모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)을 위한 MATLAB 및 Simulink

시스템 및 소프트웨어 아키텍처의 설계, 분석, 테스트

엔지니어들은 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)을 사용하여 시스템 복잡도를 관리하고, 커뮤니케이션을 개선하고, 최적화된 시스템을 만듭니다. MBSE를 성공적으로 구현하려면 아키텍처 모델에 관계자들의 요구 사항을 반영하여 직관적인 시스템 설명을 도출해야 합니다.

MATLAB, Simulink와 System Composer는 상세한 구현 모델로 매끄럽게 전이되는, 상세한 설명을 바탕으로 한 아키텍처 모델을 만들기 위한 하나의 환경을 구성합니다. 이처럼 상호 연결된 환경에서는 여러 아키텍처 및 설계 영역 간에 항목들이 동기화된 상태로 유지됩니다. 시스템 엔지니어들은 여러 시스템 요구 사항, 아키텍처 모델, 구현 모델 및 임베디드 소프트웨어 간을 이동할 디지털 스레드를 설정할 수 있습니다.

MATLAB, Simulink와 System Composer를 사용하면 다음과 같은 작업을 할 수 있습니다.

  • 시스템 요구 사항을 캡처하고 관리하여 영향 분석 및 커버리지 분석 지원
  • 아키텍처 메타데이터를 캡처하고 영역별 트레이드 연구를 위해 이를 MATLAB 분석에 직접 연결하여 시스템 아키텍처 최적화
  • 간소화된 사용자 지정 모델 보기를 만들어서 엔지니어링의 관심 구성요소 가려내기
  • 시뮬레이션 기반 테스트를 사용하여 요구 사항 및 시스템 아키텍처 검증
  • Simulink의 모델 기반 설계(Model-based Design)를 사용하여 요구 사항을 시뮬레이션 및 구현이 가능한 구성요소를 통해 아키텍처로 변환 및 정교화

“시스템 레벨 요구 사항을 검증하고, 요구 사항 기반 테스트를 개발하고, 당사의 공급업체가 Simulink와 Embedded Coder를 사용하여 DO-178 Level A 비행 코드를 생성하는 데 사용하는 로우 레벨 소프트웨어 요구사항을 정의하는 등의 ARP 4754 업무에 Simulink를 사용한 모델링이 무척 중요합니다.”

Rodrigo Fontes Souto, Embraer

모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)을 위한 MATLAB 및 Simulink 사용

아키텍처 모델의 개발 및 시스템 요구사항 관리

System Composer로 구성요소, 포트 및 커넥터 모델링 접근 방식을 사용하여 아키텍처의 계층 시스템을 직관적으로 구성하십시오. 그때그때 필요한 레벨의 추상화로 작업하고, 조금씩 세부 사항을 추가하십시오. 여러 구성요소 간에 교환되는 정보를 공식적으로 정의하려면 교환되는 데이터가 데이터형, 차원, 단위와 같은 호환되는 속성을 갖는지 확인하는 인터페이스를 만들 수 있습니다.

MATLAB API를 사용하여 외부 저장소와 파일을 가져오면 기존 설계 아티팩트와 ICD(Interface Control Document) 정보를 재사용할 수 있습니다. 기존 Simulink 시스템 모델로부터 아키텍처 모델을 추출할 수도 있습니다.

아키텍처 모델을 개발할 때는 Simulink Requirements를 사용하여 시스템 요구 사항을 직접 캡처하고, 확인하고, 관리할 수 있습니다. 서로 다른 아키텍처 요소에 시스템 요구 사항을 연결하고 요구 사항 추적을 위한 디지털 스레드를 설정하여 요구 사항 커버리지 분석을 수행할 수 있습니다. 연결된 요구 사항에서는 수정본 히스토리가 유지되어 이를 바탕으로 영향 분석을 수행하고 다운스트림 팀들에게 중요한 변경 사항을 커뮤니케이션할 수 있습니다.

시스템 요구 사항을 아키텍처 모델에 연결하여 요구 사항 추적을 설정하고 요구 사항 커버리지 분석 또는 영향 분석을 수행하십시오.


사용자 지정 보기를 만들어서 아키텍처 복잡도를 관리하고 여러 관계자와 커뮤니케이션할 수 있습니다.

보기를 사용하여 트레이드 연구 수행 및 아키텍처 분석

스테레오타입을 사용하여 크기, 중량, 전력 또는 비용과 같은 영역별 설계 데이터로 아키텍처 모델을 확장할 수 있습니다. 관련 있는 스테레오타입을 프로파일로 그룹화하여 이를 현재 아키텍처에 적용하거나 다른 아키텍처에서 재사용할 수 있습니다. 아키텍처 복잡도를 관리하기 위해서는 사용자 지정 보기를 만들어서 여러 관계자의 관심 구성요소들을 가려내거나 특정 분석 활동을 지원할 수 있습니다.

MATLAB을 사용하여 직접 아키텍처에 대해 분석 및 트레이드 연구를 수행할 수 있습니다. 예는 다음과 같습니다.

  • 상향식 롤업 또는 하향식 할당(크기, 중량, 전력, 비용 등)
  • 네트워크 또는 흐름 분석(엔드 투 엔드 지연, 최단 경로, 자재의 흐름 등)
  • 사용자 지정 분석
  • 트레이드 연구(최적의 솔루션 식별하기)

Simulink의 모델 기반 설계에 연결

개발 프로세스 전반에서 모델을 체계적인 방식으로 사용하는 모델 기반 설계를 사용하여 아키텍처 구성요소를 Simulink 모델에 직접 연결함으로써 동작을 정의하십시오. 하향식 워크플로에 따라 아키텍처 구성요소로부터 Simulink 모델을 자동으로 생성할 수 있습니다. 반대로 Simulink 구성요소 모델로부터 직접 아키텍처 구성요소를 만들 수도 있습니다. 아키텍처 모델을 Simulink 동작 모델에 연결하면 아키텍처 및 구현 모델을 동기화된 상태로 유지할 수 있고 시스템 동작을 시뮬레이션할 수 있습니다.


시스템 검증을 수행하여 설계를 디버그하고 일관성이 결여된 요구 사항을 식별합니다.

시스템 검증

시뮬레이션을 사용하면 아키텍처를 살펴보고, 명령을 프로토타이핑하고, 구성요소 사양을 만드는 동시에 개발 프로세스 초반에 시스템을 이해하고 정교화할 수 있습니다. 규모가 크고 복잡한 시스템으로 시뮬레이션을 확장하려면 테스트 스위트를 사용하여 검증을 자동화함으로써 요구 사항을 검증하고 모델 기반 시스템 엔지니어링 프로세스 전반에서 시스템 동작을 반복해서 확인할 수 있습니다.

시스템 레벨 테스트를 지정하여 요구 사항의 일관성과 정확도를 검사할 수 있으며, 다운스트림 구현 팀에서도 이를 사용할 수 있습니다. 시간에 따라 달라지는 복잡한 신호 논리를 갖는 요구 사항을 잘 정의된 명확한 시맨틱을 갖는 평가로 변환하여 설계를 디버그하고 일관성이 결여된 요구 사항을 식별하는 데 사용할 수 있습니다.