[시스템 형상 1] 품목-시스템 빌딩블록
[시스템 형상 2] 형상 조합

통합 능력을 나타내는 다중 레벨로 구성된 추상적인 시스템은 각각의 능력을 통합하기 위해 구조적인 프레임과 빌딩블록을 요구한다. 우리는 구조적인 프레임을 시스템 아키텍처와 품목으로서의 빌딩블록이라고 부른다. 시스템 엔지니어의 도전은 다음 사항을 어떻게 결정하느냐에 달려있다.

· 특별히 대형복합 시스템에 대한 올바른 아키텍처 프레임을 어떻게 개념화하고 형성하고 선정하느냐
· 각 아키텍처를 상호 연계된 품목 레벨로 어떻게 나누느냐

시스템 엔지니어는 대형 복합적인 문제를 쉽게 해결하고 관리할 수 있도록 작은 다중 레벨 문제로 접근하는 도전을 수행한다. 우리는 이러한 다중 레벨 분할을 계층 구조적 할당 또는 확장이라고 부른다. 아키텍처 프레임을 나누기 위하여 우리는 요구분석, 기능분석, 객체분석기법과 방법을 사용하여 계층구조 능력 세트로 다중 레벨 규격으로 나누도록 한다. 각 능력은 순서에 따라 장비, 인력 등으로 시스템 요소를 분류한 물리적 컴포넌트로 할당하고 이를 이행토록 한다. 

계층구조로 나누는 동안에 개발, 구매, 구매 후 보완 등의 다양한 획득방법을 결정토록 한다. 이때 우리는 다음과 같은 질문에 답을 해야 한다. 우리가 거동 도메인 솔루션의 시스템 성능 규격(SPS) 능력을 설계, 개발 및 조달할 수 있는 장비 품목, 그리고 시스템의 전체적인 능력을 이행하기 위하여 보완되고 통합된 거동 도메인 솔루션을 어떻게 전환할 수 있느냐에 답을 해야 한다.

이 장은 시스템의 아키텍처 형상 요소가 어떻게 식별되고 형상 추적이 가능하도록 설계되었는지를 기술하고자 한다. 우리는 먼저 형상 관리 방안을 논의하고 각 용어가 왜 혼란스러운지를 설명한다. 또한, 아키텍처 품목이 외부 벤더의 상용품목(COTS), 기 개발품목(NDI) 또는 획득자 관급품목(AFP)으로 공급되든지, 자체개발 및 신규개발 등으로 어떻게 선정되었는지를 제시한다. 우리는 각 개발팀에게 어떻게 각 품목을 할당할 것인지에 대한 예제를 제시한다. 그리고 최종적으로 그것들이 형성될 때, 형상 베이스라인을 논의하고 각 요소에 대한 시스템 엔지니어와 형상관리(CM) 시각에서 비교해 본다. 

1. 얻고자 하는 내용
· 시스템 또는 제품 형상이란 무엇인가
· 개발형상이란 무엇인가
· 품목이란 무엇인가
· 형상품목(CI)이란 무엇인가
· 품목과 CI와의 관계는 무엇인가
· CI 식별에 대한 책임자는 누구인가
· CI를 어떻게 선정하는가
· CI를 규격 트리에 어떻게 연결하는가
· COTS 품목과 NDI를 어떻게 연결하는가
· 베이스라인이란 무엇인가
· 형상 효율화에 대한 의미는 무엇인가
· 베이스라인과 개발형상 상호간의 관계는 무엇인가
· 개발형상과 이에 따른 베이스라인이 어떻게 진화되어 가는가
· 라인교체 품목(LRU)은 무엇인가
· 특정 임무와 CI 인프라는 무엇인가
· ‘제시된’ 형상이란 무엇이며 이는 언제 형성되는가
· ‘설계된’ 형상이란 무엇이며 이는 언제 형성되는가
· ‘제작된’ 형상이란 무엇이며 이는 언제 형성되는가
· ‘검증된’ 형상이란 무엇인가? 이는 언제 형성되는가
· ‘확인된’ 형상이란 무엇이며 이는 언제 형성되는가
· ‘유지된’ 형상이란 무엇이며 이는 언제 형성되는가
· ‘생산된’ 형상이란 무엇이며 이는 언제 형성되는가

2. 주요 용어정의
· 할당된 베이스라인 : 상위 레벨 CI, 다른 CI와의 인터페이스 요구사항, 설계 제약사항, 그리고 특정 기능 및 인터페이스 특성 달성 여부를 위한 검증활동으로부터 할당된 형상품목(CI)의 기능과 인터페이스 특성을 기술하는 초기 승인 문서로서, 할당 베이스라인은 각 CI에 대한 기능 요구사항을 정의하고 있는 개발규격으로 구성된다(출처 : DSMC 용어집, 국방 획득 약어 및 용어).

· 베이스라인 : 현재 승인되고 설계사항으로 제시된 하나의 CI 품목이나 CI 세트에 대한 형상 통제, 규격 및 설계 요구사항에 대한 종합문서

· 베이스라인 관리 : 형상 관리에서 해당 문서를 지시하고, 공식적으로 형상품목의 수명주기 동안에 특정 품목의 베이스라인을 식별하고 설정하는 해당문서 변경을 위한 기술 및 행정 지침의 적용

· 컴퓨터 소프트웨어 형상품목(CSCI) : 최종 사용 기능 충족 및 획득자에 의해 별도의 형상관리 대상으로 지정된 소프트웨어 집합체를 말한다. CSCI는 소프트웨어 기능, 사이즈, 호스트 또는 목표 컴퓨터, 개발자, 지원 개념, 재사용 계획, 치명도, 인터페이스 고려사항, 별도 문서화와 통제되어야 할 필요성 및 기타요소 상호간에 절충을 통해 선정된다(출처 : 이전 MIL-STD-498, p.5).

· 형상 : (1) 기존 또는 계획된 제품이나 복합제품에 대한 성능, 기능 및 물리적 속성을 말한다. (2) 제품 일련별 순차적으로 생성된 여러 대상 중의 하나를 말한다. (출처 : ANSI/EIA 649-19116. 3장, p.3).

· 형상품목(CI) : 최종 사용 기능을 충족시키고 별도의 형상관리를 위해 획득자에 의해 지명된 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 일부분으로 된 집합체를 말한다. 형상품목은 복잡도, 사이즈 및 형태에 따라 크게 다르게 나타난다. 별도 조달을 위해 지명되고 로지스틱스 지원을 위해 요구된 그러한 품목도 하나의 CI이다(출처 : DSMC 용어집, 국방획득 용어 및 약어).

· 형상 관리 : 제품의 총수명주기에 걸친 요구사항, 설계 및 운용정보와 함께 제품 성능, 기능 및 물리적 속성에 대하여 일관성을 설정하고 유지하기 위한 관리 프로세스를 말한다(출처 : ANSI-EIA-649-1998, p.4).

· 유효성 : 제품 범위(예를 들면, 시리얼, 로트 번호, 모델, 일자) 또는 특정 제품 변경으로 끼치는 영향이나 변동으로 나타나는 이벤트의 정의 정도를 말한다(출처 : ANSI-EIA-649-1998, p.4).

· 하드웨어 형상품목(HWCI) : 최종 사용 기능을 충족하고 획득자에 의해 별도 형상 관리를 위해 지명된 하드웨어 집합체를 말한다(출처 : 이전의 MIL-STD-498, p.5).

· 품목 : 제품, 하부시스템, 아셈부리, 하부아셈부리 또는 부품과 같은 한 시스템의 물리적 컴포넌트를 말한다. 

· 라인교체 유닛(LRU) : 통상 운용조직 레벨에서 운용환경에서의 제품이나 품목 같은 좀 더 상위 레벨 개체로부터 고장 발생 시 교체를 위해 제거할 수 있도록 설계된 유닛을 말한다(출처 : MIL-HDBK-470A, 부록 G, 용어집, p. G-8).

· 논리적 형상품목(LCI) : 특정 능력으로 제시된 옵션 품목을 말한다.

· 물리적 형상품목(PCI) : 형상품목(CI)의 물리적 사례로 제시된 품목을 말한다. 각 품목은 부품 번호로 주어지고 시리얼 번호로 제시되어도 좋다.

· 제품 구조 : 추상적 시스템 레벨로 제시된 품목 구조를 말한다.

· 요구사항 베이스라인 : 시스템/분야 기능 특성과 특정 기능 특성에 대한 달성 정도를 보기 위해 요구되는 검증방법을 기술하고 있는 문서를 말한다. 시스템이나 분야 규격서는 기능 베이스라인을 말한다(출처 : DSMC 용어집, 국방획득 용어 및 약어집).

· 변동, 규격 변경, 규격 완화, 출발 : 특정 유닛 번호 또는 특정 기간에 대한 제품의 현재 승인된 형상문서에 포함된 특정 요구사항으로부터 분리된 특정 문서화된 절차를 말한다(변동은 변동에서는 해당되지 않는 승인된 엔지니어링 변경이 제품의 현재 승인된 형상문서의 수정을 요구하고 있다는 점에서 승인된 엔지니어링 변경과 다르다)(출처 : ANSI/EIA-649-1998, 3.0절 정의, p.6).

3. 품목-시스템 빌딩블록
대형 복합 시스템은 통합제품팀(IPT)이나 다양한 시스템 제품을 생산하기 위한 역할과 책임을 지고 있는 개발팀으로 활동하고 있는 그룹에 의해 개발된다. 

개발될 시스템이나 품목의 사이즈와 복잡도에 따라 각 팀은 규격화, 설계, 개발, 통합 및 시스템 내에 있는 다양한 컴포넌트에 대한 검증과 같은 활동이 부여된다. 이는 다음과 같은 일을 도전하게 된다.

· 장비요소 아키텍처로 관리 가능한 물리적 품목을 다중레벨 사례로 어떻게 나눌 것인가?

· 사람들은 외부 벤더로부터 조달하거나 개발하고 있는 품목형태에 대하여 다른 사람과 어떻게 협조하고 관리 기준을 설정할 것인가?

· 추상적인 규격 개체로부터 시스템을 형성하기 위해 사용되는 물리적 컴포넌트로 다양한 단계를 거처야 하는 시스템 컴포넌트를 어떻게 협의할 것인가?

이러한 솔루션으로서 품목, 형상품목(CI), 하드웨어 형상품목(HWCI), 소프트웨어 형상품목 (CSCI)으로 구성된 통합빌딩 블록을 만드는 것이다. 이러한 빌딩블록 개념은 시스템 내에서 추상적인 개체를 식별하고 SPS로부터 납품 시까지 진화를 식별하기 위하여 사용되는 논리로 볼 수 있다.

‌형상 식별 개념

1. 형상 정의
시스템 엔지니어링 프로세스의 출력물은 시스템 요구사항과 설계 솔루션을 정의한 기술문서이다. 이러한 기술문서는 시스템 아키텍처, 형상품목 아키텍처, 규격서, 기준 및 의사결정 데이터베이스를 포함하고 있다. 이러한 프로세스 출력물에서 사용하고 있는 ‘형상’은 모든 기술문서에 제시된다.

이것은 최종 제품으로 구현될 기존 또는 신규 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 모든 컴포넌트의 기능적, 물리적 및 인터페이스 특성으로 나타내고 있다. 또한, 그림 1에서와 같이 기능 형상기준을 나타낸 시스템 규격서, 할당된 형상기준으로 나타낸 품목 성능 규격서 또는 제품 형상기준으로 나타낸 품목 상세 규격서로 제시된다.

그림 1. 시스템 규격서 형태

 
이때 품목 성능 규격서는 할당된 설계목표를 나타내고 품목 상세 규격서는 제작목표를 나타낸다. 그리고 조립공정 프로세스 규격서와 조립 시 사용될 자재 규격서가 함께 프로세스 출력물로 제시된다. 
 

2. 형상품목
형상품목(CI)은 형상관리 계획을 수립할 때 기반이 되는 핵심 개념이다. 형상품목을 선정한다는 의미는 어떤 형상을 관리할 것인지를 결정하는 것과 같다. 이러한 CI는 사용자가 최종적으로 사용할 기능을 충족시킬 수 있는 하드웨어, 펌웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 부분적으로 통합된 부분에 대한 품목 형상을 개별적으로 관리하기 위해 지정된 품목을 말한다.

일반적으로 로지스틱스 지원을 위해 필요하거나 획득을 위해 지정된 품목도 CI로 식별된다. 시스템 내부나 외부의 다른 컴포넌트와 인터페이스에 따라 통합운용이 필요한 컴포넌트 CI로 지정될 수 있다. 정부 자금에 의해 이미 개발된 품목(NDI)의 전부 또는 일부를 포함하여 추가적으로 기술데이터 개발이 필요한 경우, 이러한 품목도 CI로 지정될 수 있다. 모든 CI는 WBS 업무분해구조에 의해 직접적인 추적성이 이루어진다. 

시스템 개발자가 주요 품목을 제품, 하부시스템, 또는 아셈부리를 자체개발할 경우, 프로그램은 이 품목을 가리켜 형상품목(CI)으로 지정한다. CI는 형상품목의 능력과 성능을 나타내는 규격서를 요구한다. 하나의 주요 품목으로서 Ci는 AFP, COTS 품목, NDI 및 시스템 개발자가 자체적으로 개발하는 다음 두 가지 다른 형태로 구성되는 하위 레벨 컴포넌트를 통합한다.

· 하드웨어 형상품목(HWCI)
· 컴퓨터 소프트웨어 형상품목(CSCI)

3. HWCI와 CSCI
HWCI는 주요 하드웨어 품목이며 CSCI는 형상통제를 위해 사용되는 주요 소프트웨어 애플리케이션이다.

· 형상품목(CI)으로서 HWCI와 CSCI는 COTS 품목, NDI, 자체개발 또는 기존 품목, 또는 복합품목을 포함하고 있다.

· 각 HWCI는 HWCI 요구규격서(HRS)로 문서화된 요구사항으로 제시된다.
· 각 CSCI는 CSCI 소프트웨어 요구규격서(SRS)로 문서화된 요구사항을 제시된다.

4. 펌웨어
단일 보드 컴퓨터와 같은 프로세서 베이스 애플리케이션은 펌웨어(Firmware)라고 불리는 통합회로(Integrated Circuit)로 쌓인 소프트웨어를 말한다. 취약하지 않은 메모리 장치 형태인 펌웨어 IC는 싱글-유스, 리드 온리, 재프로그램 가능한 장치로 사용되어도 좋다. 펌웨어는 CSCI로부터 HWCI로 진화하는 하이브리드 품목의 일례로 나타난다. 이것은 그림 2와 같다.

그림 2. 소프트웨어로부터 하드웨어로 펌웨어의 진화

초기 단일 보드 컴퓨터(SBC)에 의해 실행된 소프트웨어 프로그램은 CSCI 소프트웨어 애플리케이션으로 개발되어 에뮬레이터와 기타 기기를 사용한 실험실용 시제 SBC 하드웨어로 디버그 된다. 그 소프트웨어 애플리케이션이 성숙되고 최종 통합으로 준비되었을 때, 그 CSCI 코드는 펌웨어 IC 기기로 전자식으로 프로그램화 된다. 한번 프로그램화되면, 이러한 펌웨어를 가리켜 다음과 같이 부른다.

· HWCL로 지명된다.
· 부품번호, 일련번호와 버전을 부여한다.

이와 같이 CSCI와 HWCI는 형상관리(CM)절차에 의해 통제된다.
우리는 앞서 형상식별에 대한 몇 가지 의미를 살펴보았다. 이러한 몇 가지 의미는 추상적 레벨의 어느 단계에도 모두 적용된다. 우리는 하부체계를 관리하는 조직이 다른 조직의 시스템이어야 한다는 의미를 어느 시스템 레벨에서도 존재한다는 사실을 생각해 보아야 한다. 

다음 우리가 다루는 논의는 추상적 레벨이 혼란스러울 때 왜 식별된 형상조합 참조에 대한 의미를 어떻게 적용해야 하는지를 살펴보도록 하자.
 
5. 형상품목 지정에 따른 영향
형상품목의 지정은 형상품목에 대한 개별적인 형상관리 활동이나 관련 형상품목의 그룹화에 따른 형상관리를 요구한다. 공식적으로 형상을 통제해야 하는 품목과 또한 이러한 품목을 지정하게 되면 다음과 같은 결과를 가져온다.
 
· 개별 규격서
· 공식적인 변경 승인
· 형상상태에 대한 별도의 기록관리
· 개별적 설계 검토 및 형상감사
· 개별적인 식별 및 분류
· 개별적인 품질시험
· 개별적인 운용 및 사용자 매뉴얼

대부분의 시스템 엔지니어들이 가지고 있는 형상 식별 개념은 전형적으로 회의, OJT 및 여러 해 동안 경험을 통한 비공식적인 활동에서 비롯하고 있다. 대부분 엔지니어는 형상관리 원칙에 대한 상식이나 훈련을 받지 못하고 있다. 따라서 일반적인 CM 표준에 대한 지식과 관찰을 통해 스스로 습득해 오고 있다. 그런데도 그들은 스스로 형상관리 전문가라고 믿고 있다.

이와 같은 초보적인 생각은 시스템 아키텍처 형상 의사결정에 대하여 기초적인 통찰력을 제공하고 있지만, 용어에 대한 의미와 애플리케이션은 가끔 혼선을 빚고 있다. 유능한 형상관리자로부터 심도 있는 지침을 얻는 대신에 리드 기술자는 그들의 권위를 믿고 의사를 결정하며 나중에 잘못된 길을 자초하고 있다. 

반면에 CM과 기타 관계자는 이러한 의사결정 때문에 끝없는 에너지를 소모한다. 따라서 이러한 혼선을 예방하기 위하여 몇 가지 주요 용어를 살펴보기로 하자. 그림 3은 논의를 도와주기 위해 제시된 개체 관계도이다. 

그림 3. 시스템 형상식별 요소

6. 컴포넌트 유래
모든 시스템 내에서의 개체는 추상적인 레벨에 상관없이 품목이라고 부른다. 만일 당신이 대부분의 시스템을 분석할 경우, 품목은 이하의 여섯 가지 다른 방법으로부터 유래된다는 사실을 발견하게 된다.

· 벤더 카탈로그로부터 조달
· 벤더 카탈로그로부터 조달 후 내부에서 커스터마이징
· 벤더의 카탈로그에서 발견된 품목에 대한 보완 또는 카스터마이즈된 버전
· 인간의 지혜로 자체 개발하거나 컴포넌트로 조달 또는 공급자로부터 원자재 확보
· 기존의 설계대로 카스터마이징된 자체 개발
· 시스템 개발 계약의 항목과 상태에 따라 시스템 설계대로 통합된 획득자에 의해 제공

위에서 두 가지 형태를 관찰해 보자. 첫째, 품목이 외부로부터 조달되는 구매방법, 둘째, 품목을 내부적으로 자체개발하는 방법이다.

7. 외부획득 또는 조달된 컴포넌트
벤더의 카탈로그로부터 획득된 품목은 상용제품(COTS)이라고 한다. 그리고 특정 애플리케이션을 위해 보완되거나 커스터마이징된 COTS를 가리켜 기 개발품목(NDI)이라고 한다. 획득자에 의해 제공된 품목은 관급품목(AFP)이라고 한다. 

시스템 개발자가 획득자를 통해 사용자로부터 계약에 따라 받은 관급품목(AFP)을 받을 때, 계약 조건과 상태(T&C)에 따라 각 품목은 기록되고, 추적되며 통제된다. 

전형적으로 관급품목(AFP)에 대한 계획된 수정보완은 획득자 계약담당(ACO)에 의한 확인이 필요하다. T&C에서 다음 활동을 누가 수행해야 하는지를 분명하게 제시해야 한다.

· AFP 문서 제공
· 시스템 개발자가 활동하고 있는 기간 중 관급품목(AFP)에 대한 결함 발생

8. 형상조합
형상식별이 다중 시스템 아키텍처와 어떻게 연계되어 있는지를 이해하기 위하여 그림 3과 그림 4에서 그 관계를 그래픽으로 나타내고 있다.

그림 4. 품목/형상품목(CI) 개체 분할 관계

또한, 표 1은 위 그래픽을 적용할 때 나타나는 개체 관계에 대한 법칙을 목록으로 제시하고 있다.

표 1. 형상 관련 기본지침

표 1에서 보는 바와 같이 우리는 CI 품목의 콘텍스트와 구성 내용을 설정했다. 이에 대한 다음과 같은 질문이 있을 수 있다. 어떠한 품목을 CI로 어떻게 명명할 수가 있는가? 바로 이 토픽이 다음 형상품목 선정방법에서 다루어진다.

9. 형상품목 선정
자체 개발된 주요 품목을 형상품목으로 설정한다고 앞서 제시했다. 만일 이러한 기준이 가장 중요한 판단 기준이라면, 형상품목은 다음과 같은 추가적인 고려사항을 생각해 보아야 한다. 이때에 형상품목 선정이 타당한지를 다음 기준으로 검토해 보아야 한다.

· 논리적인가
· 기술, 비용, 일정 추적을 통해 적절한 투명성을 제시하고 있는가
· 리스크 평가항목으로 사용될 수 있는 레벨에서 개발활동을 제시할 수 있는가

어느 품목을 자체적으로 개발하기 위해 단순한 의사결정을 넘어선 품목으로 선정하기 위한 특별 판단 기준을 설정하는 회사도 있다. 이러한 의사결정은 이 도메인에 연관된 프로그램 형상관리 책임자, 분야 특별 전문가와 함께 검토하여 선정해야 한다.

형상품목 선정은 가끔 회사마다, 또는 사업 도메인에 따라 다를 수 있다. 형상품목 선정 방법을 표준화하기 위하여 MIL-STD-483A(폐지)에서 다음과 같은 지침을 살펴볼 수 있다.

· 그 품목이 고도 위험 기준이나 안전에 관한 품목인가
· 사이즈, 모양, 중량(하드웨어)에 관한 미리 식별 가능한 품목인가
· 신규 개발 품목인가
· 신기술과 연계되어 있는가
· 다른 계약을 통해 개발된 하드웨어 또는 소프트웨어와 인터페이스가 있는 품목인가
· 형식, 맞춤 또는 기능과 연관하여 그 품목이 다른 개체에 의해 통제되고 있는 다른 형상품목과 인터페이스가 되어 있는가
· 수명주기 기간 중 정확한 형상과 변경현황을 알고 있는 요구사항인가

민성기 시스템체계공학원장 (sungkmin0@gmail.com)