Simulink 모델 그래프 변환을 통한 직관적 분석 및 편집

초록

본 논문은 Simulink 모델을 객체지향 그래프 구조로 변환하여 기존 MATLAB API보다 직관적인 접근과 편집을 가능하게 하는 도구를 소개한다. 양방향 변환을 지원해 모델을 그래프 형태로 분석·변형한 뒤 다시 Simulink 형식으로 복원할 수 있다.

상세 분석

이 연구는 사이버 물리 시스템 설계에서 널리 사용되는 Simulink 모델의 구조적 복잡성을 그래프 이론의 강력한 도구들로 해소하고자 한다. 기존 MATLAB API는 모델 요소에 대한 직접적인 접근과 수정은 가능하지만, 전체 시스템의 토폴로지를 파악하거나 전역적인 최적화를 수행하기에는 제한적이다. 저자들은 이러한 한계를 극복하기 위해 모델을 노드와 엣지로 구성된 객체지향 클래스 계층으로 매핑한다. 각 Simulink 블록은 그래프의 노드 객체가 되고, 블록 간 연결선은 방향성 엣지 객체가 된다. 이러한 매핑은 클래스 내부에 블록 파라미터, 포트 정보, 서브시스템 계층 구조 등을 캡슐화함으로써, 사용자는 표준 객체 지향 프로그래밍 기법으로 모델을 탐색하고 수정할 수 있다. 특히, 그래프 탐색 알고리즘(DFS, BFS), 사이클 검출, 최단 경로 탐색, 클러스터링 등 기존에 검증된 알고리즘을 그대로 적용할 수 있어 모델 검증 및 품질 향상에 크게 기여한다. 도구는 양방향 변환을 지원한다는 점에서도 의미가 크다. 그래프 형태로 변형된 모델을 다시 Simulink 파일(.slx)로 복원함으로써, 기존 워크플로우와의 호환성을 유지한다. 산업 현장에서의 적용 사례를 통해, 대규모 모델의 자동 리팩터링, 중복 블록 제거, 설계 규칙 위반 자동 탐지 등이 실시간에 가깝게 수행될 수 있음을 입증한다. 또한, 객체지향 설계 덕분에 확장성이 높아 새로운 분석 모듈이나 변환 규칙을 플러그인 형태로 손쉽게 추가할 수 있다. 전체적으로 이 접근법은 모델 기반 설계의 생산성을 향상시키고, 오류 발생 가능성을 감소시키는 실용적인 해결책으로 평가된다.