The system of systems (SoS) is a large-scale and complex system composed of autonomous and independent constituent systems (CSs). It deals with complex requirements as SoS-level goals that are not able to be satisfied by a single CS. To analyze SoS-level behaviors and SoS-level goal achievements considering CSs’ autonomy and independence, SoS-level engineers and managers need to model and simulate an SoS properly. Action-Benefit-Cost (ABC) modeling provides an effective and efficient way to model and simulate the autonomous and independent behaviors of CSs by focusing on their external actions, benefits, and costs. However, ABC modeling does not support internal state of a CS so that the CS cannot update its cost-benefit table and makes problem in their decision-making. In addition, ABC modeling does not support communications between CSs so that the CSs cannot share their information during the simulation. SoS engineers also have difficulty in reflecting all possible interaction into models in advance of simulation. In this paper, we propose $ABC^+$ modeling, which supports the three-phased stateful decision-making model and the message-based interaction model. The case study shows that $ABC^+$ modeling improves the expressiveness of SoS models and lets SoS engineers simulate and analyze the SoS-level behaviors by different interaction patterns, which cannot be even represented in the existing ABC modeling. The simulation execution time is examined about both ABC and $ABC^+$ modeling, including its relationship with message counts varying from different interaction models.
시스템 오브 시스템즈 (SoS)는 자율적이고 독립적인 구성 시스템 (CS)으로 이루어진 대규모 복잡 시스템이며, 단일 CS가 만족할 수 없는 SoS 수준의 요구사항을 다룬다. SoS 엔지니어는 CS의 자율성과 독립성을 고려하여 SoS를 모델링하고 시뮬레이션함으로써 SoS 수준의 행위를 분석할 수 있다. 행동-이익-비용 (ABC) 모델링은 CS의 자율성과 SoS 매니저의 권한을 고려하여 관찰되는 행동, 이익과 비용에 초점을 맞추어 CS의 의사결정 과정을 모델링하였다. 하지만, CS가 고정된 비용편익 표를 따르며 서로 상호작용하지 않는 모델은 시뮬레이션 결과가 실제 SoS 수행을 모사하지 못하는 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는$ ABC^+$ 모델링을 제안하며, 상태 기반의 의사결정과 메시지 기반 상호작용 모델을 소개한다. 이를 통해 ABC 모델링이 갖는 문제를 해결하고,다양한 형태의 SoS 모델을 보다 쉽게 만들 수 있도록 돕는다. 또한,다중 손상사고 사례 시나리오를 통해 제안된 기법의 효과성과 SoS 분석에의 적용 방안을 정량적으로 보인다.
