제품 중심 다중스케일 모델링을 통한 기업 정보시스템 엔지니어링

초록

본 논문은 라인(Lorraine) 지역의 AIPL(Atelier Inter‑établissements de Productique Lorrain)에서 진행한 “eLearning in eProduction” 프로젝트를 사례로, 전통적인 CIM(Computer Integrated Manufacturing) 개념을 폐기하고 제품 중심의 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE) 접근법을 제시한다. 다중 스케일·다중 관점을 활용해 이질적이고 자율적인 분산 정보 시스템을 설계·관리하는 방법을 연구하고, 재귀적 시스템·모델 구조를 통해 확장성과 협업성을 확보한다.

상세 분석

이 연구는 기존 CIM이 추구하던 전사적 통합을 현실적인 산업 환경에서 구현하기 어려운 점을 지적한다. 특히, 현대 제조·서비스 기업은 다수의 파트너와 일시적인 협업 관계를 맺으며, 물리적·디지털 자산이 지속적으로 변동한다. 이러한 상황에서 고정된 중앙집중식 아키텍처는 유연성을 저해하고, 시스템 간 인터페이스 표준화와 데이터 교환 비용을 급증시킨다. 논문은 이를 해결하기 위해 ‘제품 중심’이라는 새로운 관점을 도입한다. 제품은 단순히 물리적 산출물이 아니라, 설계·제조·운영·교육 등 전 과정에 걸친 정보와 기능을 포괄하는 ‘멀티스케일 엔터티’로 정의된다. 따라서 제품을 중심으로 시스템을 모델링하면, 각 스케일(부품, 서브시스템, 전체 라인)과 각 관점(기능, 데이터, 행위, 조직)이 자연스럽게 연결된다.

MBSE 방법론은 크게 네 단계로 구성된다. 첫째, 요구사항을 제품 중심의 ‘가치 사슬’로 재구성하고, 이를 계층적 목표와 연결한다. 둘째, 재귀적 시스템 구조를 도입해 하위 시스템을 독립적인 모델 단위로 캡슐화한다. 이때 각 단위는 자체적인 인터페이스와 데이터 모델을 보유하지만, 상위 시스템과는 표준화된 메타모델을 통해 연결된다. 셋째, 다중 관점(Multi‑View) 모델링을 적용해 기능 모델, 데이터 흐름, 행위 시나리오, 조직 구조 등을 동시에 기술한다. 넷째, 이러한 모델들을 자동화된 툴 체인에 연동해 시뮬레이션·검증·코드 생성까지 이어지도록 한다. 특히, 재귀적 모델링은 시스템 확장 시 기존 모델을 재사용하고, 새로운 파트너가 참여할 때 최소한의 인터페이스 정의만으로 통합이 가능하도록 설계한다.

논문은 CRAN(Research Centre for Automatic Control)에서 수행된 연구 결과를 바탕으로, AIPL의 “eLearning in eProduction” 프로젝트에 적용하였다. 이 프로젝트는 교육용 콘텐츠와 실제 생산 라인 데이터를 연동해 가상·실제 생산 환경을 동시에 학습할 수 있게 하는 것이 목표다. 제품 중심 모델링을 통해 교육 모듈, 생산 설비, 물류 시스템, 학습 관리 시스템(LMS) 등을 각각 독립적인 서브시스템으로 정의하고, 공통 메타모델을 통해 데이터 교환과 작업 흐름을 조정하였다. 결과적으로, 파트너 기관이 추가될 때마다 새로운 서브시스템을 모델에 삽입하고, 기존 시스템과의 인터페이스만 정의하면 되므로, 시스템 통합 비용이 크게 감소하고, 확장성이 크게 향상되었다. 또한, 모델 기반 검증을 통해 교육 시나리오와 실제 생산 시나리오 간의 일관성을 자동으로 확인할 수 있었다.

이러한 접근법은 전통적인 CIM이 갖는 ‘단일 통합’ 패러다임을 탈피하고, 제품을 중심으로 하는 ‘분산·재귀적’ 시스템 설계라는 새로운 패러다임을 제시한다. 특히, 다중 스케일·다중 관점 모델링은 복잡한 산업 협업 환경에서 요구되는 유연성, 확장성, 재사용성을 동시에 만족시킨다. 향후 연구에서는 메타모델 표준화, 자동화된 인터페이스 매핑, 그리고 실시간 데이터 연동을 위한 사이버‑물리 시스템(CPS) 통합 방안을 탐구할 필요가 있다.