[논문]공학 시스템 설계를 위한 체계적인 개념 설계 프로세스 구조 개발

박용택; 국금환

공학 시스템 설계를 위한 체계적인 개념 설계 프로세스 구조 개발
Structure Development of Systematic Conceptual Design Process for Designing Engineering Systems 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.24 no.9 = no.198, 2007년, pp.86 - 94

박용택 (경상대학교 제어계측공학과) , 국금환 (경상대학교 제어계측공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The design process must be planned carefully and executed systematically in order to support designers who are faced with many engineering design problems. In particular, conceptual design stage is very important than other stages such as detailed design or manufacturing stage on designing engineering systems. When designers are faced contradictory situation in task, conceptual design usually requires inventive thinking which depends on their creativity. And in order to develop good concepts, it is necessary to resolve contradictory situations during conceptual design. This paper presents a structure of systematic conceptual design process for designing engineering systems. And we developed the automatic feeding screw device using the proposed design process structure.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 Pahl 과 Beitz 가 제안하는 전통적인 개념 설계 프로세스, 공리적 설겨)(Axiomatic design, AD) 그리고 트리즈(TRIZ)를 비교 분석함으로써 창의 적 개념안 도출 작업을 지원하기 위한체계적인 개념 설계 프로세스의 구조를 제안하고자 한다.
그리고 체결되기 전에 스스로작아져야 한다. 본 연구에서는 시스템에 주어진 자원들 중 나사의 도체 성질을 이용하여 개념안을 도출하였다. 나사를 이동시키기 전에 막대자석(S2) 을 나사에 부착하여 운송 중 나사가 회전하는 것을 방지하고 그리고 나사를 이동시킨 후, 막대자석을 나사로부터 분리시킨다(Fig.
본 연구에서는 전통적인 개념 설계 과정과 공리적 설계에서 제안하는 설계 과정을 비교 분석하여 개선된 형태의 개념 설계 프로세스의 구조를 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 개념 설계 프로세스는 추상적인 전체 기능으로부터 핵심 FRs 를 정의 하고 그것들을 만족시키기 위한 핵심 DPs 를 개발한 다음 개발한 DPs 를 만족시키기 위한 최소한의 보조 FRs 를 정의 하고 그것들로 구성된 기능구조 및 그것들을 만족시키기 위한 작용구조를 완성하도록 구성되어 있다.

제안 방법

시스템 등으로 구성된다. 따라서 시스템을 구성하는 요소들 사이에는 에너지, 물질 그리고신호의 흐름은 반드시 규정되고 분석되어야 하기때문에 본 연구에서는 Pahl 과 Beitz 가 제안하는 개념 설계 프로세스를 공학 설계 문제의 기본 프로세스로 선정하였다.
13은 자성과 비자성이 동시에 요구되는 상황에 있어서 공간적 분리 원리를 적용하여도출한 개념안을 보여주고 있다. 막대자석을 비자성 물질 속에 넣음으로써 상기의 물리적 모순을 해결하였다.
본 연구에서 제안하는 개념 설계 프로세스는 추상적인 전체 기능으로부터 핵심 FRs 를 정의 하고 그것들을 만족시키기 위한 핵심 DPs 를 개발한 다음 개발한 DPs 를 만족시키기 위한 최소한의 보조 FRs 를 정의 하고 그것들로 구성된 기능구조 및 그것들을 만족시키기 위한 작용구조를 완성하도록 구성되어 있다. 그리고 개념 설계 과정에서 발생하는 모순적 상황들은 트리즈의 도구들을 사용하여 해결하도록 제안하고 있다.
본연구에서는 Pahl 과 Beitz 가 정의 한 기능들(주기능, 보조기능)은 FRs 로 간주하며, 기능들을 만족시키는 작용원리들은 DPs 로 간주한다. 또한 기능 구조는 목적 시스템의 전체 기능을 구성하는 모든 FRs 간의 에너지, 물질, 신호의 흐름을 명확하게 규명한 것을 말한다.
15 는 FR1과 FR2 를 만족시키기 위한 작용 원리들(DPI, DP2)을 보여주고 있다. 자석 공급은 나사 운송 기능을 결정하는 공압 장치의 공기주입 주기에 의 해 영향을 받을 수 있기 때문에 본연구에서는 기술 시스템 발전 법칙 중 리듬조화의 법칙에 따라 회전판의 회전 주기(모터의 주기)를 공기를 인가하는 주기와 동기화시킴으로써 이들기능들을 서로 독립시켰다. Fig.
특흐I, 정의 한 어떤 기능적 요구사항들(Functional requirement, FRs)이 서로 종속적인 관계에 있거나 또는 어떤 FR 을 만족시키기 위해 개발한 설계 파라미터 (Design parameters, DPs)가 다른 FR 에 영향을 주는 모순적 상황에 직면할 경우, 대부분의 전통적인개념 설계 프로세스들은 이러한 모순적 상황에 대하여 타협안(Trade-off)을 제시하거나 또는 심리학을 토대로 한 기법들이나 도구들을 사용하여 해결안을 도출하도록 제안하였다. 그 결과, 그것들을 실제의 공학 설계 문제에 적용하기에는 불충분하다.

성능/효과

되었다. 그 결과, 설계자들은 설계 과정을 빠르게 수행할 수 있고 또한 최소한의 자원과 시간을 사용하여 설계의 마지막 단계에 도달할 수 있는 방법들을 찾아야 한다는 필요성을 인식하게 되었다
트리즈는 주어진 문제 상황에 대해 최소한의 집합으로 구성된 기술 시스템만을 취급하기 위한 도구로써 물질-장 분석과 표준 시스템을 제공한다.따라서 요구되는 현재의 FR 과 그것의 DP 를 물질-장 모델로 분석하여 그것에 대한표준 시스템을 적용함으로써 개념안 도출 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

후속연구

향후 연구는 본 연구에서 제안하는 개념 설계프로세스 구조를 모순적 상황을 논리적으로 해결하기 위한 창의 적 개념안 도출 작업을 지원하는 세부적인 단계들로 구성된 체계적인 개념 설계 프로세스로 발전시키는 것이다.

참고문헌 (12)

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