[논문]철도차량 정량적 신뢰성.가용성.유지보수성(RAM) 목표값 설정에 관한 연구

정인수; 이강원; 김종운

철도차량 정량적 신뢰성.가용성.유지보수성(RAM) 목표값 설정에 관한 연구
Study on Setting up the Quantitative RAM Goals for Rolling Stocks 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.11 no.4 = no.47, 2008년, pp.390 - 397

정인수 (코레일) , 이강원 (서울산업대학교 산업정보시스템공학과) , 김종운 (한국철도기술연구원)

초록
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정량적 RAM(Reliability, Availability, Maintainability)은 철도차량의 품질을 나타내는 중요한 척도중 하나이다. 국내외의 철도차량 구매사양서에서는 정량적 RAM 요구조건이 제시되고 있으며 이에 대한 달성과 입증을 요구하고 있다. 본 연구에서는 철도차량의 정량적 RAM의 목표값을 설정하는 방법을 서비스 신뢰도, 로지스틱 신뢰도, 운영가용도와 성취가용도 또는 고유가용도, 유지보수성 측면에서 제안한다. 그리고 이 설정방법을 실제 철도차량 운영데이터에 적용해 보았다.

Abstract ▼ AI-Helper

Quantitative RAM (Reliability, Availability, Maintainability) is the one of the important indicator that shows the quality of rolling stock. It is usually required in the domestic and abroad purchase specification of rolling stock. And achieving and demonstrating the quantitative RAM goals is also required. In this study, the method to set up these goals will be proposed in the aspects of service and logistic reliability, operational, achievement or inherent availability and maintainability. And we apply this proposed method to the real operation data.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 주어진 철도서비스의 정시율을 만족하기 위한 조건으로서 철도차량의 서비스 신뢰도 요구조건을 도출하는 방법을 제시한다.
또한 Mayer[11]가 지적 한대로 철도차량과 다른 산업에서의 환경은 서로 상이하기 때문에 다른 산업이나 사례에서의 RAM 목표값 설정 절차를 그대로 적용할 수도 없다. 본 연구는 설정된 철도 서비스의 품질 수준을 달성하기 위하여 철도차량의 RAM 목표값을 설정하는 문제를 다룬다.
철도차량을 구매하는 데 있어서 RAM 목표값을 설정하고 공급자에게 요구조건으로 제시하여 납품 시 이 요구조건들을 만족했는지를 입증하는 것은 철도서비스의 품질을 보장하는 데 매우 중요하다. 본 연구에서는 철도차량의 정량적 RAM 목표값을 설정하는 방법에 대해서 제안하였고 또한 실제 철도차량에서 발생한 운영데이터를 활용하여 서비스 신뢰도, 성취가용도와 고유가용도 그리고 유지보수성과 로지스틱 신뢰도의 목표값을 구해보았다.
이 연구에서는 위 연구에서 제안한 철도차량의 특성값에 대한 목표를 설정하는 방법에 대해 기술하고자 한다. 2장에서는 철도차량의 정량적 RAM 목표값을 설정하는 방법에 대해 신뢰성, 가용성, 유지보수성 측면에서 다루고자 한다.
정인수 등[6]은 이를 고려하여 가용도의 특성값으로 고유가용도를 쓰고, 유지보수성에 예방정비 종류별 시간과 인시(man-hour)로 보완할 것을 제안하였다. 이 절에서는 운영가용도에서 철도차량의 설계에서 결정되는 성취가용도 또는 고유가용도로 변환하는 것을 모델링한다.

가설 설정

또한 시스템의 신뢰성 요구사항의 설정 및 검증 단계에서는 지수분포 이외의 분포를 가정하면 요구조건의 설정 및 검증이 매우 어렵기 때문에 철도차량과 같이 복잡한 시스템의 신뢰성 요구사항의 설정을 위한 고장모형으로 지수분포가 널리 사용된다. 본 연구에서도 철도시스템의 고장은 지수분포를 따른다고 가정한다.
이 조건들은 철도운영자나 철도서비스규제기관이 서비스 정책과 고객 요구 수준을 고려하여 결정해야할 사항이다. 최소 소요편성수는 20편성인 경우를 가정한다. 또한 정량화된 요구조건을 산출하기 위해서는 실제 운영데이터가 필요한 데, 여기에서는 KTX의 사례를 활용하기로 한다.
실용적으로는 유사한 철도차량의 유지보수성에 큰 문제가 없거나 현저한 유지보수성의 향상을 위한 기술적 진보가 없다면 유사한 철도차량의 MTTR을 준용하는 것이 적정하다고 판단된다. 한편 예방정비는 정비인력의 산정과 전체수명비용(Life Cycle Cost)에 미치는 영향이 크므로 유사한 철도차량이 운영되는 환경에서 최대한 정비주기가 연장되는 기준을 요구하는 것이 적정할 것이다.

제안 방법

최소 소요편성수는 20편성인 경우를 가정한다. 또한 정량화된 요구조건을 산출하기 위해서는 실제 운영데이터가 필요한 데, 여기에서는 KTX의 사례를 활용하기로 한다.
정인수 등[12]은 철도차량의 구매 사양서에 포함되어야 할 RAMS 특성값을 제안하였다. 신뢰성 특성값으로 서비스 고장간 평균주행거리 또는 시간(MKBSF, MTBSF), 로지스틱 고장간 평균거리 또는 시간(MKBLF, MTBLF), 가용성 특성값으로 고유가용도, 유지보수성 특성값으로 평균 수리시간(MTTR) 및 유지보수 활동별 소요시간 및 인시(man-hour)를 제안하였다.

이론/모형

로지스틱 신뢰성의 특성값으로는 서비스 신뢰성과 로지스틱 고장간 평균시간 또는 거리(MTBLF, MKBLF)를 사용한다. 고유가용도와 MTTR이 주어진 조건이라면 목표 로지스틱 신뢰도는 식 (11)로부터 구할 수 있다.

성능/효과

이 사례에서는 서비스신뢰도 목표는 #이지만 160,000km로 할 경우 서비스 정시율을 95.3%까지 향상 시킬 수 있었고, 로지스틱 신뢰도 목표는 MKBLF^*= 11,408km, 가용도 목표는 고유가용도 99.1% 또는 성취 가용도 94.3%, 유지보수성 목표는 MTTR을 2.7시간으로 하고 최대 교정정비시간의 90%가 6.2시간 이내가 되도록 하며, 예방정비의 주기와 인시는 Table 3과 같이 설정하였다.
4%의 정시율을 지킬 수 없으므로 불가능함을 보여준다. 이 사례에서는 유사 차량시스템인 KTX의 목표 서비스신뢰도가 121,000km[19]이었음을 감안하면 구매 차량의 목표 서비스 신뢰도를 약 160,000km로 설정할 경우 서비스 정시율 목표를 95.3%로 할 수 있음을 보여준다.
이 사례의 목표값을 유사 시스템인 KTX와 비교하면, 서비스 신뢰도는 KTX가 121,000km로 이 사례의 목표값을 160,000km로 설정하는 것이 타당하고, 유지보수성은 KTX의 목표와 주기가 연장된 현재의 정비체계로 설정했으므로 타당하다고 판단된다. 가용도와 로지스틱 신뢰도는 KTX에서 설정되거나 산정된 것이 없어 비교하기 어렵다.

후속연구

추후 계속되는 연구에서는 정량적 RAM 목표값을 계약의 요구조건으로 변환하는 것을 포함한 정량적 RAM 요구 조건 설정방법과 이 요구조건의 입증을 위한 시험방안을 제시하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	철도 차량에 다른 산업이나 사례에서의 RAM 목표값 설정 절차를 그대로 적용할 수 없는 이유는?	철도차량의 경우에는 정량적 RAM 목표값을 설정하는 방법에 대해 발표된 연구는 거의 없다. 또한 Mayer[11]가 지적 한대로 철도차량과 다른 산업에서의 환경은 서로 상이하기 때문에 다른 산업이나 사례에서의 RAM 목표값 설정 절차를 그대로 적용할 수도 없다. 본 연구는 설정된 철도 서비스의 품질 수준을 달성하기 위하여 철도차량의 RAM 목표값을 설정하는 문제를 다룬다.
	정량적 RAM이란?	정량적 RAM(Reliability, Availability, Maintainability)은 철도차량의 품질을 나타내는 중요한 척도중 하나이다. 국내외의 철도차량 구매사양서에서는 정량적 RAM 요구조건이 제시되고 있으며 이에 대한 달성과 입증을 요구하고 있다.
	정인수 등이 제안한 철도차량의 구매 사양서에 포함되어야할 RAMS 특성값은?	정인수 등[12]은 철도차량의 구매 사양서에 포함되어야할 RAMS 특성값을 제안하였다. 신뢰성 특성값으로 서비스 고장간 평균주행거리 또는 시간(MKBSF, MTBSF), 로지스틱 고장간 평균거리 또는 시간(MKBLF, MTBLF), 가용성 특성값으로 고유가용도, 유지보수성 특성값으로 평균 수리시간(MTTR) 및 유지보수 활동별 소요시간 및 인시(man-hour)를 제안하였다.

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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].

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