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시스템 공학

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목차

1. 개요

시스템 공학은 시스템의 설계, 제작, 운영에 대한 접근 방식이자 학문으로, 1940년대 벨 연구소에서 시작되었다. 고객 요구 사항 분석, 문서화, 설계 통합 및 시스템 검증을 포함하는 전체론적이고 학제 간의 특징을 가지며, 시스템 사고를 통해 모든 시스템에 적용될 수 있다. 시스템 공학은 제품 시스템, 엔터프라이즈 시스템, 서비스 시스템 엔지니어링의 세 가지 유형으로 정의되며, 모델링 및 시뮬레이션을 활용하여 시스템의 효율성, 성능, 기술적 속성 및 비용을 추정한다. 관련 분야로는 인지 시스템 공학, 제어 공학, 소프트웨어 공학 등이 있으며, 한국 및 일본의 여러 대학에서 관련 학과를 운영하고 있다.

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    물류는 고객의 요구를 충족시키기 위해 재화, 서비스 및 관련 정보를 발생 지점에서 소비 지점까지 계획, 실행, 통제하는 과정이며, 전자상거래 발달과 함께 전자 물류의 중요성이 커지고 물류 자동화 및 시스템, 교육 기관들이 발전하고 있다.
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시스템 공학

2. 역사

기업 제품 개발 프로세스를 위한 QFD 품질의 집


'시스템 공학'이라는 용어는 1940년대 벨 연구소(Bell Telephone Laboratories)에서 처음 사용된 것으로 알려져 있다.[1] 시스템 공학이라는 분야는 제2차 세계 대전 무렵에 확립되었지만, 그 뿌리는 전화 시스템 개발 연구까지 거슬러 올라간다.

복잡한 엔지니어링 프로젝트, 특히 미국 군을 위한 시스템 개발 과정에서 개별 부품 특성의 합만으로는 전체 시스템의 동작을 예측하고 제어하기 어렵다는 문제가 부각되었다.[2][3] 이에 따라 전체 시스템의 특성을 종합적으로 파악하고 관리해야 할 필요성이 커졌고, 이는 시스템 공학 발전의 중요한 동기가 되었다. 기존 방식으로는 증가하는 시스템의 복잡성과 요구사항을 충족하기 어려워졌고, 이에 복잡성 자체를 다루는 새로운 방법론들이 개발되기 시작했다.[4]

이러한 배경 속에서 시스템 공학은 지속적으로 발전했으며, 새로운 방법론과 모델링 기법들이 등장했다. 이러한 기법들은 복잡한 엔지니어링 시스템의 설계 및 개발 과정을 더 효과적으로 관리하고 통제하는 데 기여했다. 이 시기에 개발된 대표적인 도구들로는 범용 시스템 언어(USL), UML, 품질 기능 전개(QFD), IDEF 등이 있다.

1990년, 시스템 공학 분야의 전문가들이 모여 '시스템 공학 국가 협의회'(NCOSE, National Council on Systems Engineering)를 설립하였다. NCOSE는 여러 미국 기업 및 조직 대표들이 참여하여 시스템 공학의 실무 적용과 교육 수준을 향상시키기 위해 창설되었다. 이후 미국 외 시스템 엔지니어들의 참여가 증가함에 따라, 1995년 국제 시스템 공학 협의회(INCOSE, International Council on Systems Engineering)로 명칭을 변경하여 국제적인 조직으로 확대되었다.[5] 현재 여러 국가의 대학에서는 시스템 공학 석사 과정을 제공하고 있으며, 현직 엔지니어를 위한 평생 교육 과정도 운영되고 있다.[6]

3. 개념



'시스템 공학'이라는 용어는 1940년대 벨 연구소(Bell Telephone Laboratories)에서 처음 사용된 것으로 알려져 있다.[1] 당시 복잡한 공학 프로젝트, 특히 미군을 위한 시스템 개발 과정에서 개별 부품의 특성 합만으로는 설명되지 않는 전체 시스템의 고유한 특성을 파악하고 관리해야 할 필요성이 커졌다.[2][3] 이는 시스템 공학이라는 접근법이 등장하게 된 주요 배경이 되었다.

기존의 설계 방식이나 도구만으로는 점점 더 복잡해지는 시스템의 요구 사항을 충족하기 어려워지자, 복잡성 자체를 다루는 새로운 방법론들이 개발되기 시작했다.[4] 시스템 공학의 발전은 엔지니어링 시스템의 복잡성을 더 잘 이해하고 제어하기 위한 새로운 방법과 모델링 기법의 개발을 포함한다. 품질 기능 전개(QFD)와 같은 도구들이 이 시기에 개발되어 활용되었다.

1990년에는 시스템 공학 분야의 전문가들이 모여 '시스템 공학 국가 협의회'(NCOSE)를 설립했고, 이는 1995년 국제적인 참여가 늘어나면서 국제 시스템 공학 협의회(INCOSE)로 확대되었다.[5] 시스템 공학은 대학의 석사 과정이나 전문가를 위한 평생 교육 과정을 통해 교육되고 있다.[6]

시스템 공학은 특정 문제 해결을 위한 접근 방식이자, 동시에 하나의 독립된 학문 분야로 자리 잡았다. 시스템 공학의 핵심은 개별 요소가 아닌 시스템 전체를 바라보는 전체론적 관점과 다양한 분야의 지식을 통합하는 학제적 성격에 있다. 이는 고객의 요구 사항을 정확히 파악하고, 이를 바탕으로 전체 시스템 수명 주기를 고려한 설계, 통합, 검증 과정을 체계적으로 수행하는 것을 목표로 한다.

3. 1. 정의

(현대 시스템 공학 창시자 중 한 명으로 간주됨)"...부분이 아닌 전체의 설계 및 적용에 집중하는 공학의 한 분야로, 모든 측면과 모든 변수를 고려하고 사회적 측면과 기술적 측면을 연결하여 문제를 전체적으로 바라본다."[7]
(복잡성 정복, 2005)INCOSE"성공적인 시스템 구현을 가능하게 하는 학제 간 접근 방식 및 수단"[8]
(INCOSE 핸드북, 2004)NASA"시스템 공학은 시스템의 설계, 생성 및 운영에 대한 강력한 접근 방식이다. 간단히 말해, 이 접근 방식은 시스템 목표의 식별 및 정량화, 대체 시스템 설계 개념의 생성, 설계 트레이드 수행, 최상의 설계 선택 및 구현, 설계가 제대로 구축 및 통합되었는지 확인, 그리고 시스템이 목표를 얼마나 잘 충족하는지(또는 충족했는지)에 대한 구현 후 평가로 구성된다."[9]
(NASA 시스템 공학 핸드북, 1995)데릭 히친스
(시스템 공학 교수, 전 INCOSE 영국 회장)"전체 시스템, 전체 수명 원리를 사용하여 효과적인 시스템을 만드는 기술과 과학" 또는 "복잡한 문제와 문제에 대한 최적의 솔루션 시스템을 만드는 기술과 과학"[10]
(2007)해리 H. 구드 & 로버트 E. 마홀"공학적 관점에서 볼 때 이 개념은 공학 과학자(예: 폭넓은 시야를 유지하는 과학적 일반인)의 진화이다. 방법은 팀 접근 방식이다. 대규모 시스템 문제에 대해 과학자와 엔지니어 팀, 일반인과 전문가가 공동의 노력을 기울여 해결책을 찾고 이를 물리적으로 실현한다... 이 기술은 시스템 접근 방식 또는 팀 개발 방법이라고 다양하게 불린다."[11]
(1957)해럴드 체스넛"시스템 공학 방법은 각 시스템이 다양하고 전문화된 구조와 하위 기능을 포함하더라도 통합된 전체임을 인식한다. 또한 모든 시스템은 여러 가지 목표를 가지고 있으며 목표 간의 균형이 시스템마다 크게 다를 수 있음을 인식한다. 이 방법은 가중 목표에 따라 전체 시스템 기능을 최적화하고 부품의 최대 호환성을 달성하는 것을 목표로 한다."[12]
(시스템 공학 도구, 1965)


3. 2. 범위

공학의 전통적인 범위는 물리적 시스템의 구상, 설계, 개발, 생산 및 운영을 포괄한다. 원래 구상된 시스템 공학은 이러한 범위 내에 속하며, 공학적 개념 구축을 의미했다. 그러나 시간이 지남에 따라 '시스템 엔지니어'라는 용어는 '시스템'과 엔지니어링 프로세스에 대한 더 넓고 전체론적인 개념을 포함하도록 진화해 왔다.[13] 이러한 정의의 진화는 지속적인 논쟁의 대상이 되었으며, 이 용어는 여전히 좁은 의미와 넓은 의미 모두로 사용된다.

전통적인 시스템 엔지니어링은 주로 우주선 및 항공기와 같은 물리적 시스템에 적용되는 고전적인 의미의 공학 분야로 간주되었다. 하지만 최근에는 인간이 시스템의 필수적인 구성 요소로 여겨지면서 시스템 공학의 의미가 더욱 확장되었다. 예를 들어, 피터 체크랜드(Peter Checkland)는 '엔지니어링'이라는 단어가 일반적인 의미로도 해석될 수 있으며, 회의나 정치적 합의를 설계(engineering)하는 것까지 포함할 수 있다고 언급하며 시스템 공학의 넓어진 의미를 설명했다.[14]

시스템 공학 활동 범위
[23]

시스템 공학의 확장된 범위를 반영하여, 시스템 엔지니어링 지식 체계(SEBoK)는 시스템 공학을 다음과 같이 세 가지 유형으로 분류했다.[15]

시스템 공학의 유형 (SEBoK 분류)
유형설명주요 대상
제품 시스템 엔지니어링 (PSE)전통적인 시스템 공학으로, 하드웨어와 소프트웨어로 구성된 물리적 시스템의 설계에 중점을 둔다.물리적 시스템 (하드웨어, 소프트웨어)
엔터프라이즈 시스템 엔지니어링 (ESE)시스템으로서 기업, 즉 조직 또는 조직의 조합에 대한 관점에 해당한다.기업, 조직
서비스 시스템 엔지니어링 (SSE)서비스 시스템의 엔지니어링과 관련이 있다. 체크랜드는 서비스 시스템을 다른 시스템을 제공하는 것으로 간주되는 시스템으로 정의한다.[14] 대부분의 토목 기반 시설 시스템은 서비스 시스템이다.서비스 시스템 (예: 교통, 통신, 에너지 시스템 등)



시스템 공학의 기본 원리인 전체론, 창발적 행동, 경계 설정 등은 시스템 사고가 적용된다면, 시스템의 복잡성 여부와 관계없이 모든 종류의 시스템에 적용될 수 있다.[24] 따라서 시스템 공학은 전통적인 국방 및 항공우주 분야 외에도 많은 정보 및 기술 기반 회사, 소프트웨어 개발 회사, 그리고 전자 및 통신 공학 분야 등 다양한 산업에서 시스템 엔지니어를 필요로 한다.[25]

국제 시스템 공학 협회(INCOSE) 시스템 공학 우수 센터(SECOE)의 분석에 따르면, 시스템 공학에 투입되는 최적의 노력은 전체 프로젝트 노력의 약 15–20% 수준이며, 이는 비용 절감을 포함한 여러 이점을 가져온다고 한다.[26] 그러나 최근까지 다양한 산업을 포괄하는 대규모의 정량적 조사는 실시되지 않았으며, 시스템 공학의 효율성을 파악하고 이점을 정량화하기 위한 연구가 진행 중이다.[27][28]

시스템 공학은 시스템과 그 내부의 상호 작용에 대한 가정이나 이론을 검증하기 위해 모델링 및 시뮬레이션의 사용을 장려한다.[29][30] 모델링은 모델을 만드는 것이고, 시뮬레이션은 모델을 이용한 가상 실험이다. 예를 들어, 항공기 개발에서는 예상되는 성능과 기능을 수학적 모델로 표현하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 비행 특성, 조종성, 성능 달성 여부 등을 예측한다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 시스템을 평가하고 개선하는 과정을 반복한다.

또한, 안전 공학과 연계하여 설계 초기 단계에서 가능한 실패를 조기에 감지할 수 있는 방법을 통합한다. 프로젝트 초기에 내려진 결정이 시스템 수명 주기 전체에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 이러한 문제를 탐구하고 중요한 결정을 내리는 것은 현대 시스템 엔지니어의 중요한 과제이다. 오늘날의 결정이 수년 또는 수십 년 후 시스템이 운영될 때에도 유효하도록 보장하는 것은 어렵지만, 소프트 시스템 방법론, 제이 라이트 포레스터의 시스템 다이내믹스 방법, 통합 모델링 언어(UML) 등 다양한 기법들이 엔지니어링 의사 결정 과정을 지원하기 위해 탐구, 평가 및 개발되고 있다.

시스템 공학은 단순한 원리 추구의 학문이 아니라, 실제로 '''기술로서 즉시 사용할 수 있는''' 지식의 체계라는 인식을 받기도 한다.[54] 개별 요소의 크기가 크고 신뢰성이 낮았던 과거의 시스템은 비교적 단순했지만, 요소 기술의 발전으로 저렴하고 신뢰성 높은 부품 사용이 가능해진 오늘날에는 자기 조직화에 주목한 자율적인 시스템 구축이 요구되고 있다. 이는 자율적 질서 형성 기능, 다원적 요소 피드백을 위한 정보 처리 기구, 시간적·공간적 구조의 자기 구축이 가능한 대사 사이클을 갖추어, '''소망하는 기능을 실현하는 복잡계를 자율적으로 구축하는 시스템'''으로 나아가는 방향성을 의미한다.

시스템 공학 분야는 제2차 세계 대전 무렵 확립되었지만, 그 뿌리는 전화 시스템 개발까지 거슬러 올라갈 수 있다. 시스템 공학에서 파생된 분야로는 정보 시스템 공학, 기계 시스템 공학, 생산 시스템 공학, 환경 시스템 공학, 해양 시스템 공학, 경영 시스템 공학, 사회 시스템 공학, 프로세스 시스템 공학 등이 있다. 대학교의 토목공학과를 건설 시스템 공학과로 변경하는 경우처럼 단순한 명칭 변경일 수도 있지만, 시스템 공학적 접근법을 도입하는 경우도 있다.

4. 시스템 공학 프로세스



시스템 공학은 개발 주기의 초기에 고객의 요구 사항을 분석하고 도출하는 데 중점을 두며, 요구 사항을 문서화한 다음 전체 문제와 시스템 수명 주기를 고려하여 설계 통합 및 시스템 검증을 진행한다. 이 과정에는 관련된 모든 프로젝트 이해 관계자를 완전히 이해하는 것이 포함된다.

Oliver 등은 시스템 공학 프로세스를 다음과 같이 두 가지로 나눌 수 있다고 보았다.[16]



산업 현장에서는 적용 분야에 따라 다양한 프로세스 모델이 사용되는데, 대표적인 예로 폭포수 모델과 VEE 모델(V 모델)이 있다.[17] 이러한 모델들은 공통적으로 여러 단계 간의 관계를 명확히 하고 피드백을 통합하는 것을 목표로 한다.

시스템 공학의 원리(전체론, 창발적 행동, 경계 등)는 시스템 사고가 적용된다면 복잡성 여부와 관계없이 모든 시스템에 적용될 수 있다.[24] 전통적인 국방 및 항공우주 분야 외에도 많은 정보 및 기술 기반 회사, 소프트웨어 개발 회사, 전자 및 통신 공학 분야의 산업에서도 시스템 엔지니어를 필요로 한다.[25]

INCOSE 시스템 공학 우수 센터(SECOE)의 분석에 따르면, 시스템 공학에 투입되는 최적의 노력은 전체 프로젝트 노력의 약 15–20% 수준이다.[26] 또한, 시스템 공학은 비용 절감을 포함한 여러 이점을 가져오는 것으로 연구되고 있다.[26] 그러나 다양한 산업을 포괄하는 대규모 정량적 조사는 최근까지 부족했으며, 시스템 공학의 효율성을 파악하고 그 이점을 정량화하기 위한 연구가 진행 중이다.[27][28]

시스템 공학은 시스템과 그 내부 상호 작용에 대한 가정이나 이론을 검증하기 위해 모델링 및 시뮬레이션의 사용을 장려하며,[29][30] 안전 공학의 관점에서 가능한 실패를 조기에 감지하는 방법을 설계 과정에 통합한다. 프로젝트 초기에 내려진 결정이 시스템 수명 주기 후반에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 이러한 문제를 탐구하고 중요한 결정을 내리는 것이 시스템 엔지니어의 중요한 과제이다. 이를 지원하기 위해 소프트 시스템 방법론, 제이 라이트 포레스터의 시스템 다이내믹스 방법, 통합 모델링 언어(UML) 등의 기술이 활용되고 있다.

4. 1. 모델

모델은 시스템 공학에서 중요하고 다양한 역할을 수행한다. 모델은 다음과 같은 여러 방식으로 정의될 수 있다.

이러한 정의들을 종합해 보면, 시스템 설계의 검증에 사용되는 물리적 엔지니어링 모델뿐만 아니라 기능 흐름 블록 다이어그램과 같은 개략적인 모델 및 트레이드 연구 프로세스에 사용되는 수학적 모델(즉, 정량적 모델)까지 포괄할 수 있다.

트레이드 연구에서 수학적 모델과 다이어그램을 사용하는 주된 이유는 알려져 있거나 추정 가능한 일련의 양으로부터 시스템의 효율성, 성능 또는 기술적 속성 및 비용에 대한 추정치를 제공하기 위함이다. 일반적으로 이러한 모든 결과 변수를 제공하려면 여러 개의 개별 모델이 필요하다. 모든 수학적 모델의 핵심은 입력과 출력 간의 의미 있는 정량적 관계 집합이다. 이러한 관계는 구성 양을 합하여 총계를 얻는 것만큼 간단할 수도 있고, 미분 방정식 집합과 같이 중력장에서 우주선의 궤적을 설명하는 것만큼 복잡할 수도 있다. 이상적으로는 이러한 관계가 단순한 상관관계가 아닌 인과 관계를 표현해야 한다. 또한 성공적인 시스템 공학 활동의 핵심은 이러한 모델을 효율적이고 효과적으로 관리하고 시스템 시뮬레이션에 사용하는 방법이다. 그러나 다양한 도메인은 시스템 공학을 위한 모델링 및 시뮬레이션의 반복적인 문제를 제시하며, 새로운 발전은 '모델링 및 시뮬레이션 기반 시스템 공학'이라는 제목으로 별개의 과학 및 엔지니어링 커뮤니티 간의 방법론 교차 수정을 목표로 하고 있다.

시스템 공학의 학문적 방법으로, 모델링 및 시뮬레이션은 중요하다. 모델링이란 모델을 만드는 것이며, 시뮬레이션은 모델을 이용한 가상 실험이다. 예를 들어, 항공기 개발에서는 예상되는 능력·기능을 수식적으로 표현한 수학 모델을 미리 만들고, 컴퓨터 등을 이용하여 시뮬레이션함으로써, 어떻게 비행할지, 어떤 조종성을 가질지, 필요한 비행 성능을 실현할지 등의 데이터를 얻는다. 시뮬레이션의 결과를 바탕으로 시스템을 평가하고, 이를 통해 시스템을 개선한다. 이를 반복하여 시스템의 개선을 도모한다.

시스템 엔지니어가 복잡한 문제를 이해하는 것을 주된 목적으로 할 때, 시스템의 기능 요구사항 및 데이터 요구사항을 전달하기 위해 시스템의 그래픽 표현이 사용된다.[44] 일반적인 그래픽 표현에는 다음이 포함된다.

그래픽 표현은 기능, 데이터 또는 인터페이스를 통해 시스템의 다양한 하위 시스템 또는 부품을 연결한다. 위의 방법 중 하나 또는 각각은 요구 사항에 따라 업계에서 사용된다. 예를 들어, 시스템 간의 인터페이스가 중요한 경우 N2 차트가 사용될 수 있다. 설계 단계의 일부는 시스템의 구조 모델 및 동작 모델을 만드는 것이다.

시스템 모델링 언어 (SysML)는 시스템 엔지니어링 애플리케이션에 사용되는 모델링 언어로서, 광범위한 복잡한 시스템의 명세, 분석, 설계, 검증 및 유효성 검사를 지원한다.[45]

라이프사이클 모델링 언어(Lifecycle Modeling Language, LML)는 시스템 엔지니어링을 위해 설계된 개방형 표준 모델링 언어이며, 개념, 활용, 지원 및 폐기 단계를 포함하는 전체 라이프사이클을 지원한다.[46]

4. 2. 형상 관리

구성 관리는 시스템 공학 분야에서 중요한 역할을 수행하며, 특히 방위 산업이나 항공 우주 산업과 같이 복잡한 시스템을 다루는 분야에서 광범위하게 적용되는 시스템 수준의 실무이다. 시스템 공학이 요구 사항 개발, 개발 항목 할당, 검증 등을 다루는 반면, 구성 관리는 이러한 과정과 밀접하게 연관되어 시스템 개발의 전 과정을 지원한다.

구체적으로 구성 관리는 다음과 같은 활동을 포함한다.

이처럼 구성 관리는 시스템 개발 과정에서 변경 사항을 체계적으로 관리하고, 개발된 시스템이 원래의 요구 사항을 정확히 반영하도록 보장하는 핵심적인 역할을 수행한다.

4. 3. 회의체

5. 관련 분야

시스템 공학과 밀접하게 관련된 많은 분야가 있다. 다음 분야들은 시스템 공학을 독립적인 분야로 발전시키는 데 기여했다:

'''인지 시스템 공학''' (Cognitive Systems Engineering)

인지 시스템 공학(CSE)은 인간-기계 시스템 또는 사회기술 시스템을 설명하고 분석하는 특정한 접근 방식이다.[47] CSE의 세 가지 주요 주제는 인간이 복잡성에 어떻게 대처하는지, 인공물의 사용으로 어떻게 작업이 수행되는지, 그리고 인간-기계 시스템과 사회기술 시스템을 공동 인지 시스템으로 어떻게 설명할 수 있는지이다. CSE는 시작 이후로 인정받는 과학 분야가 되었으며, 때로는 인지 공학이라고도 불린다. 공동 인지 시스템(JCS)의 개념은 특히 복잡한 사회기술 시스템을 다양한 수준으로 설명하는 방법으로 널리 사용되었다. 20년 이상의 CSE 경험이 광범위하게 설명되어 있다.[48][49]

'''구성 관리''' (Configuration Management)

시스템 공학과 마찬가지로, 방위 산업 및 항공 우주 산업에서 실행되는 구성 관리는 광범위한 시스템 수준의 실무이다. 이 분야는 시스템 공학의 과제와 병행한다. 시스템 공학이 요구 사항 개발, 개발 항목 할당 및 검증을 다루는 반면, 구성 관리는 요구 사항 캡처, 개발 항목에 대한 추적성, 그리고 시스템 공학 및/또는 테스트 및 검증 엔지니어링이 객관적인 테스트를 통해 확보하고 증명한 원하는 기능과 결과를 개발 항목이 달성했는지 확인하기 위한 감사를 다룬다.

'''제어 공학''' (Control Engineering)

제어 공학과 그 설계 및 구현은 거의 모든 산업 분야에서 광범위하게 사용되는 제어 시스템으로, 시스템 공학의 중요한 하위 분야이다. 자동차의 크루즈 컨트롤과 탄도 미사일의 유도 시스템이 대표적인 예시이다. 제어 시스템 이론은 제어 과정 분석을 위한 새로운 방법 개발과 해 공간 조사를 포함하는 응용 수학의 활발한 분야이다.

'''산업 공학''' (Industrial Engineering)

산업 공학은 사람, 돈, 지식, 정보, 장비, 에너지, 재료 및 프로세스를 통합하는 시스템의 개발, 개선, 구현 및 평가에 관련된 공학 분야이다. 산업 공학은 공학적 분석 및 종합의 원리와 방법뿐만 아니라 수학, 물리 및 사회 과학 지식을 활용하여 시스템에서 얻는 결과를 지정, 예측 및 평가한다.

'''생산 시스템 공학''' (Production Systems Engineering)

생산 시스템 공학(PSE)은 생산 시스템의 근본 원리를 밝혀내어 분석, 지속적인 개선 및 설계를 위해 활용하려는 새로운 공학 분야이다.

'''인터페이스 디자인''' (Interface Design)

인터페이스 디자인과 그 명세는 시스템의 각 부분이 다른 부분 및 외부 시스템과 필요에 따라 연결되고 상호 운용되도록 보장하는 것과 관련이 있다. 인터페이스 설계에는 기계적, 전기적, 논리적 인터페이스를 포함하여 새로운 기능을 시스템 인터페이스가 수용할 수 있도록 보장하는 것도 포함된다. 이는 확장성으로 알려져 있다. 인간-컴퓨터 상호 작용(HCI) 또는 인간-기계 인터페이스(HMI)는 인터페이스 설계의 또 다른 중요한 측면이며 현대 시스템 공학에서 필수적이다. 시스템 공학 원리는 근거리 통신망 및 광역 통신망의 통신 프로토콜 설계에도 적용된다.

'''메카트로닉스 공학''' (Mechatronic Engineering)

메카트로닉스 공학은 시스템 공학과 마찬가지로, 동적 시스템 모델링을 사용하여 유형의 구조물을 표현하는 다학제적인 공학 분야이다. 그런 점에서 시스템 공학과 거의 구별이 되지 않지만, 더 큰 일반화 및 관계보다는 더 작은 세부 사항에 초점을 맞춘다는 점에서 차이가 있다. 따라서 두 분야는 실천 방법론보다는 프로젝트의 범위에 따라 구별된다.

'''운영 과학''' (Operations Research)

운영 과학은 시스템 공학을 지원하는 분야로, 여러 제약 조건 하에서 프로세스를 최적화하는 문제에 집중한다.[51][52]

'''성능 엔지니어링''' (Performance Engineering)

성능 엔지니어링은 시스템이 수명 주기 동안 성능에 대한 고객의 기대를 충족하도록 보장하는 학문이다. 성능은 일반적으로 특정 작업이 실행되는 속도 또는 단위 시간 내에 해당 작업 수를 실행하는 능력으로 정의된다. 실행을 위해 대기하는 작업이 제한된 시스템 용량에 의해 조절될 때 성능이 저하될 수 있다. 예를 들어, 패킷 교환 네트워크의 성능은 종단 간 패킷 전송 지연 또는 한 시간 내에 전환된 패킷 수로 특징지어진다. 고성능 시스템 설계에는 분석 또는 시뮬레이션 모델링이 사용되며, 고성능 구현에는 철저한 성능 테스트가 수반된다. 성능 엔지니어링은 도구 및 프로세스에 통계학, 대기열 이론, 확률 이론을 많이 활용한다.

'''프로그램 관리''' (Program Management) 및 '''프로젝트 관리''' (Project Management)

프로그램 관리와 프로젝트 관리는 시스템 공학과 유사한 점이 많지만, 시스템 공학의 공학적 기원보다 더 광범위한 기원을 가지고 있다. 두 분야 모두 관리 프로세스 하에서 학제 간 문제를 평가하는 데 일정 관리를 공학 지원 도구로 포함한다. 특히, 자원, 성능 특성, 위험과 작업 기간 간의 직접적인 관계, 작업 간의 의존성 연결, 그리고 시스템 수명 주기 전반에 걸친 영향은 시스템 공학적 관심사이다.

'''제안 엔지니어링''' (Proposal Engineering)

제안 엔지니어링은 비용 효율적인 제안 개발 시스템을 설계, 구축 및 운영하기 위해 과학적 및 수학적 원리를 적용하는 것이다. 기본적으로 제안 엔지니어링은 비용 효율적인 제안을 만들고 제안 성공 확률을 높이기 위해 "시스템 엔지니어링 프로세스"를 사용한다.

'''신뢰성 공학''' (Reliability Engineering)

신뢰성 공학은 시스템이 수명 기간 동안 신뢰성에 대한 고객의 기대를 충족하도록 보장하는 학문이다(즉, 예상보다 더 자주 고장 나지 않음). 고장 예측과 함께 고장 방지도 중요하다. 신뢰성 공학은 시스템의 모든 측면에 적용되며, 유지보수성, 가용성(RAMS) 및 통합 물류 지원과 밀접하게 관련되어 있다. 또한 고장 모드 및 영향 분석(FMEA) 및 고장 트리 분석과 같은 안전 공학 기법과 보안 공학의 중요한 구성 요소이다.

'''위험 관리''' (Risk Management)

위험 관리는 위험을 평가하고 처리하는 실무로, 시스템 공학의 여러 학문 분야를 아우르는 부분 중 하나이다. 개발, 획득 또는 운영 활동에서 위험을 비용, 일정 및 성능 특징과의 상호 절충에 포함시키는 것은 도메인 전반 및 시스템 수명 주기에 걸쳐 추적성 및 평가의 반복적인 복잡한 구성 관리, 일정 관리 및 요구 사항 관리와 관련되며, 이는 시스템 공학의 학제 간 기술 접근 방식을 필요로 한다. 시스템 공학은 위험 관리가 전체 노력에 통합된 위험 관리를 위한 구조화된 프로세스를 정의, 맞춤화, 구현 및 모니터링하도록 한다.[53]

'''안전 공학''' (Safety Engineering)

안전 공학 기술은 안전에 중요한 실패의 확률을 최소화하기 위해 복잡한 시스템을 설계할 때 비전문 엔지니어에 의해 적용될 수 있다. "시스템 안전 공학" 기능은 새롭게 개발되는 설계에서 "안전 위험"을 식별하는 데 도움을 주며, 시스템에서 설계상 제거할 수 없는 위험한 조건의 영향을 "완화"하는 기술을 지원할 수 있다.

'''보안 공학''' (Security Engineering)

보안 공학은 제어 시스템 설계, 신뢰성, 안전 및 시스템 공학을 위한 실무 공동체를 통합하는 융합 분야로 볼 수 있다. 시스템 사용자, 시스템 대상 및 기타 사람, 객체, 프로세스의 인증과 같은 세부 전문 분야를 포함할 수 있다.

'''소프트웨어 공학''' (Software Engineering)

소프트웨어 공학은 시작부터 현대 시스템 공학의 실천을 형성하는 데 기여했다. 대규모 소프트웨어 집약 시스템의 복잡성을 처리하는 데 사용되는 기술은 시스템 공학의 도구, 방법 및 프로세스를 형성하고 재형성하는 데 큰 영향을 미쳤다.

이 외에도 시스템 공학에서 파생된 분야로는 정보 시스템 공학, 기계 시스템 공학, 환경 시스템 공학, 해양 시스템 공학, 경영 시스템 공학, 사회 시스템 공학, 프로세스 시스템 공학 등이 있다.

6. 시스템 공학 관련 학과 (한국)

참조

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[54] 문서 "例：「システム工学を利用して問題の解決に当たる」等々"


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