일본과 중국 사이에서 제조산업의 경쟁력이 후발국의 도전으로 위기에 직면한 우리나라는 이제 제조기술과 개발기술을 구별하고 개발기술의 발전을 통해 선진국이 누리는 차별을 도모해야 하는 위중한 상황에 처해 있다. 복잡한 제품을 선도적으로 개발하여 세계 시장을 이끌어 가며 경쟁하기 위해서는 모든 산업 분야에서 융복합 시스템들의 개념설계와 기본설계 능력을 신속히 갖춰야 한다. 대부분의 상세 설계는 전문공학(Disciplinary engineering) 분야에서 해결 가능하기에 개념단계와 시스템 수준의 설계기술이 개발기술의 핵심이 되며 이들의 수행을 통하여 밝혀진 위험부담 요소들과 얻고자 하는 성능과 효과성(신뢰성, 가용성, 제조성, 안전성 등) 목표가 전체 개발공정과 개발조직 설계를 좌지우지 한다. 또 이들 큰 그림에 관한 지식과 통찰력을 바탕으로 개발에 관한 기술적 측면의 기획, 조정, 통합 및 관리 활동의 분야도 시스템엔지니어링의 영역이다. (그림 1)

그림 1. 시스템엔지니어링 역할, 역무 그리고 산출물

개념설계와 기본설계의 정성적/정량적 방법론으로 잘 알려진 요구사항(요건) 및 아키텍처 정의 공정은 개념설계 단계에서 임무체계의 목표, 운용개념, 운용요구사항 그리고 운용아키텍처 등을 개념화 하고 전 수명주기 단계별 임무체계에 대해서도 요구사항과 아키텍처가 명확히 정의 될 경우 모든 이해관계자들의 관심사와 요구사항들이 식별/정의 된다. 요구사항들이 명확히 정의 되면 기능분석과 할당을 통해 논리적 해결책이 정의되며 이들의 거동분석이 가능하다. 논리적 해결책이 어떤 기술적 대안들을 통해 물리적 구현이 되는 것이 비용, 일정, 성능과 효과성 목표를 달성하는지 시스템분석과 평가를 통해 정량적 해석 활동을 이루는 것이 시스템설계 최적화이며 임무체계 수준과 제품체계 수준에서 각각 수행된다.

운용자 또는 사용자가 성공적으로 임무수행에 활용 가능한 시스템을 개발하기 위해서는 임무수행에 직/간접적으로 기여하는 모든 동질적 또는 이질적 요소들의 상호작용들에 착안해야 한다.

운용임무서비스의 성공적 달성을 위하여 개발되는 제품시스템의 개발은 개발/제조임무서비스의 성공적 달성을 가능하게 하는 개발공정, 방법과 도구의 기술 성숙도를 높이고, 불확실성과 복잡성, 그리고 역기능들을 극복하며 개발성공률을 높이고자 하는 활동들이 개발기술이며 시스템엔지니어링이 그 핵심 방법론이다.

그림 1.에서 보여주는 시스템엔지니어링 관리분야, 요구사항 해석과 정의(요건공학)분야, 시스템설계(조합)분야, 문제정의와 해결책 정의 모두에 활용되는 시스템분석과 최적화 분야 그리고 시스템통합과 동시에 수행하는 시험검증과 확인 분야 등이 시스템엔지니어링의 주요 내용을 이루고 있다. 또, 전 공정을 통해 모델링과 시뮬레이션을 통한 시스템분석과 시험평가가 수행되기에 모델기반 시스템엔지니어링(MBSE)은 문서기반의 종래 시스템엔지니어링 역무들에 큰 혁신을 가져와 생산성, 품질 및 효과성 있는 업무수행을 가능하게 하며 시뮬레이션을 통한 거동분석과 정량적 해석활동에 크게 기여하고 있다.

INCOSE의 2014년 통계에 의하면 미국에서 71개 대학 그리고 미국 제외한 선진국에서 157개 대학이 시스템엔지니어링 교과과정을 운영하고 있다. 2000년도 초반의 같은 자료와 비교할 때 미국의 경우 10년 사이에 두 배 이상으로 미국을 제외한 경우 열 배 정도가 증가 된 통계이다. 우리나라의 교육계와 산업계가 새로운 선진문물을 받아들 임에 지나치게 보수성을 보이는 사이에 외국의 대학들이 얼마나 개혁과 혁신의 민감도를 보여주는지 엿 볼 수 있는 좋은 사례이다.

그림 2.는 고대 토목/건축으로 시작된 공학분야들이 산업혁명의 반복과 함께 어떻게 진화해 왔는지 보여주고 있다. 정보화 시대로 시작된 3차산업혁명에서 진화된 시스템엔지니어링이 이제 지능정보화의 4차 산업혁명을 맞아 복잡성과 불확실성의 늪에서 크게 도약 할 것으로 예측되는 바이다.

그림 2. 공학분야의 진화 역사