[논문]일회성 시스템의 저장신뢰도 결정 모델에 관한 연구

김동규; 강운석; 강성진

doi:10.7737/jkorms.2013.38.1.001

일회성 시스템의 저장신뢰도 결정 모델에 관한 연구
A Study on the Storage Reliability Determination Model for One-shot System 원문보기

한국경영과학회지 = Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society, v.38 no.1, 2013년, pp.1 - 13

김동규 (국방대학교 국방관리대학원 군사운영분석) , 강운석 (국방대학교 국방관리대학원 군사운영분석) , 강성진 (국방대학교 국방관리대학원 군사운영분석)

Abstract ▼ AI-Helper

Some systems such as missiles and ammunitions are used only one time in combat or emergency situation. Predicting correct storage reliability is very important for those systems which are inspected periodically. Many researches have been done for predicting the storage reliability using generally exponential or Weibull failure distribution. However, recent studies show the hazard functions follow various types of failure distributions. So in this paper, we proposed a generalized model that measures the storage reliability regardless of type of failure distributions. And this model reflects inspection error and failures that might be occurred during periodical check and within storage term as well.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

과거 연구문헌 고찰에서는 우선 현재 국내에서 일회성 시스템의 저장신뢰도 분석시 가장 많이 활용되는 Martinez의 검사주기 결정모델에 대해 살펴보았다. 그리고 이어서 기타 국외 및 국내에서 저장신뢰도와 관련된 연구에 대하여 고찰하였다.
따라서 본 연구에서는 모든 종류의 고장 분포에 공통적으로 적용이 가능하고, 동시에 검사오류를 반영할 수 있는 저장신뢰도 결정모델을 제안한다.
본 연구는 일회성 시스템에 대한 자료 수집의 제한으로 인해 이론적인 측면에서 일반화된 모델을 제시하였다. 향후 지속적인 고장 자료 수집 및 분석을 통한 실적 자료를 축적할 경우 모델의 검증 및 활용성을 더욱 높일 수 있을 것이다.
본 장에서는 장기 저장되는 일회성 시스템에 대한 저장신뢰도를 결정하는 모델을 제안한다.

가설 설정

T_j는 각 단계에서 장비의 운용, 수송, 저장하는데 소요되는 시간을 의미하며, 검사 주기는 4년(저장기간)으로 설정하였다. 검사장비는 정확도(성능)가 다른 2개(공장에 배치된 검사장비와 운영 및 정비부대에 배치된 검사장비)를 운용하고, 검사장비를 활용한 주기검사시 장비의 On -Off는 1회만 실시하는 것으로 가정한다.
[15-19]은 고장발견 가능성에 따라 시스템을 2∼3개의 종류로 구분하였다. 그리고 고장발견이 가능한 구성요소는 주기적인 검사 및 보전 후에 신품과 신뢰도가 같아지고, 고장발견이 불가능한 구성요소는 검사 및 보전을 하지 않는다는 가정하에 보전 후 저장신뢰도를 산출하였다.
저장소에 저장되기 직전에 예상되는 고장개수 및 신뢰도는 식 (11)과 식 (12)를 활용하여 지수분포일 때와 동일한 방법으로 구할 수 있으므로 생략하고, 저장소 도착 전 단계의 신뢰도는 ‘1’로 가정하였다.

제안 방법

고장함수가 지수분포를 따를 경우에 대한 저장 신뢰도 결정모델은 국내에서는 유도탄 개발시 신뢰도 측정 및 검사주기 결정을 위해 주로 사용되어 왔던 Martinez 모델과 비교하여 제안된 모델의 타당성 및 적절성을 제시한다.
과거 연구문헌 고찰에서는 우선 현재 국내에서 일회성 시스템의 저장신뢰도 분석시 가장 많이 활용되는 Martinez의 검사주기 결정모델에 대해 살펴보았다. 그리고 이어서 기타 국외 및 국내에서 저장신뢰도와 관련된 연구에 대하여 고찰하였다.
[10, 11, 22]은 장비의 수명이 와이블 분포를 따를 때, 몬테카를로 시뮬레이션 기법(Monte Carlo Simulation)을 이용하여 와이블 분포의 모수를 추정하였다. 그리고 저장기간이 정해져 있을 때 오차를 최소화하는 검사횟수를 결정하였다. Rooney[23]는 지수분포를 따르는 장비의 저장고장률을 추정하는 방법을 제시하였다.
본 장에서는 제 3장에서 제안된 일회성 시스템 저장 신뢰도 결정모델을 지수분포, 와이블 분포, 감마분포의 고장함수를 가지는 일회성 시스템에 대해 적용하였다. 추가로 본장에서 예를 들지는 않았지만 제안된 모델은 유사체계의 분석 또는 연구개발간 신뢰성 실험을 통해 고장분포를 정의할 수 있는 경우 정규분포, 선형증가분포, 로그정규분포 등 모든 분포에 일반적으로 적용이 가능하다.
이러한 기존 연구의 공통적인 특징은 고장 분포를 지수 또는 와이블 분포로 한정하여 모델을 제시하였다. 그리고 일부 연구에서는 검사장비의 오류를 고려하지 않았다.
제안 모델은 Martinez 모델에서 반영되지 않았던 검사 직후 잔존 고장 장비를 고려하여 한 주기 동안 실제 정상 장비에서만 고장이 발생되도록 하였다.

성능/효과

둘째, 국내에서 개발되는 유도탄의 신뢰도 추정 및 검사주기 결정시 일반적으로 사용되고 있는 Martinez 모델의 제한사항을 식별하고 보완함으로서 보다 객관적이고 정확한 저장 신뢰도 추정이 가능하게 하였다.
따라서 제안된 모델을 활용하여 최적의 검사주기를 식별할 경우에 사용자가 요구하는 조건을 만족하면서 Martinez 모델보다 효과적인(비용이 저렴한) 최적의 검사주기를 설정할 수 있다.
하지만 제안 모델에서는 현실성을 반영하여 k-1번째의 잔존 고장을 제외한 정상 장비에서만 추가로 고장이 발생되게 하였다. 따라서 제안모델에서는 주기 검사시 기대 고장개수는 k-1번째 잔존 고장 장비와 정상 장비에서 추가로 발생된 고장 장비를 합한 것으로 식별되는 고장 장비는 기존 모델보다 더 많다. 하지만 식별된 고장 장비는 수리나 교환을 통해 신품과 같은 상태를 유지하게 되므로 고장으로 인한 정비 활동량은 증가하는데 반해 저장 신뢰도는 Martinez 모델에 비해 높게 나타난다.
셋째, 검사장비의 오류를 반영하였을 뿐만 아니라 일회성 시스템의 운영체계상(생산-수송-저장-검사/정비) 이루어지는 모든 고장을 반영하여 보다 현실적인 신뢰도 예측을 하였다.
첫째, 과거 연구되었던 모형은 지수 모형은 고장 함수가 지수분포를 따를 때만, 와이블 모형은 고장 함수가 지수 또는 와이블 분포를 따를 때만 적용이 가능하였다. 하지만 기술의 발달 및 자료의 축적으로 인해 장비의 고장함수가 과거와 달리 다양한 형태의 분포를 보이고 있는 것을 감안할 때, 선형증가 등 모든 고장함수에 대해 일반적으로 적용할 수 있는 저장 신뢰도 모델은 일회성 시스템의 신뢰도 추정시 폭넓게 활용이 가능하다.

후속연구

넷째, 제안 모델은 검사 직전 및 직후의 신뢰도뿐만 아니라 정비를 위해 예상되는 수리부속품의 예상 소요수량을 식별할 수 있어 장기 저장체계의 수리부속비 추정 등에 활용이 가능하다.
본 연구는 일회성 시스템에 대한 자료 수집의 제한으로 인해 이론적인 측면에서 일반화된 모델을 제시하였다. 향후 지속적인 고장 자료 수집 및 분석을 통한 실적 자료를 축적할 경우 모델의 검증 및 활용성을 더욱 높일 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저장신뢰도란 무엇인가?	저장신뢰도는 일회성 시스템처럼 장기간 저장되는 시스템이 특정한 시간이 경과된 후 정상적으로 작동될 확률을 의미한다. 저장신뢰도는 장기간 저장되는 시스템의 저장환경, 저장시간 등에 따른 저장고장률과 계획된 정책에 의거하여 검사장비를 활용하여 주기적인 점검을 실시할 때 시스템의 운용시 발생되는 운용고장률에 의해서 결정된다[21, 22].
	신뢰도란 무엇인가?	신뢰도(Reliability)는 제품이나 서비스가 온도 또는 전압과 같은 설계 운영 환경 하에서 설계된 수명의 특정 기간 동안 고장없이 정상적으로 작동될 확률이다. 그러므로 신뢰도는 시스템의 기능이 정상적으로 작동하는지에 대한 척도로 사용된다[13].
	일회성 시스템은 원래 의도된 목적대로 사용되지 않고 그 수명(Shelf Life)을 다하는 경우가 많은 이유는 무엇인가?	일회성 시스템이란 에어백, 비상발전기, 우주발사체, 탄약, 미사일 등에 나타날 수 있는 장기간 저장 상태로 있다가 단지 한 번만 사용되는 체계를 의미한다. 이러한 시스템은 장기간 저장상태로 있어야 하기 때문에 원래 의도된 목적대로 사용되지 않고 그 수명(Shelf Life)을 다하는 경우가 많다.

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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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