Feature-Centric Engineering in the Automotive
MBSE를 사용한 기능 기반 엔지니어링
2022년 03월호 지면기사  /  글 | 닉 핀버그 (Nick Finberg), Siemens Digital Industries Software



이 글은 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)의 일부로서 기능 기반 엔지니어링에 대해 소개한다. 기능 중심 엔지니어링이 수반하는 내용과 이를 가능하게 하는 협업의 역할, 차량의 다양한 기능을 구현하기 위한 인터페이스의 중요성, 재사용의 가치에 대해 말한다. 지멘스는 다양한 그룹이 동시에 작업해 개발해야 할 사항들에 대해 유기적으로 의사소통할 수 있도록 지원한다.

글 | 닉 핀버그 (Nick Finberg), Siemens Digital Industries Software
       핀버그는 팀 킨먼(Tim Kinman)과 함께 “Model Based Matters” 팟캐스트로 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)의 가치를 말해오고 있다. 




모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)은 다양한 개발 프로세스를 포함하고 있어 실제로 무엇을 수반하는지 설명하기 어려울 수 있다. 심지어 회사별로 또는 내부 부서 간에도 모델 기반 시스템 엔지니어링에 대한 시각이 다를 수 있다. 
이 글은 지멘스에서 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)에 중요한 역할을 하고 있고, 기능 기반 엔지니어링(Feature-based engineering)에 다양한 경험을 갖고 있는 자동차 산업 글로벌 디렉터 피유시 카카레(Piyush Kakare), 제어 엔지니어 마이클 발로흐(Michael Baloh), 포트폴리오 담당인 브래드 맥캐스키(Brad McCaskey)가 MBSE를 사용한 기능 기반 엔지니어링에 대해 말한 것이다. 

우리가 제품의 정의에서부터 시스템 요구사항과 해결할 문제 정의에 이르기까지, 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)을 적용해 제품을 개발하기 위해서는 먼저 자동차에서 요구되는 다양한 기능을 이해해야 한다. 
일반적으로 자동차는 기능과 구현 면에서 기계적인 특징이 강하다. 예를 들면, 더 빠른 속도, 더 좋은 제동 성능, 더 편안한 좌석과 같은 것들을 생각해 볼 수 있다. 하지만 이제는 차량 성능을 최적화하기 위해 여러 분야에 전자 시스템들이 적용되고 있으며, 최근에는 자동 긴급제동과 주차지원과 같은 복잡한 운전자 지원 시스템들도 적용되고 있다. 또 이제 기본적으로 적용되는 기능 중에는 시동 버튼 스위치도 있다. 하지만 이런 모든 기능의 이면에는 여러 부분에서 해결해야 할 복잡한 문제들이 있다. 

버튼으로 시동을 건다는 것은 구현하기 매우 간단한 기능처럼 보이고, 키 대신에 버튼 하나로 엔진을 점화한다는 개념으로 볼 때 오히려 동작 자체도 간단하다고 생각할 수 있다. 그러나 그 버튼의 내부를 들여다보면, 거미줄처럼 상호 연결돼 있는 여러 복잡한 시스템들이 있다.
버튼의 전기신호는 차량의 전자제어장치(ECU)에 입력요소로 처리되는데, 이때 ECU는 다양한 시스템을 호출해 확인해야 할 사항들이 많다. 예를 들어, 브레이크가 걸려 있는지, 시동을 걸 수 있는 키가 차 내부에 있는지, 엔진 온도는 얼마인지, 냉각수는 제대로 흐를 수 있는 상태인지 등 여러 조건이 시동을 위해 확인해야 할 중요 요소들이다. 그리고 이를 실제로 설계하려면 서로 다른 다양한 엔지니어링 부서의 이해가 필요하다. 예를 들어, 전기 엔지니어는 소프트웨어 엔지니어가 개발한 ECU에서 생성한 신호들을 라우팅하기 위한 전기장치를 제작해야 하며, 이 모든 신호는 결국 차량의 기계 시스템과 상호 작용하도록 설계돼야 한다. 

모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)의 일부로서, 기능 기반 엔지니어링(Feature-based Engineering)은 다양한 그룹이 동시에 작업해 개발해야 할 사항들에 대해 유기적으로 의사소통할 수 있도록 지원하고 있다. 엔지니어링 그룹은 제품 정의 단계에서부터 작업할 아키텍처를 제한하고, 요구사항을 충족하도록 설계를 지원한다. 결과적으로 디지털트윈에서 다른 그룹이 자신의 작업과 관련된 상호 연결성을 보고 이해할 수 있도록 한다. 

다시 푸시 버튼 시동으로 돌아가면, 소프트웨어 엔지니어가 이런 시동 프로세스를 실행하는 코드를 생성하기 위해서는 ECU에서 정보를 호출하는 방법을 알아야 한다. 또 브레이크가 시스템의 다른 기능에 의해 작동되는지 여부와 같은 변수가 있을 경우엔 중복 정보를 전달할 수 있도록 재사용 기능을 제공하도록 한다. 이와 같은 재사용이 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)의 가치다. 이를 통해 훨씬 더 신속하게 개발하고, 시스템 복잡성을 줄일 수 있다. 

이런 과정들은 시스템 아키텍처(System Architecture)와 개별 시스템 간의 계약된 시스템으로 실행된다. 각 기능은 사용 가능해야 하는 계약 항목이며, 개발 과정에서 이를 달성하는 방법에 대한 세부사항은 문서의 세부내용으로 정의된다. 이때, 제품개발에 관련된 당사자들은 계약된 작업에 따라 작업을 한다는 의미로 서명한다. 그리고 이 모든 것을 디지털화하며, 이는 계약에 변경사항이 있을 때, 이를 정확히 알 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 배선 하네스용 커넥터가 너무 커서 차체에 생긴 홀에 맞지 않거나 오류가 발생하기 전에 시스템에서 이를 정확히 확인할 수 있다. 

기능 기반 엔지니어링(Feature base engineering)에는 많은 사례가 있으며, 여러 에피소드2를 참고한다면 도움이 될 것으로 생각된다. 첫 번째 에피소드3는 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)이 무엇이며, 복잡한 개발을 어떻게 개선하는지를 설명하고 있으며, 두 번째 에피소드4는 시스템 아키텍처의 생성과 관련한 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)의 내용과 역할을 설명하고 있다.
지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 엔지니어링, 제조 및 전자 제품 설계 등 미래의 기술이 적용된 디지털 엔터프라이즈 구현을 위해 디지털 혁신을 제공하고 있다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 포괄적이고 통합된 소프트웨어 및 서비스 포트폴리오인 Xcelerator는 모든 규모의 기업이 이러한 혁신을 주도할 수 있는 새로운 통찰력, 기회 및 자동화 수준을 조직에 제공하는 포괄적인 디지털트윈을 생성하고 활용할 수 있도록 지원한다.



[AEM] Automotive Electronics Magazine


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