제어-피드백-아보트 루프

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너무 자주 시스템이 고장나 때로는 제품이나 서비스의 제공자에 대한 생명, 운명과 신뢰의 현저한 손실로 이어진다. 예상하지 못한 결과를 결정하기 위해 그룹과 시스템의 상호작용을 분석하는 데 도움이 되는 간단하고 유용한 도구가 필요하다고 판단했다. 도구는 상호작용의 모든 가능한 결과를 제공할 필요는 없었지만 분석가와 제품/서비스 개발 이해관계자가 시스템에서 새로운 기능 구현과 관련된 잠재적 위험을 평가할 수 있는 수단을 제공해야 했다. 그들은 어떤 개념이 사업적 관점에서 실행 가능한지 확인하는 데 도움이 되는 브레인스토밍 도구가 필요했다. 제어-피드백-아포트 루프 및 분석 다이어그램은 조직이 시스템 워크플로우 및 워크플로우 예외를 분석하는 데 도움이 되는 도구 중 하나이다.

통제의 개념-피드백-아보트(CFA) 루프는 '제어 – 피드백 루프'라는 또 다른 개념을 기반으로 한다. 제어 – 피드백 루프는 수년 동안 존재해왔으며 위상-잠금 루프와 같은 많은 전자 디자인을 개발하는 데 있어 핵심 개념이었다.^[1] CFA 루프 개념의 핵심은 기업 임직원이 시스템, 프로세스, 제품, 서비스가 개발되기 전에 자신이 사용하고 창출할 수 있는 운영을 예상할 수 있어야 한다는 주요 요구에 근거한 것이었다.^[2]

CFA 루프 개념의 역사

CFA 루프 개념은 시니어 컨설턴트 및 소프트웨어 QA/테스트 전문가인 T. 제임스 레두스 '짐'이 개발했으며, 테스트 관리 컨설팅 회사인 알파 그룹 3 LLC의^{[permanent dead link]} 소유주가 개발했다. 1986년 LeDoux씨는 General Dynamics, Inc.의 전 엔지니어인 Warren Yates씨의 도움을 받아 그룹과 시스템 동적 분석을 위해 Control and Befeedback 개념을 사용하는 것이 시스템이 통제 불능 상태가 되었을 때 그들에게 완전한 그림을 제공하는 것이 아니라는 것을 발견했다. 1996년, 원격 시험 서비스(Remote Testing Services, Inc.)의 사장인 짐 레두스와 래리 W. 스미스 박사는 이 문제에 대해 긴 시간 동안 논의했으며, 제어 장치가 의도하지 않은 것일지라도 시스템이 통제 불능 상태가 되었을 때 어떤 다른 형태의 통제가 존재해야 한다는 결론에 도달했다.

1997년 르두스 씨는 경찰차가 뒤에서 차를 세울 때 사람이 차를 운전할 때 보이는 행동의 변화를 이용해 통제력의 변화가 어떻게 일어나는지를 설명했다. 그는 덴버에서 열린 2003년 PDMA(Product Development and Management Association) 회의에서 운전자에 의해 제1차 제어장치(교통, 표지, 속도)가 중단되고 제2차 제어장치(경찰차, 표지, 속도)가 제1차 제어장치가 되는 행동을 보여줌으로써 이러한 현상을 실증했다. 2004년, LeDoux씨는 CFA 루프의 사용 범위를 파악하기 위해 Nims, Inc.의 전 교육 설계 컨설턴트인 Susan Wheeler 박사, Ed. D.와 함께 일했었다. CFA 루프는 현재 몇몇 포춘지 선정 100대 기업의 시스템 활동을 분석하는 데 사용되고 있다. 그 용도에 대한 논의도 관리책 「이륙!: D.M. D.M. D. D. D. D. D. D. D. D. D. D. D.Price의 "프로젝트를 이착륙시킬 프로젝트 관리 책자 소개!"^[3] ISBN978-0-9707461-1-5

'컨트롤 차트'의 개념과 CFA 루프 사이에는 강한 유사성이 존재하는 것으로 나타났다. 두 개념의 차이는 관리도를 현재 상태의 동적 측정으로 사용한다는 것이었다. CFA루프는 폐쇄 루프 시스템이 어떻게 작동해야 하는지, 대체 제어 장치가 의도나 사고에 의해 인수될 때 예상되는 사항을 분석하기 위해 사용된다. CFA 루프의 비교와 관리도와의 관계는 이 논의의 뒷부분에서 설명된다.

제어-피드백 개념

제어-피드백 개념은 구성요소가 수행되는 방식에 대한 정보를 제공하고 피드백에 기반한 제어기의 현재 작동을 조정하는 '제어'로 구성되었다. 그것은 '샘플링'이라는 개념을 사용하여 '컨트롤'이 얼마나 자주 '피드백' 정보를 사용했는지를 판단하여 '컨트롤'이 구성 요소에 대한 지침을 수정할 수 있도록 했다.

CFA 루프란?

그림 1은 CFA 루프의 모델을 보여준다. CFA 루프는 제어 요소, 피드백 요소 및 중단 요소의 세 가지 주요 요소로 구성된다. 어떤 시스템 내에서, 이 세 가지 요소들 중 어느 하나라도 부족하면 어느 시점에 시스템이 실패하게 될 것이다. 이 문서에서 사용하는 '시스템'이란 용어는 물리적, 조직적 또는 자연적 구조에서 기업이 영향을 받는 환경, 업무, 프로세스, 절차 또는 시스템을 나타낼 수 있다. 경험을 통해, 심지어 나무들도 CFA 모델을 따르는 것처럼 보인다는 것이 밝혀졌다. 그림 1의 도표는 분석 대상 시스템을 정의하는 각 관련 서클에 제어, 피드백, 중단 등의 기능을 삽입하여 분석 다이어그램으로 사용할 수 있다(예: 제어 – Workflow 요청, 피드백 – 요청 결과, 중단 – 실패한 요청, 워크플로 예외 경로).

CFA 모델은 3-시그마 관리도와 함께 효과적으로 사용할 수 있다. CFA 루프와 관리도는 동일한 기능을 공유하며, 이 기능은 이 문서의 뒷부분에서 설명된다.

제어-피드백-어포트(CFA) 루프의 설명

언급했듯이, CFA 루프는 제어, 피드백 및 중단이라는 세 가지 요소로 구성된다. 우선, 우리는 루프의 제어 요소에 대해 논의할 것이다.

제어 요소

그림 2에서 강조된 바와 같이 CFA 루프의 제어 요소는 해당 시스템의 활동을 제어한다. 제어 요소의 기본 특성은 피드백으로부터 새로운 정보를 수신할 때까지 항상 정적 상태에 있다는 것이다. 이 정적 상태는 실제로는 시스템을 현상 상태로 유지하는 제어 요소다. 자동차를 예로 들면, 만약 컨트롤이 자동차에 제공한 이전의 지침이 가속하는 것이라면, 피드백 판독치가 컨트롤에게 가속을 멈추라는 지시를 내릴 때까지 가속은 계속된다.

정적 조건의 개념은 아무 일도 일어나지 않고 있다는 것이 아니라, 통제관의 마지막 지시 이후 시스템에 주어진 명령에서 아무것도 변하지 않는다는 것을 말하는 것이라는 것을 기억하라. 통제관의 마지막 지시가 가속하는 경우, 시스템은 달리 지시될 때까지 계속 가속할 것이다.

제어 요소는 시스템의 '1차 제어'이다. 모든 것이 '정상' 작동 모드 내에서 작동하는 동안 제어 요소는 1차 제어로 유지된다.

그림 2 – CFA 루프 – 제어 요소

피드백 요소

피드백 요소는 시스템의 현재 상태에 대한 정보를 피드백한다. 피드백 요소는 항상 시스템의 현재 상태를 읽고 있기 때문에, 피드백 요소는 항상 '동적' 상태에 있다는 기본적인 특성을 가지고 있다. 피드백이 끊임없이 변화하는 조건을 읽고 있다는 뜻이다. 시스템이 꺼지거나, 더 이상 작동하지 않거나, 사망하는 경우를 제외하고는 어떤 시스템도 변화하지 않는 상태에 있지 않다. 대기 상태의 컴퓨터를 보십시오. 어떤 활동이 일어나기를 기다리는 동안에도 여전히 행정 활동을 하고 있다. 변경은 피드백 요소의 상수 상태를 말한다.

이러한 이유로, 피드백 요소는 변화하는 환경에 적절히 대응하기 위한 제어 요소 시간을 제공하는 데 필요한 간격으로 제어 요소에 정보를 제공할 필요가 있다. 이 간격 기간을 '샘플링'이라고 하는데, 이 기간은 이 문서의 뒷부분에서 논의될 것이다.

그림 3 – CFA 루프 – 피드백 요소

제어 요소와 피드백 요소 사이의 통신은 '기본 경로'를 통해 수행된다(그림 4 참조). 1차 경로는 제어 요소가 정보의 샘플을 요청하고 피드백 요소가 응답할 수 있는 양방향 경로다.

중단 요소

중단 요소(그림 5 참조)는 1차 경로가 '왜곡'되는 결과를 초래한 조건에 반응하기 때문에 그렇게 명명된다. 그런 다음 Abort 요소는 조건이 허용 가능한 매개변수로 다시 전환될 수 있을 때까지 제어 행위를 대신한다.

대체 경로(Abort)와 피드백 사이의 통신에는 '대체 경로'(그림 6 참조)가 사용된다. 이 시점에서 피드백은 기본 경로에 대해 정의된 것과 다른 피드백 집합일 수 있다.

피드백이 또 다른 피드백 요소 집합일 수 있다는 것을 입증하기 위해 다음 예를 살펴본다.

이 예에서는 자동차를 한 번 더 운전하는 방법을 사용해보자(그림 7 참조). 운전자가 자동차를 운전할 때, 1차 경로는 제어 요소(가스 페달)와 피드백 요소(속도계 및 도로 표지판)이다. 전방에서 정지 표시가 감지되면 운전자가 가속 페달(기본 컨트롤)에서 발을 떼고 브레이크 페달(대체 컨트롤)을 누른다. 운전자가 일단 정지 신호에 도달하면 더 이상 속도계나 도로 표지판을 보지 않는다는 점에 유의하십시오. 운전자는 자신의 길을 건널 수 있는 다른 차들을 찾고 있다. 즉, 운전자는 다른 피드백 소스를 찾고 있다. 일단 그가 가는 것이 안전하다고 느끼면, 그는 일차적인 통제와 피드백 그리고 일차적인 경로로 돌아갈 것이다.

샘플링 및 피드백 요소

제어 요소가 시스템이 다음에 무엇을 해야 하는지에 대한 적절한 지침을 제공할 수 있으려면 피드백에 의해 제공된 정보가 현재 상태를 진정으로 표현해야 한다. 피드백 정보가 제어 요소에 의해 너무 자주 샘플링되는 경우, 시스템에 불필요한 요구를 부과할 수 있다. 정보를 충분히 자주 읽지 않으면 상당한 오류가 발생하여 시스템 장애가 발생할 수 있다. 이 딜레마에 대한 해결책은 우리가 여전히 시스템에 대한 통제력을 유지할 수 있다는 확신을 가질 수 있는 비율로, 필요할 때 샘플링하는 것이다.^[4]

우리 자동차로 돌아가자. 우리가 정보를 얻기 위해 거리 표지판을 표본으로 추출하는 속도는 속도계를 볼 때와는 다를 것이다. 우리는 또한 외부의 어떤 영향들이 피드백 믹스에 그들 자신을 도입할 때 우리의 샘플링 속도를 바꿀 수도 있다. 만약 경찰차가 뒤에 있다면, 우리는 경찰차가 그곳에 없다면 속도계를 훨씬 더 자주 샘플링하게 될 것이다.

CFA 루프를 사용하여 제어 루프 다이어그램 작성

Control Loop Diagram(제어 루프 다이어그램)은 해당 항목의 상호작용을 분석하는 동안 발견한 각 조건의 목록을 제공하는 차트다. 기본 제어 루프 다이어그램은 표 1에 나와 있다.

제어 요소 조건	피드백 요소 조건	요소 조건 중단
제어 요소 이름	피드백 요소 이름	요소 이름 중단
번호 목록	번호 목록	번호 목록

표 1 – 제어 루프 다이어그램 템플릿

제어 루프 다이어그램은 CFA 루프가 효과적으로 사용될 수 있는 차량을 제공한다. 다음은 CFA 루프 분석 정보를 생성하여 제어 루프 다이어그램으로 변환할 수 있는 시퀀스 입니다. 프로세스는 다음과 같다.

A. CFA 루프의 관점을 파악한다.

관점이 무엇인지 아는 것이 중요하다. 특정 관점에서 환경을 볼 수 있다(즉, 결함을 검토하는 테스트 관리자 또는 버전을 보는 개발 관리자의 관점에서). 관점에 따라 무엇이 통제관이 될 것인가와 분석에 대한 피드백을 제공하는 것이 결정된다.

B. 환경을 통제하는 것은 무엇인가?

C. 피드백 구성 요소를 식별하십시오.

제어 환경 및 피드백 요소를 식별함으로써 1차 경로의 매개변수를 식별할 수 있다.

D. 1차 경로의 중단을 초래할 수 있는 조건을 확인한다.

중단 조건은 기본 경로가 작동해야 하는 한계와 경계에 대한 통찰력을 제공할 수 있다.

E. 통제관이 환경을 관리하는 데 사용할 프로세스를 파악한다.

이제 제어 요소와 피드백 요소 사이의 상호작용을 분석할 수 있고 결과 정보를 제어 루프 다이어그램에 매핑할 수 있다.

F. Abort가 제어권을 부여 받았을 때 사용되는 프로세스를 확인한다.

CFA 루프 – 컨트롤 루프 다이어그램 관계의 예

다음의 CFA 루프 및 제어 루프 다이어그램은 버전 제어/불량 보고 CFA 루프(그림 8)와 관련 제어 루프 다이어그램(표 2) 사이의 관계를 보여준다.

제어 요소로서 버전 제어에 초점을 맞춘 CFA 루프의 제어 루프 다이어그램(표 2 참조)은 다음 표와 유사하게 표시되어야 한다(분석 브레인스토밍 세션 동안 매핑).

제어 요소 조건	피드백 요소 조건	요소 조건 중단
버전 제어(A)	결함 보고(B)	문제 관리(C)
1. 버전은 다음 결점 세트를 수정하기 위해 예상되는 증분 하위 버전 번호와 일치해야 한다.	1. 중대한 수준으로 보고된 결점	1. 사전 정의된 시간 내에 고칠 수 없는 결함은 확대되어야 한다.
2. 고정, 시험, 통과된 결함으로 인해 서브버전 카운트가 증가함	2.중요불량수	2. 중대한 결함수 또는 중대한 결함에 대한 연령제한을 위반하는 결함은 자동으로 Abort를 생성한다.
3. 사전 정의된 카운트를 초과하지 않는 결점

표 2 – 제어 루프 다이어그램

관리도

관리도는 CFA 루프와 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 관리도는 특정 측정 항목의 추세와 상태를 추적하는 수단을 제공하기 위해 사용된다. 관리도(그림 9 참조)는 표본 추출된 항목의 표준 편차를 사용하여 해당 항목이 범위 내(허용 조건 내)인지 범위를 벗어남(허용 조건 외)인지 여부를 결정한다. +3s는 상한-제어 한계치 또는 UDL로도 식별되며, -3s는 하한-제어 한계치 또는 LDL로도 알려져 있다.

한계에 도달한 항목은 관리 상태에 있는 것으로 간주된다(그림 10 참조). 그것들은 CFA 루프의 제어 요소가 될 수 있다.

범위를 벗어난 항목은 관리 이탈 상태에 있다고 한다(그림 11 참조). 아웃바운드 영역은 또한 CFA 루프의 Abort 요소로 식별할 수 있다.

CFA 루프와 관리도는 유사한 기능을 공유하며 사용과 목적의 차이가 있다는 점을 이 문서의 앞부분에서 언급했다는 점을 기억하십시오. 우리는 이미 Control과 Abort의 유사점을 보았다.

관리도를 보고(그림 12 참조) 관리도에 있는 정보를 CFA 루프 요소와 비교해보자.

'한계' 영역은 우리의 통제 요소다. 때로는 항목이라고 불리는 우리의 데이터 포인트가 '인바운드' 영역 내에 있는 한, 우리는 통제할 수 있다고 한다. 데이터 포인트는 피드백 요소다. '아웃바운드' 영역은 Abort 요소들이다. 데이터 지점 4는 '아웃바운드' 영역에 있으므로, 향후 데이터 지점을 다시 제어하기 위한 조치를 취하기 위해 제어 권한을 Abort 요소에 전달해야 한다. CFA Loop을 이용한 시스템 작동 분석 중, 중단 메커니즘을 명확하게 파악하여 작동 중 시스템이 한계를 벗어날 때 대체 제어를 활성화하고 대체 조치가 시스템 설계자에게 놀라지 않도록 해야 한다.

관리도를 사용할 때의 이점은 작동 중인 시스템의 동적 조건을 보고할 수 있기 때문이다. 데이터 지점 2에 의해 데이터가 이전 데이터 지점들이 설정한 추세를 따라간다면 어느 시점에서는 데이터가 통제 불능이 된다는 것을 알 수 있어야 한다. 이러한 추세를 확인할 수 있는 능력을 통해 차트 사용자는 시스템을 통제 상태로 유지하도록 하기 위해 조기 조치를 취하거나 시스템을 통제 상태로 되돌리는 데 사용되는 자동 중단 프로세스를 모니터링할 수 있다.

참고 및 참조

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 Control-feedback-abort 루프와 관련된 미디어가 있다.