[논문]다양한 신체사이즈를 고려한 사무용의자 대량맞춤생산 지향 모듈화 설계방법론

황상철; 김진호; 최영

문제 정의

설계 방법론을 제안하였다. 또한 최소 종류의 부품으로 다양한 사용자들을 만족 시킴으로써 대량 맞춤 생산이 가능할 수 있도록 제품의 치수 범위 선정에 대한 방법을 제시하였다.
본 연구에서는 MC 측면의 모듈화 방법론으로 사용자의 다양한 신체 사이즈를 고려한 모듈화 설계 방법을 제시하기 위해 여러 설계 방법론을 조사하여 적합한 방법론을 활용하고 개선하여 모듈화 방법을 제안하였다.
본 연구에서는 제품의 개발 및 설계 관점에서 연구된 다양한 모듈화 설계 방법론을 활용하여 사용자들의 다양한 신체 조건을 만족시킬 수 있는 모듈화 설계 방법론을 제안하였다. 또한 최소 종류의 부품으로 다양한 사용자들을 만족 시킴으로써 대량 맞춤 생산이 가능할 수 있도록 제품의 치수 범위 선정에 대한 방법을 제시하였다.
소비자들의 다양한 신체 치수에 대한 제품의 적합성을 향상시킬 수 있는 모듈화 설계 방법론을 개발하기 위해 본 연구에서는 사무용의자를 적용대상으로 선정하고 Fig. 1과 같이 모듈화 설계 방법론을 정보분석, 모듈화, 모듈화 평가 절차로 구성하여 제안하였다.

가설 설정

2) 모듈을 포함시킬 수 없다면 그 모듈의 요소를 다른 모듈에 포함시킨다.
3) 만일 1, 2 가 불가능하면 새로운 모듈을 구성한다.

제안 방법

D_in,D_out의 측정 값을 통하여 모듈의 독립 적인 구조를 측정하기 위해 전체 모듈의 의존도에서 한 모듈 안에서의 요소들간 의존도의 비율(RM_in)을 측정하였다.
3333px;">out)를 측정 하였으며, 측정된 각각의 모듈 의존도를 종합하여 모듈화를 즉정하였다. 그리고 측정된 모듈화의 개선에 관한 일반적인 개선 방안을 제안하였다.
다양한 신체 사이즈를 최대한 만족시키면서 생산 비용을 줄이기 위한 제품의 치수 범위 설정 방법을 제안하기 위해 본 연구에서는 대표 신체 부위들 중에서 모듈 Ml(사무용 의자의 좌판 부분) 에관련된 앉은 엉덩이 사이 너비와 앉은 엉덩이 오금 수평 길이를 선정하여 치수 간격 결정, 치수분포율 분석, 그리고 치수 범위 결정의 순으로 치수 범위 설정을 수행하였다."
대표 신체 부위 선정을 위해 2006 년 KS G 4101 에서 제시한 사무용의자의 각 부분 치수를 기반으로 중요 신체 부위틀 선정하고 선정된 신체 부위와 모듈인자들간 선형 회귀 분석을 수행 하여 유사한 변화를 보이는 신체 부위를 중요 신체 부위로 대체함으로써 대표 신체 부위를 정의하였다
또한 MC 제품을 위한 모듈화 방법론을 제안하기 위해 제품 설계 단계에서 정의된 모듈이 최소 종류의 부품으로 다양한 사이즈의 사용자를 만족 시키도록 제품의 치수 범위를 결정하는 방법을 제안하였다.
또한 MC 측면에서 최대한 많은 사용자를 만족시킬 수 있도록 하기 위해 의자를 대상으로 선정된 중요 변수들 중에서 앉은 엉덩이 너비와 앉은 엉덩이 오금 수평길이를 선정하여 제품의 치수 체계 설정 방법을 제안하였다.
분석하였다. 또한 다양한 모듈간 결합을 용이하게 하기 위해 모듈 간 구조적 간섭을 분석하였다. 분석된 결과를 기반으로 모듈화 정도를 측정하였다.
또한 정의된 모듈화의 평가 방법으로 각각의 모듈들의 독립적인 구조를 위해 통합된 모듈의 의존도를 평가하고, 정량적인 모듈화 정도를 확인하기 위해 한 모듈의 의존도(D_in)와 한 모듈과 그 밖의 다른 모듈간의 의존도(D_out)를 측정 하였으며, 측정된 각각의 모듈 의존도를 종합하여 모듈화를 즉정하였다. 그리고 측정된 모듈화의 개선에 관한 일반적인 개선 방안을 제안하였다.
모듈화의 측정은 한 모듈이 그 밖의 다른 모듈과 독립적인 구조를 가지기 위해 한 모듈 안에서의 요소들의 의존도와 하나의 요소와 그 요소가 포함되지 않은 모듈들의 요소들간의 의존도를 측정하였다.
본 연구에서 제안하는 모듈화 방법론은 다양한 신체 사이즈를 만족시킬 수 있는 모듈화를 위해 제품과 연관성이 높은 신체 부위를 모듈 인자로 선정하고 MFD 에서 제시한 모듈인자(moduledriver) 와 부품간 (components) 의 매트릭스를 작성하는 MIM(Module Indication Matrix)을 이용하여 모듈화를 제안하였다. 또한 정의된 모듈화의 평가 방법으로 각각의 모듈들의 독립적인 구조를 위해 통합된 모듈의 의존도를 평가하고, 정량적인 모듈화 정도를 확인하기 위해 한 모듈의 의존도(D_in)와 한 모듈과 그 밖의 다른 모듈간의 의존도(D_{본 연구에서는 모듈화에 직접적으로 관련된 모듈화 정의 및 모듈화 평가 방법과 치수 범위 선정 방법만을 제안 하였으며 1 단계의 정보분석은 Fig. 2 와 같이 DUOBACK 의 사무용의 자 u 를 활용하여 제품 요소를 정의하였다.}

본 연구에서는 제품 요소들과 관련된 사용자의 신체 부위를 모듈 인자로 사용하기 위해 Fig. 3 과같이 SizeKorea 의 앉은 자세에 관한 신체 부위 측정 자료를 활용하였으며 신체 부위 측정 자료는 제품 사이즈에 영향을 미치는 길이, 높이, 너비의 3 가지 부분으로 구분하여 17 개의 모듈인자를 정의하였다.

분석된 결과를 기반으로 모듈이 적합한 모듈인지의 여부를 정량적으로 평가하기 위해 모듈화를 측정하였다.

또한 다양한 모듈간 결합을 용이하게 하기 위해 모듈 간 구조적 간섭을 분석하였다. 분석된 결과를 기반으로 모듈화 정도를 측정하였다.

사용자의 신체 조건을 고려한 모듈 정의를 위하여 MFD 에서 제시한 방법으로 모듈인자(module driver)와 부품간(components)의 매트릭스를 작성하는 MIM 을 이용하였다.

신체부위와 정의된 모듈의 의존성을 분석하기 위해 관련 신체 부위 중 대표신체 부위를 선정하고 대표 신체 부위와 요소간 의존성을 분석하였다. 또한 다양한 모듈간 결합을 용이하게 하기 위해 모듈 간 구조적 간섭을 분석하였다.

앉은 자세에 관한 신체 부위 측정 자료를 이용하여 정의된 17 개의 모듈 인자와 사무용 의자의 요소들과의 MIM 을 작성하기 위해 제품 요소와 모듈인 자의 관계를 분석하였다. 예를 들어, 높이 치수 유형의 앉은 목뒤 높이와 앉은 눈높이는 목 받침을 설계하고자 할 때 높은 연관성을 가진 것으로 파악 되었고 앉은 어깨 높이는 상대적으로 낮은 연관성을 가지는 것으로 파악되었다.

이를 기반으로 분류된 치수 범위간 치수 간격은 20mm 로 정의하고 출현 율이 높은 범위의 치수 간격은 5mm, 낮은 범위의 치수 간격은 10mm 로 정의하여 Table 11과 같이 사무용의자의 좌판 치수 체계를 제안하였다

이를 위하여 제품 설계단계에서 중요 설계 변수를 결정하기 위해 다양한 신체 부위들 간의 회귀 분석을 수행 하여 중요 변수 후보를 선정하였다. 또한 MC 측면에서 최대한 많은 사용자를 만족시킬 수 있도록 하기 위해 의자를 대상으로 선정된 중요 변수들 중에서 앉은 엉덩이 너비와 앉은 엉덩이 오금 수평길이를 선정하여 제품의 치수 체계 설정 방법을 제안하였다.

이를 위해 먼저 앞에서 정의한 모듈 인자 중 서로 유사한 변화를 보이는 신체부위를 분석하여 대표 신체 부위를 정의한다. 이는 여러 신체 부위를 대표 신체 부위로 정의함으로써 중복된 평가를 제거하여 조금 더 효율적인 평가를 가능하게 한다.

이를 위해 세 개의 사무용 의자 제조 업체를 선정하고 각각의 업체들이 사용하는 치수 간격을 조사하였다. 그 결과 기존의 사무용 의자 제조업체에서는 대량 생산을 가능하게 하기 위해 하나의 품목에 제한적인 치수 체계를 사용하고 있고 각 제조업체들의 모델별 대표 치수는 Table 8 과 같이 조사되 었다.

이와 같은 관점에서 제품의 요소간 의존도에 따라 의존도가 높으면 5 점, 중간이면 3 점, 낮으면 1 점을 부여하여 분석을 수행하였으며, 그 결과는 Fig. 6과 같다.

재 모듈화 방법을 기반으로 연관성이 높은 모듈 인자를 공통적으로 공유하는 M3과 M2 을 하나의 모듈로 재구성하였다. 새롭게 구성된 모듈을 측정한 결과 Table 7 과 같이 전체적으로 1에 가까운 결과를 나타내었다.

정의된 대표 신체 부위들과 제품 요소간의 다양한 신체 사이즈의 변화를 만족시킬 수 있는 모듈화를 위해 정의된 대표 신체 부위들과 제품 요소 간 의존도가 높으면 5 점, 중간이면 3 점, 낮으면 1 점을 부여하여 의존성 분석을 수행하였다.

조사된 치수 간격을 기반으로 좌판의 치수 범위 를 선정 하기 위해 Fig. 7, Fig. 8 과 같이 SizeKorea 에서 제공하는 10 세 에서 60 세까지 전체 성별의 앉은 엉덩이 사이 너비와 앉은 엉덩이 오금 수평길이의 치수 범위 별 인원수를 나타내는 분포도를 분석하고 각 치수 분포 별 출현 율에 따라 치수 간격을 결정하였다.

이론/모형

Katja*1는 모듈화 및 제품군 설계 방법을 위하여 기능 아키텍쳐를 표현하는 방법인 계충트리, IDEFO, UML 등과 Function Structure Heuristic, DSM 등의 모듈화 방법을 비 교하여 모듈화 및 플랫폼을 위한 설계 프로세스를 제안하였다. Bimal7 은 품질을 고려한 모듈화 설계를 위하여 지각품질, 강건설계, 공리적설계를 동시에 고려하도록 퍼지로직과 Chebychev 의 골 프로그래밍 모델을 이용하였다. Wangs 등은 퍼지 관계와 분석적 계증 프로세스(analyHc hierarchy process)를 이용하여 물리적, 기능적 특성의 가중치를 평가하고 SA(Simulated Annealing)방법을 활용하여 부품 간의 최적 모듈 및 제품군을 제시하였다.

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