This paper presents a documentation and development method to facilitate the certification of scientific computing software used in the safety analysis of nuclear facilities. To study the problems faced during quality assurance and certification activities, a case study was performed on legacy software used for thermal analysis of a fuelpin in a nuclear reactor. Although no errors were uncovered in the code, 27 issues of incompleteness and inconsistency were found with the documentation. This work proposes that software documentation follow a rational process, which includes a software requirements specification following a template that is reusable, maintainable, and understandable. To develop the design and implementation, this paper suggests literate programming as an alternative to traditional structured programming. Literate programming allows for documenting of numerical algorithms and code together in what is termed the literate programmer's manual. This manual is developed with explicit traceability to the software requirements specification. The traceability between the theory, numerical algorithms, and implementation facilitates achieving completeness and consistency, as well as simplifies the process of verification and the associated certification.
국내 소프트웨어 시장은 소프트웨어 제품의 품질 불만과 수익성 악화라는 악순환의 고리에서 헤어나지 못하고 있다. 산업계 및 학계에서는 문제의 주된 원인이 소프트웨어 사업 초기의 불명확한 요구사항에 있음을 인식하고, 사업 초기부터 개발 범위 및 내용, 품질 목표 등을 명확히 설정하고 이를 요구사항 명세서에 충실히 반영할 것을 강조하고 있다. 본 연구에서는 보다 명확한 요구사항의 명세와 요구사항의 효과적인 관리를 위해 국내외의 다양한 형태의 요구사항 명세서를 분석하고, 이를 바탕으로 개발 범위의 명확화, 품질의 정량화, 요구사항들간의 연결/추적관리, 명세의 편이성이 제고된 요구사항명세 표준지침을 개발하였다. 제안하는 표준 병세서는 분할 발주 또는 일괄 발주 등 다양한 소프트웨어 사업 프로세스에 적용할 수 있는 장점이 있다.
원자력 발전소의 디지털 제어 시스템은 안전성이 중요시되는 safety-critical 소프트웨어로서 충분한 수준의 안전성을 보장하기 위해서 여러 기법들이 적용되고 있다. 특히, 정형명세 기법은 개발의 초기 단계에서 소프트웨어 요구 사항들을 명확하고 완전하게 명세하도록 유도함으로써 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 기법으로 인정받고 있다. 본 논문에서는 정형명세 기법인 NuSCR을 이용해서 작성된 요구사항 명세로부터, 설계 단계의 내용으로 사용될 수 있는 PLC 기반의FBD 프로그램을 체계적으로 생성하는 기법을 제안하고 있다. 제안된 기법은 기존의 수동 명세 작업에서 발생할 수 있는 오류들을 크게 줄일 수 있으며, 소프트웨어의 개발 비용과 기간을 줄일 수 있다. 또한, 제안된 기법의 유용성을 증명하기 위해서, 현재 KNICS에서 개발 중인 DPPS RPS의 BP를 구성하는 트립 논리 중의 하나인 고정 설정치 상승 트립을 예제로 설명하고 있다.
원자력 발전소의 디지털 제어 시스템에 적용되는 소프트웨어는 안전성이 중요시되는 safety-critical 소프트웨어로, 충분한 수준의 안전성을 보장하기 위해서 여러 기법들이 적용되고 있다. 특히, 정형명세 기법은 개발의 초기 단계에서 소프트웨어 요구 사항들을 명확하고 완전하게 명세 하도록 유도함으로써 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 기법으로 인정받고 있다. 본 논문에서는 원자력 발전소 디지털 제어 시스템 소프트웨어의 요구 사항 명세에 적합하도록 개발된 정형명세 기법인 NuSCR을 논의한다. 또한, 개발된 NuSCR의 적용성을 검토하기 위해, 현재 KNICS 사업단에서 개발중인 발전소보호계통 소프트웨어의 요구사항을 정형 명세 한 경험을 소개하고 있다. 또한, 원자력 도매인에 특화된 정형명세 기법인 NuSCR의 우수성도 실례를 들어 설명하고 있다.
The requirement of ultra high reliability of the safety critical software can not be demonstrated by testing alone. The specification based on formal method is recommended for safety system software. But there exist various kinds of formal methods, and this variety of formal method is recognized as an obstacle to the wide use of formal method. In this paper six different formal method have been applied to the same part of the functional requirements that is calculation algorithm intensive. The specification results were compared against the criteria that is derived from the characteristics that good software requirements specifications should have and regulatory body recommends to have. The application experience shows that the critical characteristics should be defined first, then appropriate method has to be selected. In our case, the Software Cost Reduction method was recommended for internal condition or calculation algorithm checking, and statechart method is recommended for the external behavioral description.
Writing requirements in formal notation for a safety-critical system can improve software quality and reduce the errors that may arise later on in the software development life cycle. In this paper, we propose a formal specification approach used to describe the nuclear control system. The approach is based on the existing AECL approach that was the only formal specification technique applied to nuclear control systems in the past. Although the approach is AECL-based, the complex descriptions of certain requirements have been reduced by using different specification techniques. We discuss the differences and how the proposed approach provides not only specification but also verification environment.
In software engineering, requirement analysis is an important task throughout the process and takes up a high proportion. However, factors that fail to analyze requirements include communication failure, different understanding of the meaning of requirements, and failure to perform requirements normally. To solve this problem, we derived actors and behaviors using morpheme analysis and BERT algorithms in the Korean requirement document and constructed them as ontologies. A chatbot system with ontology data is constructed to derive a final system event list through Q&A with users. The chatbot system generates the derived system event list as a requirement diagram and a requirement specification and provides it to the user. Through the above system, diagrams and specifications with a level of coverage complied with Korean requirement documents were created.
산업현장에서 복합 실시간 계통(HRTS: Hybrid Real-Time Systems) 개발을 위한 정형기법 사용의 주된 장벽은 인지적 어려움이며 이는 또 다른 위험을 초래할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 HRTS 요구분석과 안전성 분석 시 사용자의 인지적 부담을 줄여줄 수 있는 정성적 요구분석 체계를 제안한다. 이 체계는 요구사항 명세를 위한 정성적 정형기법(QFM: Qualitative Formal Method)과 인과정보에 의한 요구사항 안전성 분석기법(CRSA: Causal Requirements Safety Analysis)으로 구성되어 있다. QFM에서는 인공지능 분야에서 연구된 정성추론 이론을 정형명세에 도입하여 요구사항 설계자와 분석자의 인지적 부담을 줄일 수 있도록 하였다. CRSA는 QFM에서 도출한 HRTS 동작의 인과 정보에 따라 체계적으로 위험 원인을 추적할 수 있도록 하여, 기존 결함 트리 분석(FTA: Fault Tree Analysis) 기법의 단점인 분석자의 주관에 의존하는 문제를 해결한다. 월성 원자력 발전소 자동정지계통(Shutdown System 2) 소프트웨어 요구사항 명세와 안전성 분석에 QFM과 CRSA를 적용하여 그 실효성을 입증하고자 하였다.
사용자 및 기기의 상황을 파악하고 이에 따라 실시간으로 사용자 인터페이스를 변경하는 '적응형 사용자 인터페이스 (Adaptive User Interface)' 연구가 진행되어 왔다. 기존 관련 연구들은 주로 설계 방법론에 초점을 맞추고 있으며, 요구공학 방법론에 대해서는 거의 다루어지지 않았다. 본 연구에서는 적응형 사용자 인터페이스를 요구공학 관점에서 조명하고, 자가 적응 시스템 분야에서 연구되어 온 개념들에 기초한 요구사항 도출 및 명세 방법을 제안한다. 잘 알려진 자가 적응 소프트웨어 개념들을 재정의 및 해석한 후, 적응형 사용자 인터페이스 요구사항을 도출 및 명세하는 방법을 단계적으로 보인다. 사례연구에서는 제안하는 방법에 따라 적응형 사용자 인터페이스 요구사항을 도출 및 명세하여 본 기법이 효과적임을 보인다.
소프트웨어의 성공적인 개발을 위해서는 체계적이고 명확한 요구분석이 이루어져야 한다. UML에서는 유스케이스 모델링을 통해 사용자 또는 고객의 요구사항을 파악하고 업무 시스템의 범위를 결정하는 방법을 제공하고 있다. 본 논문에서는 효율적이며 정확한 유스케이스 모델링을 위한 연구의 일환으로, 요구사항 기술서로부터 정형화된 규칙을 적용해 가면서 단계적으로 유스케이스 다이어그램을 추출하는 기법을 제시하였다. 요구사항 기술서 관련규칙( $R_{A}$; Rules for Requirements Specification)을 적용하여 요구사항 기술서를 변경하고, 변경된 요구사항 기술서에 액터 추출 규칙( $R_{A}$ ; Rules for Actors), 유스케이스 추출 규칙( $R_{U}$ ; Rules for Use Cases), 관계 추출 규칙( $R_{R}$ ; Rules for Relationships)을 각각 적용하여 액터, 유스케이스, 관계를 추출하여 최종적으로 유스케이스 다이어그램(Use Case diagram)을 작성하게 된다. 본 논문에서 제시한 규칙을 인사관리 요구사항 기술서에 적용해 본 결과, 정형화된 규칙이 없이 서술적인 몇몇 조언을 바탕으로 유스케이스 다이어그램을 추출해야하는 기존의 어려움을 줄일 수 있는 효과를 확인하였다.확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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