Abstract
System design errors are more likely to occur in modern systems because of their steadily increasing size and complexity. Failures due to system design errors can cause safety-related accidents in the system, resulting in extensive damage to people and property. Therefore, international standards organizations, such as the U.S. Department of Defense and the International Electrotechnical Commission, have established international safety standards to ensure system safety, and recommend that system design and safety activities should be integrated. Recently, the safety of a system has been verified by modeling through a model-based system design. On the other hand, system design and safety activities have not been integrated because the model for system design and the failure model for safety analysis and verification were developed using different modeling language platforms. Furthermore, studies using UML or SysML-based failure models for deriving safety requirements have shown that these models have limited applicability to safety analysis and verification. To solve this problem, it is essential to extend the existing methods for failure model implementation. First, an improved SysML-based failure model capable of integrating system design and safety verification activities should be produced. Next, this model should help verify whether the safety requirements derived via the failure model are reflected properly in the system design. Therefore, this paper presents the concept and method of developing a SysML-based failure model for an automotive system. In addition, the failure model was simulated to verify the safety of the automotive system. The results show that the improved SysML-based failure model can support the integration of system design and safety verification activities.
현대의 시스템은 지속적으로 대형화, 복잡화되어 왔기 때문에 시스템의 오류 발생 가능성이 커졌다. 시스템의 고장은 안전 사고를 발생시키고, 인명과 재산상의 막대한 피해를 줄 수 있다. 이러한 이유로 미 국방성과 IEC 등의 국제표준기구에서는 시스템의 안전성을 확보하기 위한 안전 관련 국제표준을 제정하였고, 시스템 설계와 안전 활동이 통합적으로 수행되어야 함을 권고하였다. 이에 따라 최근의 연구들은 모델기반 시스템 설계를 진행함과 동시에 모델을 활용하여 시스템의 안전성 검증을 수행하였다. 하지만 시스템 설계를 위한 모델과 안전성 분석 및 검증을 위한 고장모델을 서로 다른 모델링 언어를 기반으로 생성하였기 때문에 시스템 설계와 안전 활동이 통합적으로 수행되지 못하였다. 또한, UML 또는 SysML 기반으로 고장모델을 활용하여 안전 요구사항을 도출한 연구들은 안전 분석 및 검증에 고장모델이 제한적으로 활용되었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 기존의 고장모델 활용법을 확장 시킬 필요가 있다. 우선 시스템 설계와 안전성 검증 활동을 통합적으로 수행할 수 있는 개선된 SysML 기반의 고장모델을 생성해야 한다. 다음으로 이 고장모델을 활용하여 도출된 안전요구사항이 시스템 설계에 제대로 반영되었는지 검증할 수 있어야 한다. 따라서 본 논문에서는 개선된 SysML 기반 고장모델의 개념과 생성 절차를 제시하였고, 자동차 시스템에 대한 고장모델을 생성하였다. 또한, 자동차 시스템의 안전성을 검증하기 위해서 고장모델의 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 통해서 개선된 SysML 기반 고장모델을 활용하여 시스템 설계와 안전성 검증 활동을 수행할 수 있음을 보였다.
