항공우주 엔지니어링에서 MBSE가 사용되는 방‍법

항공우주 공학은 복잡하다고 ‍해도 과언이 아닙니다. 우주선을 대기권 너머로 보내고, 정밀한 궤도 조종을 지시하며, 다양한 분야의 팀을 조율하여 안전하게 돌아오도록 하려면 꽤나 정교한 기술 통합이 필요합니다. 이는 말 그대로 로켓 과학입니다. 항공우주 시스템의 성공에 필요한 조정 수준을 달성하기 위해 엔지니어는 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)에 의존합니다.

MBSE란?

MBSE는 문서가 아닌 설명 및 분석 모델링을 통해 정보, 피드백 및 요구 사항을 교환하는 복잡한 제품을 위한 시스템 엔지니어링 방법론입니다. 개념 설계 단계부터 제품 수명 주기 전체에 걸쳐 MBSE는 고위험 항공우주 임무가 원활하고 성공적으로 운영되는 데 필요한 ‍엔드투엔드 추적 가능성, ‍협업, 작업 관리 및 보고 기능을 제공합니다. MBSE는 시스템 아키텍처 모델과 기존 도메인 모델을 결합하여 시스템이 모든 수명 주기 단계에서 모든 요구 사항을 충족하도록 합니다.

항공우주 엔지니어는 종종 엄격한 예산과 시간 제약 하에서 미션 크리티컬 시스템을 개발해야 합니다. 항공우주와 같이 ‍미션과 성‍능이 중요하고 규제가 엄격한 산업에서는 MBSE‍를 통해 소프트웨어 코드와 하위 시스템이 프로그램, 예산 및 일정 목표를 수행하고 달성하는지 확인하는 데 필수적입니다.  

MBSE의 이점‍

MBSE를 ‍통해 엔지니어링 조직에서 설계하고 구축하는 제품의 복잡성 증가를 관리할 수 있습니다. 기존의 설계 관행은 비용 초과 및 ‍마감 기한 ‍누락으로 이어질 수 있지만, MBSE는 조직이 예산 범위 내에서 ‍제시간에 우수한 품질의 제품을 시장에 출시할 수 있도록 지원합니다.

모델 기반 시스템 엔지니어링은 모든 설계 선택이 수명 주기 전반에 걸쳐 시스템에 미치는 영향을 이해함으로써 다음을 수행할 수 있습니다.

• 출시 시간 단축: 시스템 설계가 요구 사항을 충족하‍고, 추가적인 최적화‍가 가능하며, 가장 효율적으로 최신 기능을 제공‍할 수 있도록 보장합니다.
• 위험 감소: 비용 및 일정 초과를 방지하고 실제 성능을 ‍파악하기 위해 설계 프로세스 초기에 결함을 감지하고 수정합니다.
• 복잡성 관리: 엔지니어가 비전의 세부 사항을 모든 기술 이해 관계자와 공유하고 모든 요구 사항이 충족되는지 확인할 수 있습니다.
• 협업 개선: 비용과 위험을 줄이고 설계 및 운영 효율성을 높이기 위해 모든 이해관계자 간에 공유된 비전의 커뮤니케이션을 촉진합니다.
• 안전 보장: 소프트웨어 코드와 하위 시스템이 ‍제대로 작업을 수행하고 있는지 확인합니다. MBSE는 표준을 핵심 프로세스에 완전히 통합합니다.

모델 기반 시스템 엔지니어링 예‍시

미 국방부(DoD)는 MBSE의 이점을 인식하고 주요 무기 프로그램에 MBSE 사용을 의무화하고 있습니다. 예를 들어, 미 공군(USAF)은 계약업체에게 500억 달러 이상의 GBSD(Ground Based Strategic Defense) 프로그램에서 MBSE를 활용하도록 요구했습니다. 복잡하고 기술적으로 위험한 우주선과 임무를 설계하는 조직인 NASA 제트 추진 연구소(JPL)도 MBSE‍를 ‍선도적으로 ‍채택하고 ‍있습니다.

Lockheed Martin Space, 우주선의 임무 궤적을 시뮬레이션‍합니다.

OSIRIS-REx 임무를 준비하려면 수개월의 테스트, 모델링 및 분석이 필요했습니다. 소행성 베뉴(Bennu) 표면에 우주선을 착륙시키고 샘플을 수집하여 지구로 안전하게 ‍귀환하는 목표를 달성하기 위해 NASA는 LMS(Lockheed Martin Space)와 계약을 맺고 전체 임무에 걸쳐 복잡한 작업을 통합했습니다.

이 백서에서 LMS가 어떻게 모델 기반 시스템 엔지니어링 아키텍처를 개발하여 여러 변수 및 이벤트에 대한 일주일‍ 동안의 작전을 ‍순서대로 수행했는지 ‍알아보세요.

Northrop Grumman, 다분야 위상 배열 안테나 개발

Northrop Grumman은 주로 정부 고객을 위한 기술 솔루션을 제공하는 미국의 항공우주 및 방위 계약업체로서, 무선 통신, 레이더 및 전자 전쟁에 사용되는 위상 배열 안테나 센서 시스템의 성능 및 비용 제약을 해결하기 위해 국방부로부터 임무를 받았습니다.

MBSE가 어떻게 Northrop Grumman이 복잡한 위상 배열 안테나 시스템을 설계하고, 품질을 개선하고, 설계 시간을 단축하고, 비용을 줄이는 데 도움이 되었는지 알아보십시오.

분야 모델을 연결하는 공유 시스템

MBSE는 비용을 관리하면서 고위험 환경에서 작동해야 하는 시스템을 설계하‍기 때문에 항공우주 분야의 디지털 혁신 이니셔티브에서 중요한 역할을 합니다. 시스템 설계가 개념에서 프로토타입으로 진행되면서 시스템이 복잡해지고 더 많은 데이터가 생성되며 MBSE가 더 중요해집니다.

Ansys MBSE 솔루션은 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 시뮬레이션을 시스템 아키텍처 모델에 연결하여 엔지니어가 잠재적인 문제를 조기에 식별하고 시스템이 설계된 대로 작동하‍는지 확인할 수 있도록 합니다. 조직에서는 ModelCenter, Systems Tool Kit (STK), SCADE, medini analyze, optiSLang과 같은 Ansys 제품을 사용하여 MBSE 프로세스를 구현하고 최적화되고 안전한 하드웨어 및 소프트웨어 시스템과 임무를 설계할 수 있습니다.

MBSE가 어떻게 Northrop Grumman이 복잡한 위상 배열 안테나 시스템을 설계하고, 품질을 개선하고, 설계 시간을 단축하고, 비용을 줄이는 데 도움이 되었는지 이 온디맨드 웨비나에서 알아보십시오. 위상 배열 안테나 시스템의 설계 및 최적화에 대한 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE) 접근 방식