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항공전자장비의 운용자료 분석을 통한 신뢰성 성장 연구
A Study on Reliability Growth through Failure Analysis by Operational Data of Avionic Equipments 원문보기

Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering = 한국산업경영시스템학회지, v.36 no.4, 2013년, pp.100 - 108  

조인탁 (한국항공우주산업) ,  이상천 (경상대학교 산업시스템공학부) ,  박종훈 (대구가톨릭대학교 경영학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In aerospace industry, MTBF (Mean Time Between Failure) and MFTBF (Mean Flight Time Between Failure) are generally used for reliability analysis. So far, especially to Korean military aircraft, MFTBF of avionic equipments is predicted by MIL-HDBK-217 and MIL-HDBK-338, however, the predicted MFTBF by...

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문제 정의

  • 그러나 관찰자들이 성장구간과 안정화구간을 판단하는 기준은 추세선의 변화율, 즉 고장률의 변화율에 대한 주관적인 판단에 기인할 것이다. 따라서 본 연구에서는 A~F품목의 추세선에 대한 고장률의 순간변화율을 고찰하는 탐색적 연구를 시도하였다. 즉 ax-b 로 정의된 고장률추세를 1차 미분한-abx- (b+1) 와 2차 미분한 ab(b+1)x- (b+2) 를 관찰하였다.
  • 그런데, 국산 항공기에 장착되어 운용되는 항공전자장비와 관련되어서는 운용자료를 분석한 선행연구가 존재 하지 않은 관계로, 신뢰성 성장구간과 안정화구간을 구분 할 수 있는 기준이 많지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 성장구간과 안정화구간을 정의하기 위한 탐색적 연구를 시도하였다.
  • 시스템을 개발하여 운용하는 경우, 초반에는 신뢰성(고장률)이 성장(감소)하다 일정시점이 지난이후 안정화되는 것이 일반적이다. 따라서 본 장에서는 항공전자장비의 실제 국내 운용자료로부터 고장률추세를 도출하여 신뢰성의 성장과 안정화가 실현되고 있는지 확인하고, 각각의 기간을 신뢰성 성장구간과 안정화구간으로 구분하여 정의함으로써 향후 항공기의 효율적 운용을 위한 바람직한 적용방향을 모색하는 것을 목적으로 운용자료를 분석하였다.
  • 그러나 겨우 6개의 품목을 관찰한 결과로는 성장기울기가 판단기준으로서 가치가 있음을 판단하는 정도의 결론만을 도출 할 수 있을 뿐, 판단기준이 되는 기준값을 도출하거나 추가적인 고찰을 하기에는 어려움이 존재한다. 따라서 향후 다양한 품목의 운용자료가 수집된 후의 연구주제로써 남겨두고자 한다.
  • 지금까지 국내에서 개발된 항공기에 장착된 항공전자장비의 실제 운용자료를 사용하여 해당 장비들의 신뢰성 지표인 MFTBF를 확인하였고, 개발 시 예측한 MFTBF와 운용 MFTBF가 어떠한 차이를 보이는지와 그 연관성이 어느 정도인지를 살펴보았다. 또한 항공전자장비의 누적고장률이 운용시간이 지남에 따라 어떤 추이를 보이는 지를 분석해 보았다.
  • 본 장에서는 국내 항공기산업에서 현재까지도 일반적으로 사용되고 있는 신뢰성 예측방법, 즉 밀리터리규격이나 선진업체들에 의해 제공되는 참고값(reference value)에 의존하여 군수용 항공기의 신뢰성을 예측하는 방법을 소개하였다.
  • 본 장에서는 현재 국내에서 개발되어 운용하고 있는 군용훈련기의 운용자료 중, 항공전자장비가 통계적으로 유의하다고 판단될 정도의 고장수를 가진 장비 6품목을 대상으로 운용 MFTBF를 계산하고 그 결과를 밀리터리 규격을 사용한 초기의 신뢰성 예측 결과와 비교 후, 운용 시간에 따른 평균고장률의 변화를 관찰하는 방법으로 해당 품목들의 신뢰성 성장을 분석하고 고찰하였다.
  • 이러한 시기적 흐름에 맞추어, 본 연구에서는 실제 운용되고 있는 항공기 중 국내에서 개발된 군용훈련기의 항공전자장비의 운용자료를 사용하여 신뢰성 척도인 운용 MFTBF를 계산하고 고장률추세를 관찰함으로써 국내항공전자장비의 신뢰성이 안정화되는 과정을 분석하는 신뢰성 성장분석을 수행하고자 하였다. 이러한 시도는 항공전자장비의 국내 운용자료를 분석한 최초의 시도라는 점에서 그 가치가 있다고 판단되며, 연구결과는 예측의 정확도가 저하되고 있음을 알면서도 다른 대안이 없어 과거의 밀리터리규격을 사용해 왔던 국내 항공기산업에 최근의 기술수준과 국내의 운용환경이 반영된 참고값(reference value)을 제공한다는 점에서 기여점이 예상된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항공전자장비를 구성하는 것은? 항공전자장비는 항공기에 장착되는 장비로서 EGI(Embedded GPS/INS)와 같은 센서장비나 TACAN(Tactical Air Navigation)과 같은 항법 장비를 포함해 다양한 통신 및 계측 장비들과 이러한 장비들을 통합/제어하기 위한 컴퓨터 등으로 구성된다. 이러한 항공전자장비는 주로 레지스터(register), 트랜지스터(transistor) 등의 소자로 이루어져 있기 때문에 주변 환경 및 온도, 스트레스 그리고 진동 등에 영향을 많이 받는다.
항공기산업에서 MFTBF 척도를 사용하기 위해 어떤 과정이 필요한가? 그러나 항공기산업에서는 MTBF보다는 비행시간을 고려한 MFTBF가 더 의미 있는 신뢰성척도로 사용된다. 따라서 시간(time)을 비행시간(Flight time) 으로 환산하는 과정이 필요한데, 이때의 환산비율은 부품의 종류에 따라 상이하다. 따라서 해당 부품에 대해 유사성을 인정 할 수 있는 유사/선진 항공기 자료가 존재 하는 경우와 존재하지 않는 경우에 따라 MFTBF를 산출 하는 방법에 차이가 존재한다.
항공전자장비가 주변 환경 및 온도 등에 영향을 받는 이유는? 항공전자장비는 항공기에 장착되는 장비로서 EGI(Embedded GPS/INS)와 같은 센서장비나 TACAN(Tactical Air Navigation)과 같은 항법 장비를 포함해 다양한 통신 및 계측 장비들과 이러한 장비들을 통합/제어하기 위한 컴퓨터 등으로 구성된다. 이러한 항공전자장비는 주로 레지스터(register), 트랜지스터(transistor) 등의 소자로 이루어져 있기 때문에 주변 환경 및 온도, 스트레스 그리고 진동 등에 영향을 많이 받는다. 따라서 항공기의 고장 및 신뢰성분석에서 전자장비에 대한 관심은 클 수밖에 없다.
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참고문헌 (16)

  1. Crow, L.H., Planning a Reliability Growth Program Utilizing Historical Data. Reliability and Maintainability Symposium, January, 2011. 

  2. Duane, J.T., Learning curee approach to reliability monitoring. IEEE Transactions on Aerospace, 1964, Vol. 2, No. 2, 563-566. 

  3. Jeon, T.-B., An Overview on the Emergence of the Reliability Prediction Methodology $217PLUS^{TM}$ . Journal of Industrial Technology, Kangwon Natl, Univ. Korea, 2009, Vol. 29, No. A, p 28-36. 

  4. Jo, I.-T., Lee, S.-C., and Kim, Y.-H., A Study on Reliability Prediction Comparison of Aero Space Electronic Equipments. IE Interface, 2012, Vol. 25, No. 4, 472- 479. 

  5. Jung, W., Application of Reliability Technology in Products Design and Development, Proceedings of 2005 Conferences(Spring) on The Korea Industrial and Systems Engineering, 2005. 

  6. Kim, E.-J, Won, J.-H., Choi, J.-H., and Kim, T.-G., A Study on Reliability Assessment of Aircraft Structural Parts. Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, 2010, Vol. 18, No. 4, p 38-43. 

  7. Lee, Y.-E., Choi, J.-Y., and Kang, J.-Y., Mission Reliability Analysis and Prediction for Aircraft System based on FA-50 Aircraft Development Experience. Proceedings of 2010 Conference(Fall) on The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, 2010. 

  8. Lee, Y.-E., Kim, K.-Y., Lee, K.-H, Kim, Y.-H., and Jung, Y.-M., Reliability Growth Analysis for KA-1 Aircraft- Based on Duane and Crow-AMSAA Model, Proceedings of 2010 Conference(Spring) on The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, 2010. 

  9. MIL-STD-756B, Reliability Modeling and Prediction, 1981. 

  10. MIL-STD-785B, Reliability Program for Systems and Equipment Development and Production, 1980. 

  11. MIL-HDBK-217F Notice 2, Military Handbook, Reliability Prediction of Electronic Equipment, Department of Defense, 1995. 

  12. MIL-HDBK-338B, Electronic Reliability Design Handbook, 1998. 

  13. MIL-STD-1635, Reliability Growth Testing, 1978. 

  14. Moasoft, A Guide Book for Reliability Prediction, 2002. 

  15. Raghuram R, HCL, Challenges in Reliability Prediction of Aircraft Subsystems, 2008. 

  16. Smith, S.A. and Oren, S.S., Reliability Growth of Repairable Systems. Naval Research Logistics Quarterly, 1980, Vol. 27, No. 4, p 39-547. 

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