[논문 리뷰] Model Based System Assurance Using the Structured Assurance Case Metamodel

Ran Wei, Tim Kelly외 3명|arXiv (Cornell University)|2019. 05. 07.

Safety Systems Engineering in Autonomy참고 문헌 32인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 객체 관리 그룹(OMG)에서 제정한 표준인 구조화된 보증사례 메타모델(SACM)을 사용하여 모델 기반 시스템 보증 접근법을 제안한다. 이는 기존의 방법들인 목표 구조화 기법(GSN)과 청구-근거-증거(CAE)에 대해 SACM 준수 메타모델을 제공하고 이중 방향 변환 기법을 통해 공식적이고 상호운용 가능한 보증사례 개발을 가능하게 하며, 안전이 핵심인 시스템의 추적 가능성, 재사용성, 도구 지원을 크게 향상시킨다.

ABSTRACT

Assurance cases are used to demonstrate confidence in system properties of interest (e.g. safety and/or security). A number of system assurance approaches are adopted by industries in the safety-critical domain. However, the task of constructing assurance cases remains a manual, trivial and informal process. The Structured Assurance Case Metamodel (SACM) is a standard specified by the Object Management Group (OMG). SACM provides a richer set of features than existing system assurance languages/approaches. SACM provides a foundation for model-based system assurance, which has great potentials in growing technology domains such as Open Adaptive Systems. However, the intended usage of SACM has not been sufficiently explained. In addition, there has been no support to interoperate between existing assurance case (models) and SACM models. In this article, we explain the intended usage of SACM based on our involvement in the OMG specification process of SACM. In addition, to promote a model-based approach, we provide SACM compliant metamodels for existing system assurance approaches (the Goal Structuring Notation and Claims-Arguments-Evidence), and the transformations from these models to SACM. We also briefly discuss the tool support for model-based system assurance which helps practitioners to make the transition from existing system assurance approaches to model-based system assurance using SACM.

연구 동기 및 목표

• 모델 기반 시스템 보증에서 SACM 표준의 의도된 사용 방식을 명확히 하기 위해.
• 기존의 보증사례 방법(예: GSN, CAE)과 SACM 표준 간 격차를 준수 메타모델을 통해 메우기 위해.
• 기존의 보증사례 모델과 SACM 준수 모델 간의 상호운용성을 공식적 변환을 통해 보장하기 위해.
• 기존의 방식에서 모델 기반 보증사례 개발으로의 원활한 이행을 지원하기 위한 도구 지원을 제공하기 위해.
• Open Adaptive Systems와 같은 신규 분야에서 SACM의 도입을 촉진하기 위해 실용적이고 표준화된 모델링 지원을 제공하기 위해.

제안 방법

• 목표 구조화 기법(GSN)과 청구-근거-증거(CAE) 접근법을 위한 SACM 준수 메타모델 설계.
• GSN 및 CAE 모델에서 SACM 모델로의 이중 방향 변환 규칙 정의를 통해 일관성과 추적 가능성을 보장.
• OMG의 SACM 표준을 공식적 기초로 삼아 기계 처리 가능한 의미론을 가진 보증사례 모델링을 지원.
• 변환 기법을 도구 지원에 통합하여 자동화된 모델 변환 및 검증을 가능하게 함.
• 대표적인 안전이 핵심인 시스템 보증 사례에 적용하여 접근법 검증.
• 실무자들이 모델 기반 보증사례로의 전환을 지원하기 위한 참조 구현 및 도구 스택 제공.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실제로 SACM 표준은 모델 기반 시스템 보증에 어떻게 효과적으로 적용될 수 있는가?
• RQ2 GSN 및 CAE와 같은 기존의 보증사례 방법을 SACM에 통합할 때 발생하는 주요 과제는 무엇인가?
• RQ3 기존의 보증사례 모델과 SACM 준수 모델 간의 상호운용성은 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ4 GSN 및 CAE에서 SACM로 변환할 때 의미적 일관성을 유지하기 위해 필요한 변환 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 도구 지원은 산업 현장에서 모델 기반 보증사례 개발의 도입을 어떻게 촉진할 수 있는가?

주요 결과

• 저자들은 GSN 및 CAE 모두에 대해 SACM 준수 메타모델을 성공적으로 개발하여 SACM 프레임워크 내에서 보증사례의 공식적 표현을 가능하게 하였다.
• GSN/CAE 모델과 SACM 모델 간에 이중 방향 변환이 수립되어 의미 일관성과 추적 가능성이 보장되었다.
• 이 접근법은 자동화된 도구 지원을 통해 모델 변환, 검증, 분석을 가능하게 하여 보증사례 제작 시 수작업을 줄였다.
• SACM와 기존 방법의 통합은 보증사례의 재사용성, 유지보수성, 감사 가능성 향상에 기여하였다.
• 이 방법은 특히 Open Adaptive Systems와 같은 복잡한 분야에서 스케일러블하고 공식적인 보증사례 개발을 지원한다.
• 본 연구는 실무자들이 비공식적이거나 일시적인 보증사례 관행에서 표준화되고 모델 기반 접근법으로의 전환을 위한 실용적 길을 제공한다.