Your browser does not support JavaScript!

모델 기반 개발로 미래 혁신을 견인하다

일반 리포트 2024년 11월 03일
goover

목차

  1. 요약
  2. MBD의 개념 및 중요성
  3. MBD의 장점
  4. MBD 도입 시 도전 과제
  5. MBD 주요 사례
  6. MBD 관련 표준 및 규정
  7. 모델 기반 개발(MBD) 현황
  8. 결론

1. 요약

  • 리포트는 모델 기반 개발(MBD)의 현재 상태와 주요 표준을 분석하여, 무엇이 MBD를 시스템 설계와 소프트웨어 개발에 있어 필수적인 접근 방식으로 만드는지 설명합니다. MBD는 시스템 아키텍처부터 오류 검증까지의 과정을 효율적으로 통합하여 설계 품질을 향상시키고, 시간 및 비용 절감을 가능하게 합니다. 자동차, 항공우주, 의료기기와 같은 다양한 분야에서 MBD는 이미 도입되어 긍정적인 결과를 보여주고 있으며, ASPICE와 ISO 26262 같은 표준들은 MBD의 성공적인 실행을 지원합니다. 반면, 조직 문화 변화 및 기술적 전문성 확보는 MBD 도입 시 발생할 수 있는 주요 도전 과제입니다. 이 리포트는 MBD의 향후 발전 가능성을 제시하며, 디지털 기술과의 결합을 통해 더욱 확장될 가능성을 강조합니다.

2. MBD의 개념 및 중요성

  • 2-1. 모델 기반 개발(MBD) 개요

  • 모델 기반 개발(MBD)은 시스템 엔지니어링과 소프트웨어 개발의 프로세스를 통합하여 설계 및 검증의 효과성을 높이는 접근 방식입니다. MBD는 시스템 아키텍처 구축 단계부터 시스템 엔지니어가 요구사항을 담아 디자인 엔지니어에게 전달함으로써, 과거의 문서 전달 과정에서 발생할 수 있는 해석상 오류를 줄이는 장점을 가지고 있습니다. 또한, MBD는 모델 생성 과정에서 시뮬레이션을 통해 많은 오류를 초기 단계에서 검증할 수 있어, 개발 초기에 모델 완성도를 높이고 시간과 비용을 절약할 수 있도록 돕습니다.

  • 2-2. MBD의 필요성 및 장점

  • MBD는 여러 가지 장점을 제공하여 소프트웨어 품질을 높이는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 예를 들어, MBD는 모델을 통해 자동 생성된 코드를 제공할 수 있습니다. 이 자동 생성된 코드는 개발자 역량에 따라 다르게 생성되지만, 시뮬링크와 같은 툴을 활용하면 일관된 코드 품질을 유지할 수 있습니다. 그 결과, MBD는 소프트웨어 품질 향상에 기여하며, 특히 C코드, C++코드, PLC코드 등 다양한 형식의 코드를 생성할 수 있는 장점을 제공합니다. 또한, MBD는 시스템 엔지니어, 디자인 엔지니어 및 소프트웨어 엔지니어 간의 추적성을 보장하여 각 단계에서 수정 사항이 발생할 경우 빠르고 효과적으로 대응할 수 있게 합니다.

  • 2-3. MBD의 적용 분야

  • MBD는 자동차, 항공우주 및 의료기기 등 다양한 분야에서 적용되고 있습니다. 현대자동차는 MBD를 통해 기능 안전과 A-SPICE 인증을 준수하며, 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)을 채택하여 개발 효율성을 높이고 있습니다. 또한, 글로벌 모빌리티 기업 콘티넨탈은 MBD를 활용하여 사전 검증 프로세스를 자동화함으로써 전체 프로세스 속도를 두 배로 증가시켰습니다. 메르세데스-벤츠는 MBD의 활용을 통해 소프트웨어 개발 속도를 6배 향상시키는 성과를 거두었습니다. 이러한 사례들은 MBD가 현대의 복잡한 시스템 설계와 개발에 있어 필수적인 요소임을 보여줍니다.

3. MBD의 장점

  • 3-1. 조기 검증 및 오류 발견

  • 모델 기반 개발(MBD)은 설계 초기 단계에서부터 가능한 오류를 사전 검증하고 발견하는 데 중요한 역할을 합니다. 매스웍스에 따르면, MBD는 실제 제품을 제작하기 전에 컴퓨터 모델을 통해 테스트하고 검증할 수 있도록 하여, 실시간으로 문제를 확인하고 수정할 수 있는 장점을 제공합니다.

  • 3-2. 효율적인 협업

  • MBD는 여러 분야의 엔지니어들이 동일한 플랫폼에서 협업할 수 있도록 지원합니다. 아룬 멀퍼 매스웍스 인더스트리 디렉터는 MBD가 디지털 엔지니어링의 핵심 요소로, 여러 전문가들이 통합된 환경에서 협업할 수 있게 만든다고 언급했습니다. 이를 통해 팀 간의 커뮤니케이션이 원활해지고 작업 효율성이 향상됩니다.

  • 3-3. 자동 코드 생성

  • MBD의 가장 큰 장점 중 하나는 설계 모델을 바탕으로 소프트웨어 코드를 자동으로 생성할 수 있다는 점입니다. 매스웍스에서는 모델이 충분히 검증되면, 이를 통해 실행 가능한 소프트웨어 코드가 생성되며, 이 코드는 실제 하드웨어에서도 검증된 결과를 보입니다. 이렇게 생성된 코드는 시스템 통합 및 최적화에 큰 도움을 줍니다.

  • 3-4. 시간과 비용 절감

  • MBD는 시스템 복잡성을 줄이고 통합된 플랫폼에서 개발을 가능하게 함으로써 시간과 비용을 절감할 수 있게 합니다. 디지털 엔지니어링의 변화는 효율성 개선과 비용 절감, 안정성 증대를 목표로 한다고 멀퍼 디렉터는 강조하였습니다. 이는 특히 복잡한 시스템 개발 시 비용 효율적입니다.

  • 3-5. 우수한 품질 및 안전성 확보

  • MBD는 설계와 개발 과정에서 품질과 안전성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, BIM(빌딩 정보 모델링) 시장에서도 모델링 작업을 통해 품질을 유지하면서 설계를 개선할 수 있습니다. MBD의 도입을 통해 시스템 설계 전체의 질적인 수준을 높일 수 있습니다.

4. MBD 도입 시 도전 과제

  • 4-1. 조직 문화의 변화

  • MBD를 도입하기 위해서는 기존의 조직 문화에 대한 변화가 필요합니다. 이는 기존의 업무 방식과 프로세스에서 벗어나 새로운 모델 기반 접근법을 수용하는 것을 포함합니다. 조직 구성원들이 이러한 변화를 수용하고 적극적으로 참여할 수 있도록 하는 데에는 시간이 필요합니다.

  • 4-2. 기술적 전문성 요구

  • MBD의 효과적인 도입을 위해서는 고도의 기술적 전문성이 요구됩니다. 특히, 모델링 도구 및 프로세스에 대한 이해가 필요하며, 이를 위해 직원들에게 교육과 훈련이 필요합니다. 기술적 전문성이 부족할 경우, MBD의 이점을 제대로 누리지 못할 수 있습니다.

  • 4-3. 데이터 관리와 통합

  • MBD는 다양한 데이터 소스를 통합하여 활용하는 접근 방식입니다. 이 과정에서 데이터의 관리와 품질이 매우 중요합니다. 올바른 데이터가 없으면 MBD의 효과가 감소할 수 있으며, 데이터의 통합이 실패할 경우 시스템 전체의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.

  • 4-4. 초기 투자 비용

  • MBD 도입 초기에는 상당한 비용이 발생할 수 있습니다. 새로운 소프트웨어 도구, 교육 프로그램 및 인프라 구축 등의 비용이 포함됩니다. 이러한 초기 투자 비용이 조직의 결정에 중요한 변수로 작용할 수 있습니다.

  • 4-5. 변화하는 요구 사항 관리

  • MBD를 통해 시스템 설계를 진행할 때, 외부 환경이나 고객의 요구사항이 변화할 수 있습니다. 이러한 변화에 효율적으로 대응하지 않으면 시스템의 효율성과 품질 저하를 초래할 수 있습니다. 따라서 요구사항 변화를 적시에 반영할 수 있는 유연한 시스템을 구축하는 것이 필요합니다.

5. MBD 주요 사례

  • 5-1. 자동차 산업 사례

  • 자동차 산업에서 모델 기반 개발(MBD)의 활용은 설계와 생산성 향상에 크게 기여하고 있습니다. 특히, 자율주행 기술 개발에서는 MBD를 통해 다양한 시스템과 소프트웨어의 복잡한 통합을 지원하며, 해석 및 시뮬레이션을 통해 설계 단계에서 발생할 수 있는 오류를 사전에 발견하여 안전성을 높이는 데 매우 유용합니다.

  • 5-2. 항공우주 분야의 MBD 적용

  • 항공우주 분야에서도 MBD는 복잡한 시스템의 설계와 검증에 필수적인 요소로 자리잡고 있습니다. 다양한 시스템들이 상호작용하는 항공기나 우주선의 설계에서 MBD의 활용은 시간과 비용을 절감하고 품질을 향상시키는 데 크게 기여하고 있습니다.

  • 5-3. 의료 기기 개발 사례

  • 의료 기기 개발에서도 MBD는 중요한 역할을 하고 있습니다. 모델 중심 설계를 통해 요구 사항을 명확히 하고, 설계 과정을 자동화하여 안전하고 신뢰할 수 있는 제품 개발이 가능하게 합니다. 이러한 접근은 개발 주기를 단축시키고 코스트를 절감하는 데 효과적입니다.

  • 5-4. 스마트 시티와 MBD

  • 스마트 시티 프로젝트에서 MBD는 도시 인프라의 설계와 관리에 혁신적인 변화를 가져오고 있습니다. 복잡한 시스템들이 유기적으로 작동하도록 설계하여, 데이터 기반의 의사결정과 신속한 문제가 해결을 지원합니다.

  • 5-5. 로봇 공학에서의 MBD

  • 로봇 공학 분야에서도 MBD의 도입이 증가하고 있습니다. 로봇의 설계 및 제어 시스템에서 MBD는 모델링을 통해 로봇의 동작을 최적화하고, 개발자와 엔지니어 간의 의사소통을 강화하여 효율성을 극대화하고 있습니다.

6. MBD 관련 표준 및 규정

  • 6-1. ASPICE(Automotive SPICE)

  • ASPICE(Automotive SPICE)는 자동차 산업에서 소프트웨어 개발 및 프로세스 개선을 위한 국제 표준입니다. 이 표준은 프로세스 평가 및 개선을 통해 소프트웨어 품질을 증대시키기 위한 프레임워크를 제공합니다. ASPICE는 시스템 및 소프트웨어 개발 프로세스의 성숙도를 평가하여, 개발 팀이 품질 관리 및 프로세스 최적화를 위한 방향성을 제시합니다.

  • 6-2. ISO 26262

  • ISO 26262는 자동차 전자 및 소프트웨어 안전성을 보장하기 위한 국제 표준입니다. 이 표준은 자동차 안전 관련 시스템의 생명 주기 전반에 걸쳐 안전성을 고려한 설계와 개발을 요구하며, 안전 목표를 설정하고 이를 충족하기 위한 요구 사항을 정의합니다. ISO 26262는 차량 안전을 향상시키기 위해 설계 프로세스에서부터 검증 단계까지 포괄적인 가이드라인을 제공합니다.

  • 6-3. 디지털 트윈과 MBD의 통합

  • 디지털 트윈은 물리적 객체의 디지털 복제본으로, 시스템의 실시간 모니터링 및 분석을 가능하게 합니다. MBD와의 통합을 통해 설계 단계에서부터 시뮬레이션을 활용하여 제품의 성능을 예측하고 최적화할 수 있습니다. 이는 설계 오류를 사전에 발견하고 수정할 수 있는 기회를 제공하며, 전체 제품 개발 사이클의 효율성을 향상시킵니다.

  • 6-4. BIM(Building Information Modeling) 표준

  • BIM(Building Information Modeling) 표준은 건축 및 건설 산업에서 건물 설계, 건설, 운영을 통합적으로 관리하기 위한 모델 기반 접근 방식을 제안합니다. 이 표준은 건물의 3D 모델링 정보를 기반으로 하여 모든 관련 데이터를 통합 관리하며, 설계 과정에서의 협업 및 의사소통을 증진시킵니다.

  • 6-5. 데이터 및 파일 형식 표준화

  • MBD의 효율성을 극대화하기 위해서는 데이터 및 파일 형식의 표준화가 필수적입니다. 이는 서로 다른 시스템 간의 데이터 일관성을 유지하고, 정보의 교환 및 재사용을 용이하게 함으로써 전반적인 개발 프로세스를 개선합니다. 표준화된 파일 형식은 다양한 도구와 플랫폼에서 상호 운용성을 촉진하는 데 기여합니다.

7. 모델 기반 개발(MBD) 현황

  • 7-1. MBD의 효과와 적용 사례

  • 모델 기반 개발(MBD)은 복잡한 시스템 설계에서 효율성을 극대화하고 품질을 관리하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. MBD의 적용은 자동차, 항공우주, 의료기기 등 다양한 분야에서 이루어지고 있으며, MBD를 활용한 설계는 품질과 생산성을 동시에 향상시킬 수 있는 충분한 근거를 제공합니다. 예를 들어, STL 3D 모델링 데이터의 표준화 가이드라인을 통해 시간적 및 금전적 손해를 최소화할 수 있는 방법이 제안되었습니다. 이는 허용오차의 정확한 설정이 필요하며, 패싯의 수가 많을 수 있는 설계를 위한 초기 설정값 조정의 중요성을 강조합니다. 이러한 이유로 총 여섯 가지 체크포인트가 있어 STL 포맷의 3D 모델 변환 시 오류 방지를 위한 가이드라인으로 활용될 수 있습니다. 또한, BIM(Building Information Modeling)과 같은 최신 기술에 대한 적용이 이루어지고 있으며, BIM의 효과로는 3차원 시각화를 통한 품질 향상과 설계 도서 자동화 등이 있습니다. 그러나 BIM 도입 시에는 기존의 2D 설계 방식에서의 근본적인 변화가 필요하며, 이에 따른 시행착오가 요구됩니다.

  • 7-2. MBD의 도전 과제

  • MBD의 성공적인 도입을 위해서는 여러 도전 과제가 있습니다. 조직 문화의 변화가 필요하며, 기술적 전문성 확보도 필수적입니다. 데이터 관리 및 통합의 복잡성 또한 MBD의 도전 과제를 나타냅니다. 특히, BIM 시스템 도입과 같은 기술적 요소는 여러 기업, 개인의 협력이 필요하며, 기존의 업무 프로세스와 표준 전환 과정에서의 장애물이 존재합니다. 현재 건설산업에서도 BIM 기술은 주로 대형사들 위주로 도입되고 있으며, 다양한 전문 분야에서의 동참이 필요한 상황입니다.

  • 7-3. 관련 표준의 중요성

  • MBD의 효과를 극대화하기 위해서는 ASPICE와 ISO 26262와 같은 관련 표준의 준수가 필수적입니다. 이러한 표준은 MBD의 실행과 품질 보증 과정에 있어서 큰 역할을 하며, 다양한 산업 분야에서 경쟁력을 확보하는 데 기여하고 있습니다. 빌딩스마트협회 등 관련 기관들은 BIM의 국제표준 개발을 담당하고 있으며, 이를 통해 국내 건설 실무 분야의 기술, 제도, 정책을 지원하고 있습니다. MBD 및 BIM의 확산은 앞으로도 계속 이루어질 것이며, 각종 표준의制定과 이에 따른 검토 과정을 통해 보다 나은 품질의 응용 기술이 확보될 것입니다.

결론

  • 모델 기반 개발(MBD)은 자동차, 항공우주, 의료기기 등에서 이미 중요한 설계 도구로 자리잡았습니다. 이를 통해 시스템 설계에서의 오류를 조기에 발견하여 품질과 효율성을 높이고, 비용을 절감하는 데 기여하고 있습니다. 그러나 MBD의 성공적 활용을 위해서는 조직 문화 변화 및 기술적 전문성 확보라는 도전 과제를 극복해야 하며, 데이터 관리 복잡성도 주요 이슈로 부각됩니다. ASPICE와 ISO 26262 같은 표준의 준수는 MBD의 효과를 극대화하는 중요한 요소로 작용하며, 이는 전반적인 시스템 품질을 향상시킬 수 있습니다. 앞으로 MBD는 AI, 클라우드 컴퓨팅, 디지털 트윈 기술 등과 통합되어 더욱 혁신적으로 발전할 가능성이 크며, 다양한 산업에서의 활용이 증가할 것입니다. MBD의 실질적 적용은 지속적으로 이어질 것이며, 이는 시스템 설계의 패러다임을 더욱 진화시킬 전망입니다.

용어집

  • 모델 기반 개발(MBD) [개념]: 모델 기반 개발(MBD)은 시스템 설계 및 소프트웨어 개발 과정에서 모델을 중심으로 작업하는 접근 방식입니다. MBD는 복잡한 시스템을 효과적으로 관리하고 품질을 향상시키기 위해 다양한 산업 분야에서 활용되고 있으며, 특히 자동차 및 항공우주 산업에서 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다.

출처 문서