A Comprehensive Relationship Analysis for Heterogeneous Artifacts in Multiple-Collaborative Safety-Critical Systems = 다중 협업 안전 필수 시스템의 이종의 산출물에 대한 복합적인 연결 관계 분석|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Multiple-collaborative safety systems produce heterogeneous artifacts from development and safety analysis on each constituent system, and such artifacts show diverse and complex relationships. Therefore, it is necessary to analyze the connectivity/traceability relationships of such artifacts in multiple systems thoroughly. This dissertation proposes a comprehensive relationship analysis of artifacts of multiple-collaborative safety-critical systems with a traceability-based connectivity relationship analysis framework, “ARTracer.” The proposed framework receives heterogeneous artifacts and can analyze connectivity relationships. Furthermore, it generates focused relationship models by trace operations and semantic analysis for supporting life cycle activities effectively.

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국문 초록 (Abstract)

다중 협업 안전 시스템은 여러 종류의 구성 시스템들로 구성된 시스템으로 개발 및 안전성 분석에서 이종의 산출물 들이 도출된다. 이러한 산출물들은 복잡하고 다양한 연결 관계를 가질 수 있으며 시스템의 협업 관계에 따라서도 연결성을 갖게 된다. 여러 기존 연구들에서 다양한 추적성 분석 방법, 모델들을 제안하고 있지만, 다중 협업 시스템의 연결 관계를 포함한 개발 산출물 및 안전성 분석 산출물의 복합적인 관계 분석에 대해서는 부족한 점이 있다. 본 논문에서는 다중 협업 시스템의 다양한 산출물간 복합적인 관계 분석을 위해 추적성을 기반으로 하는 연결성 분석 프레임워크인 ARTracer를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 프레임워크는 산출물 입력 및 관리, 연결관계 분석, trace operation 과 그 조합을 통한 관계 모델 생성의 단계로 구성된다. 각 산출물의 추적/연결 관계 분석을 위해 제안하는 프레임워크 에서는 개발 및 안전성 분석 산출물을 입력으로 받아 추상화된 모델로 변환 및 관리한다. 연결 관계 분석은 제안한 모델의 각 요소를 연결하는 것으로 진행되며, 연결의 의미에 따라 연결 타입을 제공한다. 또한 trace operation 및 trace operation의 조합을 통한 semantic analysis를 통해 분석한 연결 관계를 추출하여 목적에 맞게 추출된 관계 모델을 생성한다. 또한, 제안하는 프레임워크 및 분석 방법의 적용 가능성을 확인하기 위해 돌발 상황 검지 시스템 과 군집 주행 시스템의 각 산출물을 이용하여 사례 연구를 수행하였다.

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다중 협업 안전 시스템은 여러 종류의 구성 시스템들로 구성된 시스템으로 개발 및 안전성 분석에서 이종의 산출물 들이 도출된다. 이러한 산출물들은 복잡하고 다양한 연결 관계를 가질 수...

목차 (Table of Contents)

Chapter 1. Introduction 1
Chapter 2. Background 6
2.1. Traceability analysis 6
2.2. Hazard analysis 7
2.3. Related Work 12

Chapter 1. Introduction 1
Chapter 2. Background 6
2.1. Traceability analysis 6
2.2. Hazard analysis 7
2.3. Related Work 12
Chapter 3. A Comprehensive Relationship Analysis of Heterogeneous Artifacts 20
3.1. An application model of the connectivity relationship analysis 20
3.2. A framework for traceability-based connectivity relationship analysis 22
3.2.1. Requirements for connectivity relationship analysis framework... 22
3.2.2. An overview of the ARTracer framework 23
3.3. Definitions for abstract elements model for representing heterogeneous artifacts 26
3.3.1. A simple structure model for hierarchical system structure 28
3.3.2. An abstract model for development artifacts 28
3.3.3. An abstract model for safety/hazard analysis elements 31
3.4. Relationship types for traceability/connectivity relationship analysis 36
3.4.1. A multi-dimensional concept of analysis 36
3.4.2. Relationship types for development artifacts 41
3.4.3. Relationship types for development artifacts with intra-interaction 42
3.4.4. Relationship types for development artifacts in system structure 44
3.4.5. Relationship types for development artifacts with intra-relation 44
3.4.6. Relationship types for safety analysis elements model 45
3.4.7. Relationship types for safety analysis elements with location 46
3.5. Trace operations for generating relationship models 49
3.6. Semantic analysis of connectivity relationships 63
3.6.1. Generating a relationship model about interactions for supporting life cycle activities 65
3.6.2. Unfolding hidden structures in dynamic configuration for supporting hazard analysis 69
3.7. A CASE tool for framework 72
3.8. Discussions of the requirements for the ARTracer framework 77
Chapter 4. Case Study 80
4.1. The target system: two constituent systems in road 80
4.2. Modeling and relationship analysis 82
4.3. A practical use of analysis results 83
4.3.1. Case scenario 1: system change during operations 84
4.3.2. Case scenario 2: safety/hazard analysis for the vehicle platooning system .89
4.3.3. Unfolding hidden structures for supporting the STPA of platooning system 91
Chapter 5. Conclusions and Future Work 96
References 98
Abstract (in Korean) 105

참고문헌 (Reference)

1. Fault tree analysis ( FTA ), IEC 61025, IEC-61025, , 2006

2. IEEE Standard for Software Safety Plans, IEEE 1228, , 1994

3. Road vehicles ? Functional safety ( ISO 26262 ), ISO 26262, , 2018

4. IEEE Recommended Practice for Software Requirements Specifications, IEEE 830, , 1998

5. ISO/PAS 21448 : Road vehicles ? Safety of the intended functionality, ISO/PAS 21448, , 2019

6. ISO/IEC/IEEE 12207 : Systems and software engineering ? Software life cycle processes, ISO/IEC/IEEE 12207, , 2017

7. Functional safety of electrical , electronic and programmable electronic safety-related systems ?, IEC 61508, , 2010

8. Analysis techniques for system reliability ? Procedure for failure mode and effects analysis ( FMEA ) ( IEC-60812 ), IEC 60812, , 2006

9. IEEE 7-4.3.2-2016 - IEEE Standard Criteria for Programmable Digital Devices in Safety Systems of Nuclear Power Generating Stations, IEEE 7-4.3.2, , 2016