Improvement of Basic Design Process for Submarines by Integration of SE-Based Technical Review and Requirements Management Process

SE 기반 기술검토 및 요구사항 관리 프로세스의 통합을 통한 잠수함 기본설계 프로세스의 개선

Abstract

Military vessels are complex weapon systems consisting of various integrated onboard equipment. Since their acquisition of military equipment takes a long period of time and a prototype ship is deployed and tested, vessel development has relied on its proprietary process. However, due to the growing complexity of onboard equipment technology, application of systems engineering (SE) process has become indispensable. Nonetheless, an effective design process complementing the existing design with the SE has not yet been developed. As such, we have studied an improved basic design process for submarines based on SE. To do so, we analyzed the processes for the basic design, technical review, and requirement management. Included reviews and requirements are SRR, SFR and PDR, and SSRS, SSS, and SSDD. By combining the results in the SE framework, we built an improved basic design process that can be applied in parallel with the SE-based technical review and requirement management. To assess the process, we applied our proposed model to the submarine development undergoing the basic design phase. It is possible to effectively manage the requirements, design artifacts and improve traceability, and also utilize them as test and evaluation materials. The SE-based basic design process is expected to be useful in other kinds of vessel design.

함정은 다양한 탑재장비들과 함정 플랫폼이 통합되어 성능을 발휘해야 하는 복합 무기체계이면서, 장기간의 획득기간이 소요되고 시제품이 바로 전력화 되어야 하는 특징으로 인해 독자적인 개발프로세스를 적용해 왔다. 그러나 최근 기술의 발전과 탑재장비의 복잡화에 따라 함정 획득 분야에도 시스템공학(SE) 절차의 적용이 필수불가결하게 되었다. 그럼에도 불구하고 함정 설계에서 아직까지 SE 절차는 기존의 절차와 융합되지 못하고 별도의 체계로 관리되고 있는데, SE 절차를 반영한 실질적인 통합 프로세스가 아직 정립되어 있지 않기 때문이다. 다양한 함정에 대해 SE 절차의 적용 및 설계 방법 개선 연구가 수행되었으나 통합 측면에서 성과는 부족하였다. 따라서 함정을 설계할 때 적용할 수 있는 SE 기반 통합 프로세스 연구가 필요하다. 본 논문에서는 기존 기본설계 프로세스와 SE 기반 프로세스의 통합을 통해 잠수함 기본설계 프로세스를 정립하였다. 이를 위해 함정 기본설계와 병행하여 SE 기반의 기술검토인 체계요구조건검토(SRR), 체계기능검토(SFR), 기본설계검토(PDR)을 수행하는 방법론을 제시하였다. 그리고 체계요구사항명세서(SSRS), 체계/부체계규격서(SSS), 체계/부체계설계기술서(SSDD) 등의 요구사항 문서들의 생성 및 관리를 위한 효율적인 프로세스를 연구하였다. 이러한 2가지의 프로세스를 통합하여 개선된 SE 기반 기본설계 프로세스를 구축하였다. 구축된 프로세스의 적용성을 평가하기 위하여 현재 기본설계를 진행중인 잠수함에 적용한 결과를 제시하였다. 이를 통해 잠수함의 효과적인 요구사항 관리, 산출물 작성 및 설계반영이 가능하였고, 요구사항과 추적성을 가진 각각의 산출물은 기본설계 시험평가 자료로도 즉각적으로 활용이 가능함을 확인하였다. 잠수함 이외에도 건조중인 다양한 함정 설계에서도 본 연구의 SE 기반 함정 기본설계 프로세스의 유용성이 기대된다.

Fig. 1. Ship acquisition Process[5]

Fig. 2. Example of Typical Requirement Traceability Flow[11]

Fig. 3. Engineer Requirements Process[12]

Fig. 4. Improvement process of basic design and SE

Fig. 5. SWBS of The Submarine

Table 1. Technical Review Output[9]

Table 2. Technical Review Output For Ship Design

Table 3. Requirement Traceability Management

Table 4. SSRS(System Subsystem Requirements Specification)

Table 5. SSS(System Subsystem Specification)

Table 6. SSDD(System Subsystem Design Description)

Table 7. Requirements Tracking Table

Table 8. Survey result of technical review