오늘날 항공우주 분야에서는 어떤 혁신이 일어나고 있을까요? 다른 산업 분야와 같이 ‘디지털 전환’이 속도감 있게 추진 중입니다. 관련해 지멘스에서는 팟 캐스트
시리즈를 통해 최신 트렌드를 소개하고 있습니다. ‘Talking Aerospace Today’라는 이름의 팟 캐스트 시리즈 중 이번 에피소드는 MBSE(Model Based Systems Engineering)이 이끄는 생산성 혁신에 관한 이야기입니다
 
 
 
항공우주 업계는 기술 혁신의 압박 속에 있습니다. 전통적인 시스템 엔지니어링 방식은 한계를 드러내고 있습니다. 항공기의 복잡성은 나날이 높아지고 있고, 새로운 기능성을 부여한 전기전자 요소도 늘고 있습니다. 그러다 보니 항공기 한 대에는 수천 개의 시스템이 쓰이고, 구성 요소 간 수많은 상호작용이 일어나고 있습니다. 이런 기술적 변화를 수용하기 위해 비용을 늘릴 수는 없습니다. 이런 이유로 많은 기업이 전통적인 시스템 엔지니어링 방식을 바꾸는 것을 고려 중입니다.

많은 기업이 관심 있게 보는 접근법이 바로 MBSE입니다. MBSE는 시스템 엔지니어링을 디지털 중심으로 접근하는 방식입니다. MBSE는 오늘날 우주항공 업계가 직면한 복잡한 시스템과 프로세스 문제를 해결할 수 있는 새로운 수준의 통합과 효율을 제공합니다. 또한, MBSE를 활용하면 항공기 제조 관련 수많은 부품과 기술을 공급하는 공급망 참여 기업 간 협업과 OEM 제조사와 고객 간 소통도 원활해집니다.

MBSE를 인증 요구 사항으로 삼는 경우도 늘고 있습니다. FAA(Federal Aviation Agency), EASA(European Union Aviation Safety Agency)는 다른 규제 기관과 함께 OEM 및 파트너에게 더욱 체계적인 엔지니어링 접근 방식을 요구하고 있습니다. 실제로 SAE 가이드라인 중 ARP4754A 문서에는 민간 항공용 시스템 엔지니어링 표준이 정의되어 있습니다.

미국 국방부도 MBSE 필요성에 공감하고 있습니다. 미국 국방부는 효과적으로 OEM 기업에 요구 사항을 전달하고, 해당 요구가 충족되었는지 확인하는 프로세스 정립을 위한 방법을 MBSE에서 찾고 있습니다. 이처럼 MBSE는 복잡성이 높고 고도로 통합된 시스템을 인증하기 위한 수단인 동시에 항공기 제조 관련 이해관계자 간 협업을 개선하기 위해 널리 채택되고 있습니다.
 
 
항공우주와 국방 기업은 수십 년 동안 시스템 엔지니어링 프로세스를 적용해왔습니다. 이 방식이 디지털 시대를 맞아 MBSE로 전환하고 있고, 이에 따라 엔지니어링 프로세스가 문서 중심에서 디지털 모델 기반으로 바뀌고 있습니다. MBSE를 적용하면 제품 개발 과정과 요구 사항 반영 여부 확인 그리고 설계, 분석, 검증 활동 전반을 통합 측면에서 접근하고 관리할 수 있습니다.

MBSE 프로세스는 요구 사항 파악에서 시작합니다. 엔지니어링 팀은 고객에게 기본 구성과 요구 조건이 다른 비행 제어, 랜딩 기어, 전기 배선 등의 시스템에 대한 일련의 요구 사항을 고객에게 받습니다. 각 시스템은 고유한 요구가 있고, 이는 시스템을 구성하는 각 요소까지 적용되어야 합니다.
 
 
시스템부터 세부 요소까지 고객의 요구 사항은 투명하게 관리해야 합니다. 이를 위한 MBSE 프로세스 단계가 시스템 모델링입니다. 엔지니어링 팀은 고객의 요구 사항을 시스템 아키텍처 측면에서 기능으로 정의합니다. 이를 통해 실제 시스템이 어떻게 기능할지를 시각적으로 표현할 수 있습니다. 요구 사항이 반영되지 않았다면, 아키텍처 디자인 단계로 돌아가 다시 작업하면 됩니다. 이것이 바로 핵심입니다. 디지털 상에서 엔지니어링 작업이 이루어지다 보니 아키텍처 수준에서 손쉽게 수정할 수 있습니다.

모델링 프로세스의 핵심 중 하나로 시스템 안전을 꼽습니다. MBSE 방법론을 적용하면 구성 요소에 대한 요구 사항 정의뿐만 아니라 각 제품의 안전 요건 충족 여부도 확인할 수 있습니다. MBSE 프로세스의 마지막은 검증 단계입니다. 이 과정에서 제품이 인증 요구 사항을 충족하는지 평가하고 확인합니다. 요약하자면 MBSE 프로세스는 요구 사항 관리, 시스템 모델링, 요구 기준 만족 여부 검증의 과정입니다.
 
 
문서 기반 시스템 엔지니어링 프로세스는 여러모로 불편합니다. 가령 요구 사항 정보는 데이터베이스에 저장되어 있고, 시스템 모델링 결과는 마이크로소프트 Visio가 다른 도구로 확인해야 하고, 테스트 데이터는 Excel 문서에 잠겨 있다면? 이는 시스템 엔지니어링 프로세스가 매끄럽게 연계된 것이 아니라 각 단계가 단절되어 있음을 뜻합니다. 시스템과 데이터가 사일화되어 각각 떨어져 있기 때문에 생기는 단절입니다. 이런 경우 복잡한 시스템을 정의할 때 요구 사항 관리와 모델링에 어려움이 큽니다. 문서 중심 프로세스의 특성상 복잡한 시스템 요구 사항을 적용하기 쉽지 않고, 변경 내용 추적과 관리도 버겁습니다. 요구 사항이 복잡할수록, 변경이 잦을수록 문서 기반 프로세스의 비효율성이 커집니다.

Siemens의 MBSE 접근법은 엔지니어링, 제조, 공급망 및 프로그램 관리 활동을 매끄럽게 이어가는 데 필요한 모든 데이터를 스레드 방식으로 연결합니다. 이런 접근은 지금껏 없었던 것입니다. MBSE 프로세스의 각 단계는 디지털 스레드를 통해 모든 것이 연결됩니다. 전체 라이프 사이클 측면에서 고객의 요구 사항과 이를 반영한 아키텍처 구현과 수정 내용을 놓치지 않고 추적할 수 있습니다.

Siemens가 제공하는 포괄적인 디지털 스레드를 통해 기업은 제품의 전체 라이프 사이클 동안 모든 기술을 조율하고 관리할 수 있습니다. 항공우주 산업의 경우 제품 개발에 몇 년의 시간이 걸립니다. 이에 따라 OEM 기업은 이 기간 동안 시스템 엔지니어링에 대한 일정한 수준의 연속성을 유지해야 합니다. 항공우주 기업이라면 개념 설계부터 항공기가 제작을 마치고 운항을 준비할 때까지 모든 관련 데이터에 손쉽게 접근할 수 있기를 바랍니다. Siemens의 MBSE의 디지털 스레드는 유연하고 개방된 생태계를 기반으로 삼고 있습니다. 따라서 다양한 요구 사항과 여러 기업의 제공하는 시스템 모델링 도구를 MBSE 방법론으로 수용할 수 있습니다.
 
 
시스템 엔지니어링 프로세스의 무게 중심을 문서에서 디지털로 바꾸기 위해 MBSE를 적용한 기업은 제품 개발을 가속할 수 있습니다. 이들 기업은 경쟁사보다 더 민첩하게 움직입니다. Siemens MBSE의 디지털 스레드를 통해 항공우주 부문 기업은 고객 요구 사항과 이를 시스템으로 구현한 내용을 지속해 추적할 수 있고, 전체 라이프 사이클 전반에 걸쳐 관련 정보에 접근할 수 있습니다. 따라서 긴 시간이 소요되는 항공기 제조 기간 동안 시스템 엔지니어링의 연속성을 이어갈 수 있습니다. 이를 통해 기업이 얻을 수 있는 효과는 무엇일까요? 한 케이스를 예로 들면 제품 개발 기간을 20~30% 단축하였고, 이렇게 절감한 시간을 새로운 프로그램 개선을 위한 변경과 테스트를 반복하는 데 투자할 수 있었습니다. 전반적인 제품 개발을 가속하는 가운데 아낀 시간을 투자해 품질과 신뢰성까지 강화하는 효과를 거둔 것입니다.

Siemens MBSE의 디지털 스레드 접근 방식은 시스템 엔지니어링의 디지털 전환을 가속합니다. 이에 대한 더 자세한 내용은 백서를 통해 확인할 수 있습니다
 
 
참고로 항공우주 산업의 생산성 향상에 대한 팟 캐스트 시리즈는 총 5편이 진행됩니다. 다음으로는 ‘애자일 제품 개발(agile product development)을 통한 제품 디자인 가속에 대한 이야기’를 소개하겠습니다.