The discrete event systems specification (DEVS) formalism supports the object-oriented (OO) specification of discrete event models in a hierarchical, modular manner. If a system to be modeled is domain-specific, the development of models using the DEVS formalism would require domain knowledge about the system as well as for understanding DEVS semantics. For instance, a war game model, which is a typical example of a domain-specific system, has a great deal of military domain-knowledge, and most military systems consist of various types of equipment. Modeling and simulation (M&S) of each type of equipment requires a range of knowledge of military domains.
This dissertation proposes a collaborative modeling and simulation (COMAS) methodology to deal with the difficulty of domain-specific systems simulation. To solve the problem, the process of COMAS methodology utilizes three types of engineers: domain engineer, modeling and simulation (M&S) engineer, and platform engineer. They are parts of M&S stakeholders. The process consists of four steps: conceptual model design, detailed model design, model implementation, and system integration and execution. The system requirements are used for specifying domain models in the conceptual model design step. The domain models are represented by unified modeling language (UML) and system modeling language (SysML), which are common representation languages to visualize requirements, static structure and dynamic behavior of a system or a system. Using the domain models, a complex system model is partitioned into various sub-system models according to their domain knowledge. Each model is partitioned into two types according to their abstraction levels: discrete event-level model (DEM) and behavioral-level model (BM). The DEM is specified as the extended DEVS formalism, and the BM is defined as algorithms and physical equations. The 2-D partition of a system, which is a combination of a horizontal partition for sub-systems with various domain knowledge and a vertical partition for different-level models, enhances model and simulator reusability. The different level models are implemented separately, and the implemented models are integrated and simulated flexibly using a shared library. The integrated models are deployed onto spatially separated machines, and they interoperate with other sub-system simulators. The overall simulation system is a combined model integration with simulator interoperation. The COMAS methodology is then applied to develop a war game simulator. The advantage of this methodology is that the collaborative work is related to the whole series of steps. This collaboration maximally utilizes the capabilities of the professional engineers by seamlessly separating yet correlating their works.
이산 사건 시스템 명세(DEVS)는 시스템의 이산 사건 모델을 계층적이고 구조적으로 모델링하기 위한 수학적인 형식론이다. 도메인 특화된 시스템은 상세한 도메인 정보를 가지고 있는 시스템으로서 이 시스템의 이산 사건 모델을 개발하기 위해서는 DEVS 형식론뿐만 아니라 상세한 도메인 지식을 필요로 한다. 이러한 시스템의 모델의 개발을 위해서 다양한 기술을 필요로 하며 일반적으로 많은 어려움이 따른다.
본 논문은 도메인 특화된 시스템의 시뮬레이션을 위한 모델 개발의 어려움을 해결하기 위하여 협동적 모델 개발 방법론을 제안한다. 이를 위해 도메인 엔지니어, 모델링 및 시뮬레이션 엔지니어, 플랫폼 엔지니어를 정의하고 그들 간의 협력 관계를 모델링 프로세스에 나타낸다. 협동적 모델 개발 방법론은 개념 모델 설계, 상세 모델 설계, 모델 구현, 시스템 통합과 같은 네 가지의 모델 개발 프로세스에 적용된다. 본 논문에서는 협동적 모델 개발 프로세스의 각 단계별 입/출력 및 엔지니어들의 역할을 상세히 기술하고 있다. 하나의 복잡한 시스템은 도메인에 따라 여러 개의 하위 시스템으로 나뉘고, 하나의 하위 시스템은 추상화 레벨에 따라서 이산 사건 수준 모델과 구체적 행동 수준 모델로 나뉜다. 이산 사건 수준 모델은 DEVS 형식론으로 표현되고, 구체적 행동 수준 모델은 알고리즘이나 물리적 방정식으로 표현되며, 이산 사건 수준 모델을 상세화한다. 이러한 분할을 시스템의 이차원적 분할이라 정의하며, 이것은 모델 및 시뮬레이터의 재사용성을 높여준다. 각각의 모델들은 독립적인 구현 과정을 거치고 하나의 시뮬레이터로 통합되며, 시스템의 시뮬레이션은 각각의 하위 시스템을 표현하는 시뮬레이터들의 연동을 통해 이루어진다.
본 논문에서 제안한 협동적 모델 개발 방법론은 다양한 국방 도메인의 이산 사건 시스템 모델 개발에 적용되었다. 실제 엔지니어들의 협력관계에 의해 모델 개발이 이루어졌으며, 향후 과제로서 방법론의 효과도 측정 기법 및 하이브리드 시스템을 위한 협동적 모델 개발 방법론을 연구할 필요성이 도출되었다.
