본 논문은 철도신호에서 사용되는 이중계제어장치의 전원공급방식에 대하여 상수고장률을 기반으로 하는 평균고장률에 의한 설계와 신뢰도함수에 의한 설계방안을 제안한다. 일반적으로 시스템 운명이전에 신뢰도 요구사항 만족을 위한 시스템의 신뢰도 예측은 RBD모델을 사용하였다. 하지만 이중계제어장치와 같이 여분을 갖는 시스템의 신뢰도를 RBD와 같은 조합모델에 의해 정확한 신뢰도를 모델링하기에 부적합하다. 따라서 본 논문에서는 다중계구조 제어기의 설계과정에서 단순조합모델에 의한 설계방식 선정보다는 결함발생에 대한 여분구조의 모델링을 통한 설계방식 선정이 보다 정확한 신뢰도를 갖는 시스템구축을 가능하게 하며, 운영중에 발생되는 유지보수비용 및 고장으로 인한 손실비용의 효율화를 위해 필요함을 입증한다.
본 논문은 철도신호에서 사용되는 이중계제어장치의 전원공급방식에 대하여 상수고장률을 기반으로 하는 평균고장률에 의한 설계와 신뢰도함수에 의한 설계방안을 제안한다. 일반적으로 시스템 운명이전에 신뢰도 요구사항 만족을 위한 시스템의 신뢰도 예측은 RBD모델을 사용하였다. 하지만 이중계제어장치와 같이 여분을 갖는 시스템의 신뢰도를 RBD와 같은 조합모델에 의해 정확한 신뢰도를 모델링하기에 부적합하다. 따라서 본 논문에서는 다중계구조 제어기의 설계과정에서 단순조합모델에 의한 설계방식 선정보다는 결함발생에 대한 여분구조의 모델링을 통한 설계방식 선정이 보다 정확한 신뢰도를 갖는 시스템구축을 가능하게 하며, 운영중에 발생되는 유지보수비용 및 고장으로 인한 손실비용의 효율화를 위해 필요함을 입증한다.
In this paper, we suggest those two design plans for power supply method of Hot Standby Sparing System; one is the plan using MTBF based on Constant Failure Rate, and the plan using Reliability Function is the other. Traditionally, RBD (Reliability Block Diagram) is used for reliability prediction w...
In this paper, we suggest those two design plans for power supply method of Hot Standby Sparing System; one is the plan using MTBF based on Constant Failure Rate, and the plan using Reliability Function is the other. Traditionally, RBD (Reliability Block Diagram) is used for reliability prediction which is required to meet any requirements before system operation. However, the system that has redundancy, such as Hot Standby Sparing System, Is not suitable for system reliability modeling using combination model, such as RBD. In this paper, therefore, we demonstrate that for redundancy controller, redundancy modeling design toward fault occurrence design is more effective to build up a system with higher reliability and achieve the effectiveness of loss cost due to maintenance and failure occurred in operation, rather than combinational modeling design.
In this paper, we suggest those two design plans for power supply method of Hot Standby Sparing System; one is the plan using MTBF based on Constant Failure Rate, and the plan using Reliability Function is the other. Traditionally, RBD (Reliability Block Diagram) is used for reliability prediction which is required to meet any requirements before system operation. However, the system that has redundancy, such as Hot Standby Sparing System, Is not suitable for system reliability modeling using combination model, such as RBD. In this paper, therefore, we demonstrate that for redundancy controller, redundancy modeling design toward fault occurrence design is more effective to build up a system with higher reliability and achieve the effectiveness of loss cost due to maintenance and failure occurred in operation, rather than combinational modeling design.
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문제 정의
본 논문은 단일결함허용을 목적으로 하드웨어 여분을 사용하는 다중계구조 제어기에 대해서 이중계의 정의를 만족하는 평균고장률이 동일한 두 가지 방식의 전원설계를 제안하고 각각의 신뢰도를 평가하여 설계방식별 신뢰도와 교체주기를 분석한다. 이러한 분석을 통해 다중계구조 설계 시 신뢰도목 표의 만족뿐만 아니라 운영자로의 시스템 인수단계 이후의 운영효율도 설계단계에서 고려해야 함을 입증한다.
본 논문은 철도신호분야의 시스템수명주기 별로 수행되는 신뢰성관리와 관련하여 일반적으로 사용되는 RBD와 같은 조 합모델을 적용한 다중계구조 제어기의 신뢰도모델링 기반 설 계의 문제점을 이중계구조제어기의 전원공급방식의 두 가지 설계를 들어 입증하였다. 최종사용자가 요구한 신뢰도목표가 MTTF 또는 MTBF와 같은 평균값으로 주어지는 경우에 조합 모델을 근거로 하드웨어 여분을 사용한 다중계구조 제어기를 설계하면 시스템의 사용개시 이후 시간에 따라 변화하는 신 뢰함수의 정확한 예측이 어려우며, 신뢰성기반 유지보수(RCM, Reliability Centered Maintenance)와 같이 시스템 신뢰성 및 비용의 최적화를 위한 업무의 정확성을 저하시키는 원인이 된다.
제안 방법
여분을 갖는 시스템의 결함발생에 대한 복잡한 상태천이를 고려하여 신뢰도함수를 산출하기 위해 본 논문에서는 상태모 델수립에 대한 마코브모델링을 사용하여 각 설계의 신뢰도함 수를 도출하였다.
신뢰성 요구사항 528 한국절도학회논문집 제10권 제5호 2007년은 위에서 언급한 서비스제공의 불능과 깉-이 특정 상태를 요 구하는 경우에 고장모드영향분석(FMEA, Failure Mode Effect Analysis)과 같은 특정 상태발생빈도 정량화를 위한 분석단계 를 거쳐야 하며, 본 논문에서와 같이 별도의 고장정의를 선언 하지 않는 경우에는 모든 부품의 고장발생률을 고려한다. 즉, 모든 고장성분을 고려하여 모델링을 수행한다.
특히 신호시스템과 같이 전자화된 제어기의 고장패턴은 일정한 패턴을 가지지 않는 우발고장(Random Failure)%으 로써 관련규격이나 사용실적에 의해 정량적으로 제시되는 평 균고장률을 사용하여 제어기별 신뢰성과 안전성의 요구사항 만족여부를 평가한다.
후속연구
따라서 본 논문에서 보인바와 같이 다중계구조 제어기의 설계과정에서 단순조합모델에 의한 설계방식 선정보다는 결 함발생에 대한 여분구조의 모델링을 통한 설계방식 선정이 보다 정확한 신뢰도를 갖는 시스템구축을 가능하게 하며, 운 영중에 발생되는 유지보수비용 및 고장으로 인한 손실비용의 효율화를 위해 검토되어야 한다.
참고문헌 (7)
IEC 62278 (2002), 'Railway applications - Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS)', pp.19-64
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