[논문]제품의 분리용이성을 위한 설계원칙

목학수; 한창효; 전창수; 송민준

문제 정의

User 측면 에서 분리는 단순히 필요에 의해 소모품을 교체하는 것이 목적이고, A/S 측면에서 분리는 고장 수리및 업그레이드를 위한 정비가 목적이다. Reuse 측면 에서 분리는 특정 부품의 재사용을 위한 분리가 목적이며, Recycling 측면에서 분리는 소재의 재활용을 위한 분리가 목적이다. 사용목적에 따른 분류를한 것은 사용목적에 따라서 작업자가 느끼는 애로 점이 다르기 때문이다.
본 논문에서는 제품의 분리용이성 향상을 위해 세부설계원칙을 도출하였다. 이러한 설계원칙을 도출하기 위해 분리메커니즘을 이용하여 분리용이성의 세부용이 성(파악용 이성, 접근용이성, 분리력 전달용이성, 취급용이성, 분리 구조성)을 결정하였고, 각 세부 용이성에 따른 영향요소를 도출하였다.
분리용이성의 세부용이성 별 도출된 세부설계원 칙들을 제품의 분리 시 발생하는 취약점(애로점)을개선할 수 있는 세부설계원칙을 제시하는 것이다. Fig.
이 4가지 평가 기준을 가지고 최선의 설계대원칙과 차선의 설계대원칙에 따른 각각의 세부설계원칙의 적용성 유무를 평가하는 것이다.
그리고 어려운 공정일 경우는 작업자 특성에 따른 어려움, 작업도구로 인한 어려움, 작업장소로 인한 어려움, 대상물의 특성에 따른 어려움 4가지 경우로 나누었다. 작업자 특성에 따른 어려움은 작업자의 신체적 특성 및 작업자가 대상물에 대한 정확한 분리 정보를 가지고 있는지 없는지 여부로 작업자 특성에 따른 어려움을 판단하였다. 그리고 작업도구로 인한 어려움은 대상물 분리를 위한 전용 도구, 분리도구의 자동화 정도, 분리도구의 다기능화 정도로 작업 도구로 인한 어려움을 판단하였다.

가설 설정

2단계는 현재의 상태를 개선하기 위한 개선대안을 파악하는 단계로서 현재의 위치에서 개선 가능한 모든 영향요소를 파악한다. 이때, 먼저 고려 돼야 하는 하나의 영향요소를 결정하여야 하므로 하나의 영향요소만 개선 가능하다고 가정하였다.

제안 방법

3단계는 여러 개선 가능한 대안들 중에서 가장 높은 점수를 나타내는 경우를 결정하여 개선을 위한 설계 대원칙으로 결정하였다.
각각 세부용이성을 사용목적에 따라 분류를 하였다. 사용목적에 따른 분류는 User 측면, A/S측면, Reuse 측면, Recycling 측면으로 하였다.
점수 산정 절차는 5 단계로 나누었으며, 2장에서 도출한 2개의 가중치와 각 영향요소의 등급을 이용하였다. 그리고 각 세부 영향요소들의 합으로 점수테이블의 점수를 각각 계산하였다. 점수 산정 절차에 따라 사용목적 별 점수 테이블을 만들었다(Fig.
작업자가 분리 시어려움 없이 분리가 가능하다면, 쉬운 공정으로 설계의 변경이 필요하지 않는 것으로 보았다. 그리고 어려운 공정일 경우는 작업자 특성에 따른 어려움, 작업도구로 인한 어려움, 작업장소로 인한 어려움, 대상물의 특성에 따른 어려움 4가지 경우로 나누었다. 작업자 특성에 따른 어려움은 작업자의 신체적 특성 및 작업자가 대상물에 대한 정확한 분리 정보를 가지고 있는지 없는지 여부로 작업자 특성에 따른 어려움을 판단하였다.
작업자 특성에 따른 어려움은 작업자의 신체적 특성 및 작업자가 대상물에 대한 정확한 분리 정보를 가지고 있는지 없는지 여부로 작업자 특성에 따른 어려움을 판단하였다. 그리고 작업도구로 인한 어려움은 대상물 분리를 위한 전용 도구, 분리도구의 자동화 정도, 분리도구의 다기능화 정도로 작업 도구로 인한 어려움을 판단하였다. 작업장소로 인한 어려움은 조립군이 가지고 있는 자체 주위환경 으로 대상물이 아래쪽에 위치하고 있어 대상물 파악이 어려운 경우가 있으며, 작업자가 작업하는 작업공간이 넓으냐, 아니면 좁으냐에 따라서 분리 작업에 애로점이 발생할 수 있거나 않을 수 있다.
제품 설계자가 우선적으로 적용해야 되는 세부설 계원칙을 평가 하여 점수가 70점 이상이 나와야 적용이 가능하고, 평가 점수가 50~70점이면 설계대원 칙을 바꾸어 차선설계대원칙을 고려하여 차선의 설계대원칙에 따른 세부설계원칙의 우선순위를 결정 하여 세부설계원칙 평가 기준으로 평가를 하게 된다. 그리고 평가 점수가 50점 이하가 나오면 현 작업 상황에 적합한 세부설계원칙이 없다고 판단하여, 세부용이성 자체를 변경하여 다시 평가를 실시하게 하였다.
작업장소로 인한 어려움은 조립군이 가지고 있는 자체 주위환경 으로 대상물이 아래쪽에 위치하고 있어 대상물 파악이 어려운 경우가 있으며, 작업자가 작업하는 작업공간이 넓으냐, 아니면 좁으냐에 따라서 분리 작업에 애로점이 발생할 수 있거나 않을 수 있다. 대상 물의 특성에 따른 어려움은 대상물의 구조적 특성, 대상물의 체결점, 형상, 소재, 그리고 대상물의 노후화 정도를 가지고 어려운 공정을 판단하였다. 어려운 공정에 대한 원인 분석을 하기 위해서 선행작업이 필요 없는 경우의 작업상황 및 설계와 쉬운 공정의 작업상황과 설계의 정보를 이용하여 어려운 공정에 이용 하였다.
세부설계원칙을 도출하기 위해 분리대상물에 선행공정의 유·무를 판단하였고, 선행공정이 있을 경우 공정을 쉬운 공정과 어려운 공정으로 나누었다. 대상물 자체의 구조적인 문제, 분리 시간, 비용, 작업 환경, 분리도구 등으로 결정하였다. 이러한 정보를 이용하여 애로점 개선을 위한 세부 설계원칙을 도출하였다.
도출된 세부설계원칙을 설계에 반영하기 위해 우선순위 결정 알고리즘을 만들었으며, 이 알고리즘을 통해 우선적으로 적용해야 할 세부설계원칙을 세부설계원칙 적용성 평가 기준인 분리시간, 설계 변경의 쉬움, 타 부품의 영향 정도, 변경비용을 이용 하여 제품 설계자가 설계원칙을 설계에 적용할 것인지를 결정할 수 있도록 하였다. 이렇게 도출된 세부설계원칙을 제품 설계 시에 적용하면 분리가 현조립군보다 쉽게 분리가 가능하여 분리시간의 단축, 분리 비용의 감소 또한 재활용율이 향상될 것으로 본다.
분리 대상물의 체결점이나 체결상태를 시각을 통해 파악하고, 대상물에 접근이나 분리력 전달이 용이 하도록 대상물을 고정 시키고, 접근 및 분리력 전달이 용이하도록 대상물의 위치를 바꾸는 취급상태가 있을 수 있다. 분리 메커니즘을 이용하여 본 논문에 서는 파악용이성, 접근용이성, 분리력 전달용이성, 취급용이성, 분리구조성 5가지의 세부용이성으로 결정하였다. 분리 메커니즘에는 분리구조성이 없지만 분리구조성을 세부용이성에 포함한 것은 제품이 가지고 있는 구조적 특성 때문에 분리용이성의 세부용이성으로 고려를 하였다.
분리용이성에 대한 가중치는 세부용이성에 대한 가중치와 세부용이성의 영향요소에 대한 가중치로 나누어서 구하였다. 세부용이성의 가중치는 대상물을 분리할 때 각 세부용이성의 중요도를 나타낸 것이다.
각각 세부용이성을 사용목적에 따라 분류를 하였다. 사용목적에 따른 분류는 User 측면, A/S측면, Reuse 측면, Recycling 측면으로 하였다. User 측면 에서 분리는 단순히 필요에 의해 소모품을 교체하는 것이 목적이고, A/S 측면에서 분리는 고장 수리및 업그레이드를 위한 정비가 목적이다.
설계 대원칙 도출체계에 의해서 설계 대원칙을 결정할 때 작업자가 정확한 애로점을 분석하여 설계대원칙을 도출할 수 있도록 하였고, 세부설계원칙 도출 체계를 이용하여, 세부설계원칙을 도출하였다. 세부설계원칙을 도출하기 위해 분리대상물에 선행공정의 유·무를 판단하였고, 선행공정이 있을 경우 공정을 쉬운 공정과 어려운 공정으로 나누었다.
설계대원칙 도출을 위해 3장에서 만든 분리용이성 점수테이블을 이용하여 분리 대상물의 분리하면서 취약점을 결정하고 취약점 개선을 위한 설계 대원칙을 도출하게 된다.
세부설계원칙을 도출하기 위해 분리대상물에 선행공정의 유·무를 판단하였고, 선행공정이 있을 경우 공정을 쉬운 공정과 어려운 공정으로 나누었다.
평균 작업시간은 대상물을 분리하는데 소요된 전체 분리시간에서 파악, 접근, 분리력 전달, 취급에 소요된 시간의 비율을 나타내는 것으로 전체 분리시간 에 대해 다섯 가지로 분류하였다. 애로공정의 발생 빈도는 분리 공정 수행 시에 파악, 접근, 분리력 전달, 취급 공정 각각에서 발생된 애로의 비율로 5등급으로 분류를 하였다.
대상 물의 특성에 따른 어려움은 대상물의 구조적 특성, 대상물의 체결점, 형상, 소재, 그리고 대상물의 노후화 정도를 가지고 어려운 공정을 판단하였다. 어려운 공정에 대한 원인 분석을 하기 위해서 선행작업이 필요 없는 경우의 작업상황 및 설계와 쉬운 공정의 작업상황과 설계의 정보를 이용하여 어려운 공정에 이용 하였다.
공정의 어려움 정도는 쉬움과 어려움으로 나누었다. 어려운 공정에는 작업자 특성에 따른 어려움, 작업도구로 인한 어려움, 작업장소로 인한 어려움, 대상물의 특성에 따른 어려움으로 구분하여 분리 시 발생하는 어려움을 파악하였다.
이 평가기준을 이용하여 분리용이성의 가중치 중세부용이성의 가중치를 결정 하였다. Fig.
작업자가 제품을 분리 시 선행 작업이 필요 없는 경우와 선행 작업이 필요한 경우로 나누고, 선행작 업이 필요 없는 경우는 선행작업이 필요 없는 작업 상황을 작성하고, 선행작업이 필요한 경우 에는 어려운 공정에 대한 작업상황에 따른 4가지 어려움에 대한 문제점 중 어떠한 문제점이 있는지 작성한다. 이러한 문제점을 분석하여 개선을 위한 세부설계원 칙을 도출하였다.
본 논문에서는 제품의 분리용이성 향상을 위해 세부설계원칙을 도출하였다. 이러한 설계원칙을 도출하기 위해 분리메커니즘을 이용하여 분리용이성의 세부용이 성(파악용 이성, 접근용이성, 분리력 전달용이성, 취급용이성, 분리 구조성)을 결정하였고, 각 세부 용이성에 따른 영향요소를 도출하였다.
대상물 자체의 구조적인 문제, 분리 시간, 비용, 작업 환경, 분리도구 등으로 결정하였다. 이러한 정보를 이용하여 애로점 개선을 위한 세부 설계원칙을 도출하였다.
사용목적에 따라 가중치를 다르게 도출한 것은 분리대상물을 분리할 때 사용목적 별로 분리 시 발생하는 애로점이 다르기 때문이다. 이렇게 도출된 가중치 값을 이용하여 세부용이성의 사용목적 별로 점수테이블을 작성 하여 총 20개의 점수테이블을 결정하였다.
작업자가 분리 대상물의 취약점을 분석하고, 취약점개선을 위한 설계대원칙을 도출할 수 있도록 작업상황 분석표를 만들었다. 제품을 분리 시 발생하는 취약점(애로사항)을 개선할 수 있도록 하기 위해 설계대원칙의 도출이 필요하다.
작업자가 제품을 분리 시 발생하는 분리공정에 대한 어려움의 정도를 나누었다. 작업자가 분리 시어려움 없이 분리가 가능하다면, 쉬운 공정으로 설계의 변경이 필요하지 않는 것으로 보았다.
6의점수 산정 절차를 이용하였다. 점수 산정 절차는 5 단계로 나누었으며, 2장에서 도출한 2개의 가중치와 각 영향요소의 등급을 이용하였다. 그리고 각 세부 영향요소들의 합으로 점수테이블의 점수를 각각 계산하였다.
우선순위 결정 알고리즘에 의해 결정된 우선적으로 적용을 해야 하는 세부설계원칙의 적용가능성을 평가해야 한다. 제품 설계자가 세부설계원칙의 적용성 평가 기준을 이용하여 제품 설계 시 적용여부를 판단할 수 있도록 하였다.
제품 설계자가 우선적으로 적용해야 되는 세부설 계원칙을 평가 하여 점수가 70점 이상이 나와야 적용이 가능하고, 평가 점수가 50~70점이면 설계대원 칙을 바꾸어 차선설계대원칙을 고려하여 차선의 설계대원칙에 따른 세부설계원칙의 우선순위를 결정 하여 세부설계원칙 평가 기준으로 평가를 하게 된다. 그리고 평가 점수가 50점 이하가 나오면 현 작업 상황에 적합한 세부설계원칙이 없다고 판단하여, 세부용이성 자체를 변경하여 다시 평가를 실시하게 하였다.
필요 신체 부위의 등급은 파악, 접근, 분리력 전달, 취급 시에 주로 사용하는 신체 부위에 따라 분류를 한 것으로 팔만 사용하는 경우와 팔과 다리를 사용하는 경우 팔, 다리, 허리를 사용하는 경우로 구분하였다. 평균 작업시간은 대상물을 분리하는데 소요된 전체 분리시간에서 파악, 접근, 분리력 전달, 취급에 소요된 시간의 비율을 나타내는 것으로 전체 분리시간 에 대해 다섯 가지로 분류하였다. 애로공정의 발생 빈도는 분리 공정 수행 시에 파악, 접근, 분리력 전달, 취급 공정 각각에서 발생된 애로의 비율로 5등급으로 분류를 하였다.
해당 공정의 어려움은 파악, 접근, 분리력 전달, 취급 공정이 분리공정의 어렵고 쉬움을 결정 하는 정도를, 다섯 가지 등급으로 나누었다. 필요 신체 부위의 등급은 파악, 접근, 분리력 전달, 취급 시에 주로 사용하는 신체 부위에 따라 분류를 한 것으로 팔만 사용하는 경우와 팔과 다리를 사용하는 경우 팔, 다리, 허리를 사용하는 경우로 구분하였다. 평균 작업시간은 대상물을 분리하는데 소요된 전체 분리시간에서 파악, 접근, 분리력 전달, 취급에 소요된 시간의 비율을 나타내는 것으로 전체 분리시간 에 대해 다섯 가지로 분류하였다.
제품의 분리 시 발생하는 애로 공정을 파악하고 평가 기준으로 해당공정의 어려움, 필요 신체 부위 등급, 평균 작업시간 그리고 애로공정의 발생 빈도가 있다. 해당 공정의 어려움은 파악, 접근, 분리력 전달, 취급 공정이 분리공정의 어렵고 쉬움을 결정 하는 정도를, 다섯 가지 등급으로 나누었다. 필요 신체 부위의 등급은 파악, 접근, 분리력 전달, 취급 시에 주로 사용하는 신체 부위에 따라 분류를 한 것으로 팔만 사용하는 경우와 팔과 다리를 사용하는 경우 팔, 다리, 허리를 사용하는 경우로 구분하였다.

이론/모형

4는 분리 용이성의 세부용이성 가중치를 나타낸 것이다. 세부용이성의 영향요소의 가중치는 쌍대비교 방법으로 각 영향요소간 1 : 1 비교하여 중요도를 정하 였으며, 쌍대비교 결과 값을 초기 값으로 이용하여 AHP(Analytic Hierarchy Process)기법⁷⁾으로 세부용 이성의 사용목적 별로 영향요소의 가중치를 결정하였다(Fig. 5).

성능/효과

따라서, 우선적으로 적용을 해야 하는 최선의 설계대원칙은 “접근(작업)공간을 넓혀라”이고, 차선의 설계대원칙은 “Self-location을 만들어라”로 결정되었다.
마지막으로 변경 비용은 제시된 세부설계원칙을 적용할 경우 기존 부품보다 더 많은 비용이 들고(5 점), 기존 부품과 동일하며(15점), 기존 부품보다 비용이 적게든다(25점)로 결정하였다.

후속연구

도출된 세부설계원칙을 설계에 반영하기 위해 우선순위 결정 알고리즘을 만들었으며, 이 알고리즘을 통해 우선적으로 적용해야 할 세부설계원칙을 세부설계원칙 적용성 평가 기준인 분리시간, 설계 변경의 쉬움, 타 부품의 영향 정도, 변경비용을 이용 하여 제품 설계자가 설계원칙을 설계에 적용할 것인지를 결정할 수 있도록 하였다. 이렇게 도출된 세부설계원칙을 제품 설계 시에 적용하면 분리가 현조립군보다 쉽게 분리가 가능하여 분리시간의 단축, 분리 비용의 감소 또한 재활용율이 향상될 것으로 본다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	세부용이성을 사용목적에 따라 분류하였는데, 어떠한 것들이 있는가?	각각 세부용이성을 사용목적에 따라 분류를 하였다. 사용목적에 따른 분류는 User 측면, A/S측면, Reuse 측면, Recycling 측면으로 하였다. User 측면 에서 분리는 단순히 필요에 의해 소모품을 교체하는 것이 목적이고, A/S 측면에서 분리는 고장 수리및 업그레이드를 위한 정비가 목적이다.
	유럽연합의 환경규제의 특징은 무엇인가?	환경문제가 본격적으로 논의되기 시작하면서 환경규제가 점점 강화되고 있다. 유럽연합(EU)은 일정 수준 이상의 환경성을 갖추지 않은 상품은 제조, 판매를 엄격히 제한하는 등 ‘사전 예방’ 차원의 정책을 시행하고 있다. 이런 상황에 국내에서는 아직 친환경 제품을 생산하는 생산기술을 제대로 갖춘 업체가 많지 않아 혼선이 거듭되고 있다.
	재활용을 위한 새로운 연결망에는 무엇이 있는가?	또한, EU규정에서는 회원국들의 폐차량 재활용을 규정화 할 것을 의무화하고 있어, 이 재활용 시장의 참여자들은 재활용을 위한 새로운 연결망(생산자, 차량소유자, 재활용업자, 인터넷)을 구성하기에 이르렀다.1,8)

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