[논문]공리적 설계에서 트리즈를 이용한 연성설계의 비연성화 과정

신광섭; 김용일; 박경진

doi:10.3795/ksme-a.2007.31.1.077

공리적 설계에서 트리즈를 이용한 연성설계의 비연성화 과정
Decoupling Process of a Coupled Design in Axiomatic Design Using the TRIZ 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.31 no.1 = no.256, 2007년, pp.77 - 88

신광섭 (한양대학교 기계공학과) , 김용일 (한양대학교 기계공학과) , 박경진 (한양대학교 기계정보경영공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Axiomatic Design has been developed as a general design framework during past two decades and TRIZ has been developed for a design tool over 50 years. Axiomatic design is quite excellent in that design should be decoupled. When a design matrix is established, the characteristics of the design are identified according to the coupling properties. If the design is coupled, a decoupling process should be found. However, axiomatic design does not specifically indicate how to decouple a coupled design. In this research, the coupling manner is classified into six patterns. Each pattern could be solved by an appropriate TRIZ module. A table, which matches the coupling pattern and a TRIZ module, is proposed for effective application of the two design theories. The decoupling ideas are proposed by using TRIZ modules. When the number of decoupled designs is more than one, the engineer should select the final idea. The proposed method is applied to practical cases such as a tape feeder and a beam adjuster of the laser marker.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

6가지로 분류하였다. 각각의 유형별로 잘 연결 될 수 있는 트리즈 모듈을 찾고 향후 효율적인 활용을 위해 이를 표로 표시하였다.
후자는 현대적트리즈(Contemporary TRIZ)라 불리며 확장된 기법과 함께 풍부한 데이터베이스를 구비한 소프트웨어가 특징이다. 본 논문에서는 고전적 트리즈의 범위에서 연구를수행하였다. ㈣
본 논문에서는 공리적설계 및 트리즈를 상호보완하여 더 좋은 개념설계를 도출하기 위한 더욱구체적인 방법에 대하여 기술하였다. 분석된 설계가 독립공리를 만족시키지 않는 경우 공리적설계의 유형을 설계방정식에 따라 6가지로 분류하고각 설계의 유형별로 효율적으로 연결할 수 있는트리즈 모듈에 대하여 논의하였다.

가설 설정

공 리 2 : 정보 공 리 (The Information Axiom) 설계대상의 정보량을 최소화하라.
(”)즉, 우수한 발명 이나 발명자가 사용한 문제해결 원리를 자신의 문제에 응용해 문제를 해결하고 혁신을 이루고자 하는 것이다. 트리즈의 토대는 '기술문제에 관한 혁신적인 해결 안의 대부분은 과거의 발명사례에서 도출한 일정한 패턴이나 원리의 유추적발상으로 도출할 수 있다, 는 가설이다. 이 가설을 확고히 하기 위해 특허사례의 조사를 계속하여 금일까지 방대한 양의 특허사례 분석을 달성해 왔다.

제안 방법

(1) 공리적설계에서 연성설계로 분석될 때 트리즈 모듈을 효과적으로 이용하여 개념설계를 도출할 수 있는 설계과정을 순서도로 표시하였다.
(2) 공리적설계의 유형을 설계방정식 및 특징에 따라 6가지로 분류하였다. 각각의 유형별로 잘 연결 될 수 있는 트리즈 모듈을 찾고 향후 효율적인 활용을 위해 이를 표로 표시하였다.
(3) 제안된 설계순서도를 사용하여 칩마운터용테이프피더의, 개념설계안을 도출하였다. 초기 설계가 연성설계로 분석되어 제안된 관계표의 연성설계 유형에 해당되는 트리즈 모듈을 찾아 이를설계안 도출에 활용한 결과 우수한 개념설계안이도출되었다.
(4) 레이저마커에 사용되는 보조 빔 정렬장치설계 문제에서 제안된 공리적설계과정 및 연결표를 사용하여 3가지의 새로운 설계안을 도출 하였다. 도출된 설계안중 제한조건 및 정보량을 고려하여 최종설계안을 결정하였고 이는 우수한 설계로 채택되어 실 제품에 적용되었다.
기능요구와 설계파라미터 사이의 사상과정을 평가하기 위하여, 설계 방정식(design equation)을 이용한 좋은 설계의 평가 기준을 제공한다. 다음은 기능적 영역 내의 기능요구와 물리적 영역내의 설계파라미터 사이 의사상 과정을 수학적 으로 표현한 설계행렬(design matrix) 이다.
두 개의 정보량을 비교한 결과 두 번째 설계안의 정보량이 더 적은 것으로 계산되어826) 두 번째 설계안을 최종 개념 설계안으로 선택하였다. 이러한 개념 설계를 확장하여 Fig.
방법에 대하여 기술하였다. 분석된 설계가 독립공리를 만족시키지 않는 경우 공리적설계의 유형을 설계방정식에 따라 6가지로 분류하고각 설계의 유형별로 효율적으로 연결할 수 있는트리즈 모듈에 대하여 논의하였다. 이를 정리하여공리적설계에서 트리즈 모듈을 좀더 효율적으로사용할 수 있는 설계유형별 트리즈 관계표를 제안하였다.
사용자가 요구하는 사항을 기능적 영역 내의 기능요구로 사상 시키고 물리적 영역 내에서 기능요구를 만족하는 설계파라미터를 구한다. 기능요구와 설계파라미터는 계층구조 형태로 분해 (decomposition)할 수 있다.
이에 따라 모순매트릭스와발명원리(”)를 활용하여 개선할 설계안 도출을 시도할 수 있다. 이때 향상되는 특성을 27번 특성인신뢰도로 하고 악화되는 특성을 4번 특성인 고정된 물체의 길이로 정하였다. 모순매트릭스에서 두가지 특성에 따른 발명원리는 5번 동역학 수준, 29 번 공기 및 유체시스템, 28번 재설계, 12번 동일전위의 원리이다.
분석된 설계가 독립공리를 만족시키지 않는 경우 공리적설계의 유형을 설계방정식에 따라 6가지로 분류하고각 설계의 유형별로 효율적으로 연결할 수 있는트리즈 모듈에 대하여 논의하였다. 이를 정리하여공리적설계에서 트리즈 모듈을 좀더 효율적으로사용할 수 있는 설계유형별 트리즈 관계표를 제안하였다. 제안한 과정을 이용하여 칩마운터용 테이프피더 설계문제와, 듀얼형 레이저 마커의 보조빔정렬장치의 설계에 적용하였다.
이를 정리하여공리적설계에서 트리즈 모듈을 좀더 효율적으로사용할 수 있는 설계유형별 트리즈 관계표를 제안하였다. 제안한 과정을 이용하여 칩마운터용 테이프피더 설계문제와, 듀얼형 레이저 마커의 보조빔정렬장치의 설계에 적용하였다. 공리적설계로 분석하여 문제점을 명확이 하고 트리즈의 모듈을 적용하여 부분적인 문제점을 해결하면 더 좋은 개념설계안을 도출하는데 도움이 됨을 알 수 있었다.
11과 같이 위치를 더욱 미세한 수준으로조절할 수 있다. 즉 나사대신 온도가 조절되는 코일을 부착하여 조정용 금속봉의 길이를 열팽창과온도제어 방법으로 조정하는 설계안이다. 이때 나사 조정 방법보다 더욱 미세한 수준의 위치를 결정할 수 있다.

성능/효과

각 유형별로 해당되는 예제는 자세히 표현한 논문에 별도로 기술하였다.9)이러한관계표를 활용하면 공리적설계에서 연성설계 시보다 효율적으로 비연성설계 또는 비연성화설계등의 더 좋은 설계를 찾는데 상당한 도움이 된다.
제안한 과정을 이용하여 칩마운터용 테이프피더 설계문제와, 듀얼형 레이저 마커의 보조빔정렬장치의 설계에 적용하였다. 공리적설계로 분석하여 문제점을 명확이 하고 트리즈의 모듈을 적용하여 부분적인 문제점을 해결하면 더 좋은 개념설계안을 도출하는데 도움이 됨을 알 수 있었다. 또한 그 결과로서 각 예제에 대하여 새롭게 개선된 개념설계안을 도출할 수 있었다.
공리적설계로 분석하여 문제점을 명확이 하고 트리즈의 모듈을 적용하여 부분적인 문제점을 해결하면 더 좋은 개념설계안을 도출하는데 도움이 됨을 알 수 있었다. 또한 그 결과로서 각 예제에 대하여 새롭게 개선된 개념설계안을 도출할 수 있었다.
이러한 동역학 수준의 원리를 사용하여 새로운설계안을 구상한 결과 Fig. 7의 왼쪽 윗부분과 같이 커버테이프를 당기면서 테이프의 위치를 전진시키는 링크가 분리되도록 설계하는 방안을 도출할 수 있었다. 이러한 방법을 사용하면 드레인롤러(drain roller)가 커버테이프를 미는 힘과 커버테이프를 회전하게 하는 힘을 각각 다르게 조정할수 있게 한다.
개념설계안을 도출하였다. 초기 설계가 연성설계로 분석되어 제안된 관계표의 연성설계 유형에 해당되는 트리즈 모듈을 찾아 이를설계안 도출에 활용한 결과 우수한 개념설계안이도출되었다.

후속연구

공리적설계유형 AD3 형에 해당된다. 첫 번째개념설계안이 도출되었지만 다시 이러한 설계유형에 연결되는 트리즈 모듈을 참고하여 더 좋은 다른 설계 개선안을 도출 할 수도 있다.

참고문헌 (26)

Suh, N.P., 1990, The Principles of Design, Oxford University Press, New York
Suh, N.P., 2001, Axiomatic Design: Advances and Applications, Oxford University Press
Do, S.H. and Park, G.J., 1996, 'Application of Design Axioms for Glass-Bulb Design and Software Development for Design Automation,' Transactions of the ASME, J. of Mechanical design, September, Vol. 123, No. 3, pp. 322-329
Savransky, S.D., 2000 Engineering of Creativity, CRC Press, New York
Altshuller, G., Shulyak, L., Fedoseev, U., 1998, 40 Principles Triz Key to Technical Innovation, Technical Innovation Center Inc., Worcester
Lee, K.W., 2002, 'Development of Mosquito Trap with Effect of Air Cleaning by Using Theory of Inventive Problem Solving(TRIZ),' Journal. of KSPE, Vol. 19, No. 6, pp. 155-159. (in Korean)
Lee, K.W. and Park, G.J., 2000, 'A Structural Optimization Methodology Using the Independence Axiom,' Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers (A), October, Vol. 24, No. 10, pp. 2438-2450. (in Korean)
Shin, M.K., Hong, S.W., and Park, G.J., 2001, 'Axiomatic Design of the Motor Driven Tilt/Telescopic Steering System for Safety and Vibration,' Journal of Automobile Engineering, August, Vol. 215, No. 2, pp.179-187

상세보기
Kai, Y., Hongwei, Z., 2000, 'Compatibility Analysis and Case Studies of Axiomatic Design and TRIZ,' TRIZ Journal, August
Kai, Y., Hongwei, Z., 2000 'Enhancing Robust Design with the Aid of TRIZ and Axiomatic Design,' 2000, International Conference on Axiomatic Design, June21-23, No.11, Cambridge, USA
Kim, Y.S., and Cochran, D.S., 2000, 'Reviewing TRIZ from the perspective of the Axiomatic Design,' Journal of Engineering Design, Vol 11, No. 1, pp. 79-94

상세보기
Kai, Y., 2004, 'The method for uncoupling design by contradiction matrix of TRIZ, and case study' ICAD 2004 Third International Conference on Axiomatic Design, No.11, Seoul, Korea
Shin, G.S. and Park, G.J., 2004, 'Conceptual Design of a Beam Splitter for the Laser Marker Using Axiomatic Design and Triz,' Journal of KSPE, Vol. 21, No. 5, pp. 166-173.(in Korean)
Lee, K.W. and Ahn, Y.J., 2005, 'Mutual Compensation of TRIZ and Axiomatic Design,' First published in the proceedings of the European TRIZ Association Conference, Austria
Park, K. and Kim, J.M., 2006, 'Application of TRIZ and axiomatic design to traditional design process,' Journal of CAD/CAM, pp. 1009-1014
Frey, D.D., Jahangir, E., Engelhardt, F., 2000, 'Computing the Information Content of Decoupled Designs,' First International Conference on Axiomatic Design, Proceedings of ICAD2000, pp. 151-159
Altshuller, G.S., 1999, The innovation Algorithm, Technical Innovation Center, Worcester
Savransky, S.D., 2000, Engineering of Creativity: Introduction of TRIZ Methodology of Inventive Problem Solving, CRC Press, Boca Raton
Kim, I.C., 2001, The Formula of Invention and Patent, HyunsilGwa Miraesa, Seoul.(in Korean)
Park, Y.T., Park, S.D., 1999, Science of Invention and Patent, HyunsilGwa Miraesa, Seoul, 1999 (in Korean)
Lee, H.S., Lee, K.W., 2001, 'Design of Super Water-Saving Toilet System by Solving Physical Contradiction in Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ),' Journal of Korea CAD/CAM, Vol. 6, No. 3, pp. 193-197. .(in Korean)
Mann, D.L., 1999, 'Axiomatic Design and TRIZ: Compatibility and Contradictions,' TRIZ Journal, June and July
Salamatov, Y., 1999, TRIZ: The Right Solution at the Right Time: A Guide to Innovative Problem, Insytec B.V
Shin, G.S., 2006, 'Decoupling Process of a Coupled Design Using the TRIZ Module,' Ph.D.Thesis, Hanyang University, Seoul. (in Korean)
Shin, G.S., Yi, J.W., Kang, B.S. and Park, G.J., 2002, 'Axiomatic Design of a Beam Adjuster for a Laser Marker,' ICAD 2002 Second International Conference on Axiomatic Design, MIT, USA
Park, G.J., 2006, Analytic Methods for Design Practice, Springer-Verlag, New York (in preparation)

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증