 요청하고 있다. 따라서 그 반응은 지금까지의 경험이나 교훈에 바탕을 두고 있다. 주관적 성능 파라미터 사례는 다음과 같다.

•품질 : 분명, 외관 및 색상
•친근감
•호감도
•오피니언
•부드러움
•만족도 : 기쁨과 맛깔



4. 시스템 특성

시스템을 특별히 마케팅이나 분석을 위해 특성화할 때, 고려해야 할 네 가지 기본 요소가 있다. 1)일반특성, 2)운용 또는 거동 특성, 3)물리적 특성, 4)시스템 미적 특성을 들 수 있다.

1) 일반특성
시스템의 상위레벨 형태를 가리켜 일반특성이라고 부른다. 가끔 일반특성은 고객이나 클라이언트에게 관심을 보여 주는 제품 카탈로그에 기재된 특성을 말한다.
일반특성은 다양한 샘플이나 시스템 모델에서의 동질성을 지니고 있다. 예를 들면 다음과 같다.

•2-도어 또는 4-도어, 세단 또는 무개차, 에어 콘 공조, 독립현가,자동차 모델의 일반특성, 색상 유리, 시내 2mpg와 고속도로 30mpg 연비 등을 가진 자동차 일반특성
•제트추진, 승객 수 50명, 2 천마일 항속거리, IFR성능 등을 지닌 항공기 일반특성
•고용인력 200명, 20명 박사와 50명 석사 및 30명 학사로 구성된 인력, 연간 매출 5억 달러를 목표로 하는 회사의 일반특성
•클라이언트-서버 아키텍처, PC와 Unix 프렛 폼, 방호벽 보안, 원격 다이얼 접근, 에델네트 백본, NFS 네트워크 파일 구조를 가진 네트워크 일반특성

2) 운용 또는 거동 특성
일반특성 하부 레벨에서 시스템은 사용 가능성, 생존 가능성 및 기존 운용환경에서 기술된 성능과 연계된 시스템
형태를 나타낸 운용특성을 지니고 있다. 예를 들면 다음과 같다.

•회전반경 18피트, 0에서 60mph까지 가속 능력 6초 등을 나타낸 자동차 운용특성
•전천후 운항, 속도 등을 나타낸 항공기 운용특성
•인증기관, 접근 시간, 잠복 등을 나타낸 네트워크 운용특성

3) 물리적 특성
모든 시스템은 크기, 중량, 색상, 용량 및 인터페이스 속성과 같은 비기능적 속성을 나타낸 물리적 특성이 있다.
예를 들면, 다음과 같다.

•2천 파운드 공차 중량, 14.0 cubicft 카고 체적, 전방 레그 룸 최대 43.1인치, 연료 용량 17.1갈론, 6,250rpm에서 240마력 엔진, 터보, 색상 10가지로 나타낸 자동차 물리적 특성
•5,000 sq ft 사무실 면적, 15개 네트워크 컴퓨터, 10만 sq ft 창고 등을 나타낸 회사 물리적 특성
•1.0 Mb 에델네트 백본, 토포그래피, 라우터, 게이트웨이 등을 지닌 네트워크 물리적 특성

4) 시스템 미적 특성
일반, 운용, 물리적 특성은 객관적인 성능 파라미터이다. 그러면 주관적 특성이란 무엇인가? 이를 미적 특성이라
고 하는데 왜냐하면 이는‘시각과 감각’을 나타내기 때문이다. 명백하게 이는 사용자, 획득자 또는 소유자 기호에
관한 심리적, 사회적, 문화적 의미가 있다. 따라서 어떤 구매자는 다른 구매자가 협력관계, 이미지 및 유사한 관점에서 외부 시스템에 영향을 받지만, 전혀 다른 의사결정을 할 수 있다.

5. 시스템 평형 상태
모든 자연과 인공 시스템은 운용환경면에서 평형 상태를 유지하려고 한다. 일반적으로 이를‘힘의 균형’이라고도
부른다. 평형 상태란 1)우월 수준, 2)타시스템에 존속을 통해 한 시스템이 어떻게 존속하느냐에 달려있다. 시간적용시, 전형적으로 조건, 정적, 동적, 장점,단점, 또는 안정과 같은‘초기 상태’와 거동, 제품, 연관 제품, 또는 힘의 균형에 의해 조정된 요역 중심으로 형성된‘최종 상태’로 기술된다.

1) 사전 조건
시스템 성능의 안정성, 통합성 및 일치성은 시스템 단계, 운용 및 업무 상호간 전이를 통해 모호함이 없는 완전한
전이가 이루어지도록 요구되고 있다.
따라서 시스템은 설계자에 의해 다음 단계, 운용, 또는 업무로 진입하기 전에 수행되어야 할 사전 또는 초기 조건 또 는 판단 기준을 제시하도록 요구하고 있다. 정의에 따르면, 시스템은 여러 요소를 통합한 것으로서 시스템의 모든 요소가 화합하고 동기화하는 것이 매우 중요하다.

2) 초기 운용 조건과 상태
시스템의 초기 운용 조건은 시스템 임무 단계, 운용 또는 업무 시작 시점에 시스템과 주변 운용환경의 물리적 및
운용 상태로 구성된다. 가끔 분석을 통해 가정을 정리할 수 있는 출발점으로 시스템 단계, 운용 또는 업무 초기 조건을 조사하여 기본 가정 사항을 설정하도록 요구하고 있다. 예를 들면 다음과 같다.

•항공기는 35노트의 역풍에서 이륙 하였다. 이른 아침 출근 시간에 그 지역을 통과하는 30mph 강풍이 시작되었다.

3) 정적 상태
시스템을 분석할 때, 분석의 주요 초점은 주어진 시간대에서의 시스템 물리적 상태를 말한다. 정적 상태란 대형 시스템 내에서의 상태 벡터나 오리엔테이션과 같은 시스템의 현재 오리엔테이션을 특성화하기 위해 사용된다. 전반적인 시스템 관점에서 순항 중에 있는 항공기, 도로에서 주행하고 있는 자동차,메시지 트래픽이 없는 네트워크 컴퓨터시스템, On 및 Off 상태에 있는 조명시스템, 이 모든 시스템은 정적 상태에 있다고 말한다. 반대로 시스템이 동적 상태에 놓여 있을 때, 하위 레벨 시스템 컴포넌트는 정적 상태에 있을 수 있다.

4) 동적 임무
모든 자연과 인공 시스템은 동적, 물리적 상태의 형태로 운용환경에서 임무를 수행하고 있다. 동적이란 주어진 운
용환경에서 정의된 시간을 넘는 시스템의 정적 시간 중심 특성을 말한다. 동적 특성은 산에서 돌이 굴러떨어지는 저속변화, 온도변화와 같은 중속변화 또는 급격한 변화를 가져오는 지진이나 화산을 들 수 있다.
동적 상태는 지역이나 글로벌 환경에서 힘의 균형이 불규칙적으로 발생하는 상태이다. 인류는 항상 동적연구와 지구, 기후, 해양, 주식시장, 및 인간의 거동 패턴의 영향에 따라 살아왔다. 특별히 경제적 또는 안전에 손실을 초래할수 있는 동적 거동을 예측해 왔다. 이와같이 기술과 사례를 예측하는 활동이 큰 비즈니스로 발전해 왔다. 왜냐하면, 시스템이 특정의 동적 운용환경에서 어떻게 행동하고 수행할 것인지를 신뢰성있게 예측할 필요가 있기 때문이다.

5) 시스템 안정화
모든 자연과 인공 시스템은 오래 생존하기 위해서 안정 레벨을 유지해야 한다. 그렇지 않으면, 그 시스템은 불안
정하게 되어 그 자체 시스템과 주변 시스템에 잠재적인 위협을 가져오게 된다. 따라서 시스템은 동적인 외부 자극
에 대한 반응을 통제하고 안정시킬 수있는 고유의 설계특성을 지니고 있다.
안정화는 궁극적으로 안전하고 의존적이며 신뢰할 수 있는 참조 형태에 의존하게 된다. 인공 시스템에 대하여 안
정화는 항법 자이로스콥, 글로벌 위치 위성(GPS), 전자시계에 대한 수정 크리
스털, 전압 레귤레이터에 대한 참조 다이오드와 같은 기기를 사용함으로써 달성 가능하다.
각 경우에 대하여 시스템 안정화는현재 자유 동적 보디, 알려진 산정된 참조 소스로 비교, 편차를 보정하기 위하
여 시스템 피드백 통제활동을 시작함으로써 달성된다.

6) 힘의 균형
위의 모든 요소를 종합해 볼 때, 시스템의 존재와 생존은 1)정적 및 동적 운용환경과 부딪치고, 2)주변 시스템과
조화를 이루는 능력 레벨과 안정화를 견지하여 힘의 균형 또는 평형상태 유지 능력에 따라 결정된다.

7) 요약
이 장에서 시스템 속성, 성질 및 특성에 대하여 살펴보았다. 이러한 정보는 1)기존 시스템의 임무목적 특성화하고, 2)규격서 개발 또는 평가 시, 초기 체크리스트로 활용하는 기반을 제공하게 된다.

■ 일반 문제풀이
1. 개요에서 식별된 이 장에서 배운 내용을 질문하고 이에 답해 보라.
2. 앞장의 일반문제풀이에서 질문한 내용에 관하여 이 장에서 습득한 내용을 가지고 다시 한 번 생각해 보라. 그
리고 다음 사항을 식별해 보라.
① 선정된 시스템 고유 정체성에 대한 예제와 시스템 임무, 목표, 목적
② 임무 운용 속성의 형태
③ 일반, 운용, 물리적, 시스템 미학적 속성
3. 당신의 ①비즈니스 조직과 ②시스템, 제품, 또는 용역에 대한 참조 프레임과 운용 도메인은 무엇인가?
4. 당신의 조직에서 제공하는 시스템, 제품, 용역을 사용하여 그 제품에 대한 인간 시스템 역할이 무엇인가를
식별하라.