[논문]제조공정계획의 품질개선기법에 관한 연구

김인호

제조공정계획의 품질개선기법에 관한 연구
A Study on Quality Improvement Method for Manufacturing Process Plan 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.13 no.3, 2008년, pp.235 - 242

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This paper proposes a method for improving the process plan quality by use of dimensional tolerances. Dimensioning and tolerancing plays a key role in manufacturing process plan because the final part must ensure conformance with the dimensions and tolerances in its drawing. As a first step for the improvement of process plan quality, two resultant tolerances in design and process plan should be compared each other, and so a tolerance chart is used for acquisition and comparison of the two tolerances. In addition to two kinds of design and manufacturing tolerances, operational sequences or paths for the resultant dimension and tolerance are additionally recognized for measuring the quality of process plan quantitatively. Rooted tree is applied to find the related paths for the manufacturing resultant tolerances. A quality coefficient is defined by the components of two tolerances and their relations, the paths related to manufacturing resultant tolerances and the difficulty of an operation. In order to improve the quality of manufacturing process plan, the paths that two kinds of tolerances are the same or different in the rooted tree are recognized respectively and a method for tolerance rearrangement is developed. A procedure for improving the quality is suggested by combining the coefficient and the tolerance rearrangement method. A case study is applied to illustrate the efficiency of improvement method.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

수정된 품질계수는 앞서 연구한 공정계획의 품질평가기법^[11]에 사용한 품질계수의 요소에 품질에 영향을 미치는 가공작업을 새로운 요소로 추가한 품질계수로써 공정계획의 품질을 보다 정확히 표현할 수 있다. 다음으로 본 연구에서는 입력정보로 공차표를 사용하는 데, 이는 공차표를 통해 설계도면의 치수 및 공차정보와 공정계획의 결과에 따른 제조 결과치수 및 공차정보를 비교할 수 있기 때문이다. 또한 품질계수 계산의 요소로, 결과치수 및 공차가 산출되기 까지 사용한 작업 및 작업순서의 파악이 필요하므로 뿌리나무 표현법을 이용하여 결과치수 및 공차에 관계하는 가공면들과 작업들을 파악한다.
본 연구는 기계가공품을 대상으로 공정계획의 품질을 정량적으로 측정, 평가하고 품질개선이 필요한 경우에 공차수정을 통해 품질을 개선하는 기법의 연구를 제안하였다. 앞서 연구한 품질평가기법의 품질계수보다 공정계획 결과를 더 합리적으로 반영하며 무엇보다 공정계획의 품질을 개선함으로써 공정계획의 품질을 향상시켜주는 기법이다.
본 연구는 기계가공품을 대상으로 공차표 상에 주어지는 공정계획의 결과가 설계사양을 만족하는 정도를 정량적으로 평가하여 새롭게 수정된 공정계획의 품질계수를 측정하고, 두 공차의 비교결과에 따라 품질개선을 통해 공정계획의 품질을 향상시키고자 하는 연구이다. 수정된 품질계수는 앞서 연구한 공정계획의 품질평가기법^[11]에 사용한 품질계수의 요소에 품질에 영향을 미치는 가공작업을 새로운 요소로 추가한 품질계수로써 공정계획의 품질을 보다 정확히 표현할 수 있다.
본 연구에서는 공정계획의 결과에 따른 결과치수공차가 설계치수공차보다 작은 경우에 공정계획의 품질을 평가하도록 하였다. 이 경우, 결과치수공차에 관여한 공정계획 정보들을 인식해야 한다.
공정계획 결과의 품질에 영향을 미치는 요소들 중 하나는 품질계수의 식에서 정의하였듯이 중간에 사용된 작업치수 및 공차가 최종 결과치수공차에 영향을 미친 정도이다. 본 연구에서는 중간가공치수공차의 영향력의 정도를 결과치수공차에 사용된 횟수로 결정하도록 하였으며, 이들 사용횟수는 결과치수공차를 얻기까지의 선행경로들을 파악함으로써 알 수 있다. 이러한 선행경로는 결과치수공차를 갖는 두 가공면 사이의 역경로를 구함으로써 얻을 수 있는 데, 이 때 얻어지는 역경로는 공차표의 뿌리나무의 일부분으로서 하위뿌리나무(Sub-Rooted Tree : SRT)라 한다.

제안 방법

[단계 4] 역경로를 이용하여 서로 다른 치수공차에 관계하는 하위뿌리나무를 구하고, 작업의 수 및 관련 라인번호를 구한다.
공차표의 정보를 기초로 뿌리나무를 표현하고, 수정품질계수 및 공차재할당을 수행함으로써 공정계획의 품질을 개선하는 절차를 다음과 같이 제안한다.
또한 품질계수 계산의 요소로, 결과치수 및 공차가 산출되기 까지 사용한 작업 및 작업순서의 파악이 필요하므로 뿌리나무 표현법을 이용하여 결과치수 및 공차에 관계하는 가공면들과 작업들을 파악한다. 그리고 두 종류의 치수공차가 일치하지 않아 공정계획 품질이 낮은 경우에 결과치수공차의 재할당을 통해 공정계획 품질을 개선하는 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 사례연구를 통해 이전의 품질계수, 수정된 품질계수및 품질개선에 따른 품질계수를 비교함으로써 타당성을 입증하였다.
[단계7] S_SRT와 D_SRT가 같으면 [단계8]로 가고, 그렇지 않으면 공차재할당을 통한 품질개선의 절차를 적용한다. 두 치수공차가 다른 경우의 모든 SRT를 결합한 SRT(C_SRT)와 그 때의 작업의 수를 구하고, SRT에 속한 라인번호들의 집합을 구한다. C_SRT에서 각 가지의 총 사용횟수와 각 가지의 두 치수공차가 다른 경우에 사용된 횟수를 구하여 품질개선의 절차를 수행한다.
다음으로 본 연구에서는 입력정보로 공차표를 사용하는 데, 이는 공차표를 통해 설계도면의 치수 및 공차정보와 공정계획의 결과에 따른 제조 결과치수 및 공차정보를 비교할 수 있기 때문이다. 또한 품질계수 계산의 요소로, 결과치수 및 공차가 산출되기 까지 사용한 작업 및 작업순서의 파악이 필요하므로 뿌리나무 표현법을 이용하여 결과치수 및 공차에 관계하는 가공면들과 작업들을 파악한다. 그리고 두 종류의 치수공차가 일치하지 않아 공정계획 품질이 낮은 경우에 결과치수공차의 재할당을 통해 공정계획 품질을 개선하는 기법을 제안하였다.
공정계획의 품질은 작업의 난이도, 하나의 작업을 통해 가공되는 표면들의 수, 그리고 두 종류의 치수공차의 상이도의 값을 파악한 후, 본 연구에서 제안한 수정품질계수 식에 따라 정량적으로 측정되며, 두 치수공차가 서로 상이하여 공차수정이 가능한 경우에는 공차수정을 통해 공정계획의 품질을 개선할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 기법은 사례연구를 통해 이전의 품질계수와 수정품질계수 및 품질개선방법에 적용하여 비교함으로써 그 유효성을 확인하였다.
본 연구에서는 제조공정계획의 결과를 갖고 있는 공차표 정보를 이용하고, 뿌리나무를 활용하여 정의된 품질계수 식에 적용함으로써 공정계획의 품질 산출 기법을 개발하였으며 그 절차는 다음과 같다.
정의된 품질계수는 공정계획의 작업순서에 따라 가공되는 작업결과 치수공차와 설계도에 주어진 치수공차의 일치하는 정도를 나타내는 값이다. 본 연구자는 이전의 연구^[11]에서 품질계수를 제안하였으나, 이 경우의 품질계수는 결과치수 및 공차에 영향을 미치는 작업의 사용횟수가 제대로 반영되지 않아 보다 정확한 공정계획의 품질을 산출할 수 없었으므로, 본 연구에서는 이를 반영하여 수정된 품질계수를 식 (1)과 같이 제안한다. 이 식에서 Wij는 두 종류의 가중치요소를 내포한다.
앞서 연구한 품질평가기법의 품질계수보다 공정계획 결과를 더 합리적으로 반영하며 무엇보다 공정계획의 품질을 개선함으로써 공정계획의 품질을 향상시켜주는 기법이다. 품질측정의 입력정보는 공정계획의 결과정보인 작업순서, 작업치수 및 공차를 상세히 포함하는 공차표의 정보를 사용하였다. 또한 공차표의 정보들 중 하나인 결과치수공차와 관련있는 작업치수 및 공차정보들을 인식하기 위하여 뿌리나무 표현법을 사용하였다.

데이터처리

본 연구에서 제안한 기법의 타당성을 위하여, 앞서 연구한 품질평가기법에서 사용한 것과 동일한 예제인 Fig. 5^[11]를 사용하여 제안한 기법과 비교한다.

이론/모형

품질측정의 입력정보는 공정계획의 결과정보인 작업순서, 작업치수 및 공차를 상세히 포함하는 공차표의 정보를 사용하였다. 또한 공차표의 정보들 중 하나인 결과치수공차와 관련있는 작업치수 및 공차정보들을 인식하기 위하여 뿌리나무 표현법을 사용하였다. 공정계획의 품질은 작업의 난이도, 하나의 작업을 통해 가공되는 표면들의 수, 그리고 두 종류의 치수공차의 상이도의 값을 파악한 후, 본 연구에서 제안한 수정품질계수 식에 따라 정량적으로 측정되며, 두 치수공차가 서로 상이하여 공차수정이 가능한 경우에는 공차수정을 통해 공정계획의 품질을 개선할 수 있도록 하였다.

성능/효과

또한 공차표의 정보들 중 하나인 결과치수공차와 관련있는 작업치수 및 공차정보들을 인식하기 위하여 뿌리나무 표현법을 사용하였다. 공정계획의 품질은 작업의 난이도, 하나의 작업을 통해 가공되는 표면들의 수, 그리고 두 종류의 치수공차의 상이도의 값을 파악한 후, 본 연구에서 제안한 수정품질계수 식에 따라 정량적으로 측정되며, 두 치수공차가 서로 상이하여 공차수정이 가능한 경우에는 공차수정을 통해 공정계획의 품질을 개선할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 기법은 사례연구를 통해 이전의 품질계수와 수정품질계수 및 품질개선방법에 적용하여 비교함으로써 그 유효성을 확인하였다.
다른 요소들의 값도 동일한 절차에 의해 산출된다. 따라서 본 연구에서 제안한 수정품질계수에 의한 공정계획의 품질(Q_i)는 41%이다. 그러나 Fig.
본 연구에서 제안한 기법은 실제 가공에서 발생할 수 있는 불량품을 사전에 확인함으로 예방할 수 있으며, 불필요한 정밀공차의 제공으로 인해 야기될 수 있는 높은 생산시간과 생산비용을 사전에 파악하는데 사용할 수 있고, 공차수정을 통해 최적의 가공공차를 제공해주므로 공정계획의 결과에 대한 생산성 향상에 유용한 기법으로 사료된다. 향후 보다 다양한 부품들에 적용 가능한 품질측정방법 및 자동화에 관한 연구가 필요하다고 사료된다.
그리고 두 종류의 치수공차가 일치하지 않아 공정계획 품질이 낮은 경우에 결과치수공차의 재할당을 통해 공정계획 품질을 개선하는 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 사례연구를 통해 이전의 품질계수, 수정된 품질계수및 품질개선에 따른 품질계수를 비교함으로써 타당성을 입증하였다.

후속연구

본 연구에서 제안한 기법은 실제 가공에서 발생할 수 있는 불량품을 사전에 확인함으로 예방할 수 있으며, 불필요한 정밀공차의 제공으로 인해 야기될 수 있는 높은 생산시간과 생산비용을 사전에 파악하는데 사용할 수 있고, 공차수정을 통해 최적의 가공공차를 제공해주므로 공정계획의 결과에 대한 생산성 향상에 유용한 기법으로 사료된다. 향후 보다 다양한 부품들에 적용 가능한 품질측정방법 및 자동화에 관한 연구가 필요하다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	품질계수는 어떤 값인가?	본 연구에서는 제조공정계획의 품질을 정량적으로 측정하기 위하여 품질계수를 정의한다. 정의된 품질계수는 공정계획의 작업순서에 따라 가공되는 작업결과 치수공차와 설계도에 주어진 치수공차의 일치하는 정도를 나타내는 값이다. 본 연구자는 이전의 연구[11]에서 품질계수를 제안하였으나, 이 경우의 품질계수는 결과치수 및 공차에 영향을 미치는 작업의 사용횟수가 제대로 반영되지 않아 보다 정확한 공정계획의 품질을 산출할 수 없었으므로, 본 연구에서는 이를 반영하여 수정된 품질계수를 식 (1)과 같이 제안한다.
	공정계획은 어떤 정보들을 제공하고 어떤 역할을 하는가?	공정계획은 설계도면 상에 주어진 정보나 CAD 모델을 이용하여 제조에 필요한 기계, 공정, 작업, 가공 순서 및 치수와 공차에 관한 상세 정보들을 제공하며, 분리되어온 설계와 제조를 이어주는 교량역할을 한다. 컴퓨터지원공정계획(Computer Aided Process Plan : CAPP)은 컴퓨터 통합생산시스템을 위해 중요한 역할을 해 왔으며, 특히 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어의 급속한 발전으로 공정계획의 자동화에 대한 연구는 기능별로, 시스템별로 또는 자동화의 수준에 따라 많은 연구가 진행되어 왔다[1-4].
	품질계수의 산출에 공차표를 이용하는데 이 공차표는 무엇을 제공하는가?	품질계수의 산출에는 설계도의 치수공차정보와 공정계획의 결과인 가공치수공차정보가 사용되는 데, 이는 공차표를 통해 얻는다. 공차표는 공작물의 공정계획에 따른 가공순서를 그래프에 표현하는 한 방법[6]으로서 설계치수공차, 공작물의 가공작업, 가공순서, 가공결과치수 및 공차를 제공한다.

참고문헌 (12)

Denkena, B. et al., 'Knowledge Management in Process Planning', Annals of the CIRP, Vol. 56/1, pp. 175-180, 2007
Wiendahl, H. P. et al., 'Changeable Manufacturing ?Classification, Design and Operation', Annals of the CIRP, Vol. 56/2, pp. 783-803, 2007
Sadaiah, M. et al., 'A Generative Computer-Aided Process Planning System for Prismatic Components', Int. J. Adv. Manuf. Technol., Vol. 20, pp. 709-719, 2002

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Gologlu, C., 'A Constraint-based Operation Sequencing for a Knowledge-based Process Planning', Journal of Int. Manuf., Vol. 15, pp. 463-470, 2004

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Zhang, H., Advanced Tolerancing Techniques, John Wiley & Sons, Inc., 1997
Whybrew, K., Britton, G., Bobinson, D. and Sermsuti-Anuwat, Y., 'A Graph-theoretic Approach to Toler-ance Charting', Int. J. Adv. Manuf. Technol., Vol. 5, pp. 175-183, 1990

상세보기
Tang, X. and Davies, B., 'Computer Aided Dimension Planning', Int. J. of Production Research, Vol. 26, pp. 283-297, 1988

상세보기
Tang, G., Fuh, Y. and Kung, R., 'A List Approach to Tolerance Charting', Computers in Industry, Vol. 22, No. 3, pp. 291-302, 1993

상세보기
Ji, P., 'An Algebraic Approach for Dimensional Chain Identification in Process Planning', Int. J. of Production Research, Vol. 37, pp. 99-110, 1999

상세보기
Ji, P. and Xue, J. B., 'Process Tolerance Control in a 2D Angular Tolerance Chart', Int. J. Adv. Manuf. Technol., Vol. 20, pp. 649-654, 2002

상세보기
Kim, I. and Dong, Z., 'Efficiency Estimation of Process Plan Using Tolerance Chart', Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, Vol. 11, No. 2, pp. 148-155, 2006

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Eary, D. and Johnson, G., Process Engineering for Manufacturing, Prentice-hall, pp. 98-119, 1962

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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