본 논문은 시스템에 대한 기능 중심의 신뢰도 예측을 수행하기 위한 모델링 방법론을 제안한다. 신뢰도 예측에 대한 다양한 기존 연구들이 있지만, 이 연구들의 공통점은 하드웨어 중심으로 신뢰도 예측을 수행하였다는 점이다. 신뢰성이 제품이 주어진 사용 조건 아래서 의도하는 기간 동안 정해진 기능을 성공적으로 수행하는 능력이라고 정의되는 점에서 보았을 때, 하드웨어 중심의 신뢰도는 논리적 모순을 가진다. 본 논문에서는 기능 중심의 신뢰도 예측을 위해 4-단계 모델링 절차(four-phase modeling procedure)를 제안하였다. 제안되는 모델링 방법론은 네 개의 모델로 구성된다; 1) 구조적 블록 모델(structure block model), 2) 기능 블록 모델 (function block model), 3) 장치 모델 (device model), 그리고 4) 신뢰성 예측 모델 (reliabilityprediction model). 본 논문에서는 제안하는 모델링 방법론을 이용하여 전자식 안정기에 대한 기능 중심의 신뢰도 예측을 수행하였으며, 하드웨어의 신뢰도를 결정하기 위해 신뢰도 예측 규격 중 하나인 MIL-HDBK-217F를 이용하였다.
본 논문은 시스템에 대한 기능 중심의 신뢰도 예측을 수행하기 위한 모델링 방법론을 제안한다. 신뢰도 예측에 대한 다양한 기존 연구들이 있지만, 이 연구들의 공통점은 하드웨어 중심으로 신뢰도 예측을 수행하였다는 점이다. 신뢰성이 제품이 주어진 사용 조건 아래서 의도하는 기간 동안 정해진 기능을 성공적으로 수행하는 능력이라고 정의되는 점에서 보았을 때, 하드웨어 중심의 신뢰도는 논리적 모순을 가진다. 본 논문에서는 기능 중심의 신뢰도 예측을 위해 4-단계 모델링 절차(four-phase modeling procedure)를 제안하였다. 제안되는 모델링 방법론은 네 개의 모델로 구성된다; 1) 구조적 블록 모델(structure block model), 2) 기능 블록 모델 (function block model), 3) 장치 모델 (device model), 그리고 4) 신뢰성 예측 모델 (reliability prediction model). 본 논문에서는 제안하는 모델링 방법론을 이용하여 전자식 안정기에 대한 기능 중심의 신뢰도 예측을 수행하였으며, 하드웨어의 신뢰도를 결정하기 위해 신뢰도 예측 규격 중 하나인 MIL-HDBK-217F를 이용하였다.
This paper proposes a methodology for creating a function based reliability prediction model. Although, there are various works for reliability prediction, one of the features of their research is that the research is based on hardware-centered reliability prediction. Reliability is often defined as...
This paper proposes a methodology for creating a function based reliability prediction model. Although, there are various works for reliability prediction, one of the features of their research is that the research is based on hardware-centered reliability prediction. Reliability is often defined as the probability that a device will perform its intended function, under operating condition, for a specified period of time, there is a profound irony about reliability prediction problem. In this paper, we proposed four-phase modeling procedure for function-centered reliability prediction. The proposed modeling procedure consists of four models; 1) structure block model, 2) function block model, 3) device model, and 4) reliability prediction model. We performed function-centered reliability prediction for electronic ballast using the proposed modeling procedure and MIL-HDBK-217F which is the military handbook for reliability prediction of electronic equipment.
This paper proposes a methodology for creating a function based reliability prediction model. Although, there are various works for reliability prediction, one of the features of their research is that the research is based on hardware-centered reliability prediction. Reliability is often defined as the probability that a device will perform its intended function, under operating condition, for a specified period of time, there is a profound irony about reliability prediction problem. In this paper, we proposed four-phase modeling procedure for function-centered reliability prediction. The proposed modeling procedure consists of four models; 1) structure block model, 2) function block model, 3) device model, and 4) reliability prediction model. We performed function-centered reliability prediction for electronic ballast using the proposed modeling procedure and MIL-HDBK-217F which is the military handbook for reliability prediction of electronic equipment.
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문제 정의
Fig. 3에서 볼 수 있듯이, 구조적 블록 모델은 시스템을 하드웨어 관점에서 구조적으로 표현하는 것을 목적으로 한다. 1장에서 언급한 바와 같이 시스템의 신뢰성을 예측하기 위한 방법을 개발하기 위한 기존 연구들이 대부분 구조적 블록 모델을 기반으로 신뢰성을 예측하였다.
하드웨어 중심의 신뢰도 예측은 요구 기능에 대한 신뢰도 예측을 수행할 수 없으며, 이러한 점은 신뢰도 예측의 목적과 다른 논리적 모순을 발생시킨다. 본 논문에서는 기능 중심의 시스템 신뢰도 예측을 위한 모델링 방법론을 제안한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
본 논문에서는 기능 중심의 신뢰도 예측을 위한 4-단계 모델링 절차를 제안하였다. 제안하는 방법론은 네 가지 모델로 구성된다; 1) 구조적 블록 모델; 2) 기능 블록 모델; 3) 장치 모델; 그리고 4) 신뢰성 예측 모델.
전자식 안정기는 에너지 절감, 효율성 증대, 수명보장 등을 목표로 안정기의 자체손실은 최소로 하고 고주파 점등으로 발광효율을 향상시킨 형광등용 안정기이다[17]. 본 연구에서는 기능 중심의 신뢰성 예측과 하드웨어 중심의 신뢰성 예측 간의 차이를 보여주기 위해 기존 전자식 안정기에 대한 기능과 컴포넌트 간의 관계를 수정하였다.
제안 방법
따라서 장치 모델을 생성하는데 있어서 가장 중요한 것은 재사용성이다. Fig. 6에서 볼 수 있듯이, 우리는 재사용성을 높이기 위해 shell-core 구조를 이용하여 장치 모델을 표현하였다. core는 컴포넌트에 대한 정보를 담고 있다.
따라서 고장 나무 분석법에 비해 적은 노력과 짧은 시간으로 신뢰도 분석을 위한 모델을 생성할 수 있다. 본 논문에서는 오직 하드웨어 관점에서의 시스템의 구조 정보만 필요로 하기 때문에 신뢰성 블록도를 이용하여 구조적 블록 모델을 생성하였다.
신뢰성 예측 모델은 장치 모델을 기반으로 시스템의 신뢰도를 예측하는 역할을 수행한다. 본 논문은 제안하는 모델링 방법론을 이용하여 전자식 안정기에 대한 신뢰도 예측을 수행하였다.
예를 들어, 역률 개선 회로는 두 개의 캐패시터(capacitor)와 세 개의 다이오드(diode)로 구성된다. 우리는 전자식 안정기의 회로도를 이용하여 구조적 블록 모델을 생성하였다. Fig.
하솔 외 2명은 신뢰성 블록도와 DEVS(discrete event system specification) 방법을 이용하여 시스템을 모델링하고 GPU 가속 기술을 이용하여 신뢰성 블록도의 단점을 보완하였다[9]. 이승우와 이화기는 신뢰성 예측 규격서인 PRISM을 분석하고, 이를 이용하여 CNC 장치의 인터페이스 카드에 대한 신뢰도 예측을 수행하였다[10]. 김주년 외 2명은 KSLV-I 상단부 원격측정 데이터 장치에 대해 MIL-HDBK-338B를 기반으로 구성 부품레벨의 신뢰도 예측을 수행하였다[11].
이론/모형
이러한 고장률 정보는 MIL-HDBK-217F, FIDES, RiAC-HDBK-217Plus, Telcordia SR-332, EPRD/NPRD와 같은 신뢰도 예측 규격을 이용하여 입력할 수 있다. 본 논문에서는 MIL-HDBK-217F를 이용하여 컴포넌트에 대한 고장률을 결정하였다.
최하위 레벨의 장치 모델의 고장률을 기반으로 수리적 모델을 생성하여 신뢰성을 계산할 수 있다. 본 논문에서는 신뢰성 예측 모델의 신뢰도를 계산하기 위해, Fig. 8에서 보여주는 수리적 모델을 이용하였다[14,15,16].
앞서 언급했듯이, 본 논문에서는 신뢰도를 예측하기 위해 MIL-HDBK-217F를 이용하였다. Fig.
안전 및 고객과의 신뢰에 대한 강조가 지속되면서, 신뢰도 예측에 대한 많은 연구가 수행되어왔다. 전태보는 MIL-HDBK-217을 이용하여 저출력 전자식 안정기에 대한 신뢰도 예측 모형을 수립하였다[7]. 이상용 외 2명은 일체형 원자로의 디지털 신호 처리 모듈에 대하여 디지털 기기가 가지는 감시 및 자가진단이라는 특징적인 신뢰도 향상 기법을 고려하면서 신뢰도 예측을 수행하였다[8].
성능/효과
구조적 블록 모델과 기능 블록 모델을 생성한 후, 두 블록 모델의 최하위 노드간의 관계를 분석한 결과 전자식 안정기의 경우 기능과 컴포넌트가 일대일로 연결된다는 것을 알 수 있었다. 우리는 기능 중심의 신뢰도 예측과 하드웨어 중심의 신뢰도 예측 결과의 차이점을 나타내기 위해 실제 제품에는 없는 관계를 추가로 정의하였다.
CAD(converting AC toDC) 기능은 교류전압을 직류전압으로 변환하며, CDA(converting DC to AC) 기능은 그 반대의 역할을 수행한다. 마지막으로 CD(counteracting the distortion) 기능은 전력 효율을 향상시키는 역할을 하며, 안정된 전류의 공급으로 전자파를 줄일 수 있다.
5%가 나온다. 본 논문의 결과만으로 기능 중심의 신뢰도 예측 방법이 하드웨어 중심 신뢰도 예측 방법보다 실제 제품의 신뢰도를 더 잘 예측한다고 말할 수는 없다. 하지만 앞서 언급했듯이, 기능 중심의 신뢰도 예측 방법은 요구기능에 대한 신뢰도를 확인 할 수 있는 방법이기 때문에, 어떠한 임무를 수행함에 있어서 반드시 고려되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기능 중심의 신뢰도 예측을 위해 제안한 4-단계 모델링 절차를 구성하는 모델에는 무엇이 있나?
본 논문에서는 기능 중심의 신뢰도 예측을 위해 4-단계 모델링 절차(four-phase modeling procedure)를 제안하였다. 제안되는 모델링 방법론은 네 개의 모델로 구성된다; 1) 구조적 블록 모델(structure block model), 2) 기능 블록 모델 (function block model), 3) 장치 모델 (device model), 그리고 4) 신뢰성 예측 모델 (reliability prediction model). 본 논문에서는 제안하는 모델링 방법론을 이용하여 전자식 안정기에 대한 기능 중심의 신뢰도 예측을 수행하였으며, 하드웨어의 신뢰도를 결정하기 위해 신뢰도 예측 규격 중 하나인 MIL-HDBK-217F를 이용하였다.
신뢰도 예측이란?
신뢰도 예측이란 운용 및 사용 조건을 고려하여 고장률 또는 MTBF(Mean Time Between Failures)와 같은 신뢰도 척도를 추정하는 과정이다. 그동안 우리 군에서는 신뢰도 예측을 수행하기 위해 미국에서 개발된 MIL-HDBK 217F, NPRD, EPRD, FIDES, RiAC-HDBK-217Plus, Telcordia SR-332 등의 규격을 주로 활용하여 왔다[1,2,3,4,5].
신뢰도 예측에 대한 기존 연구들의 공통점은?
김기태 외 5명은 고 신뢰성이 요구되는 우주용 하이브리드 DC-DC 컨버터를 대상으로 MIL-HDBK-217F를 활용한 신뢰성 예측 분석 사례 연구를 수행하였다[12]. 이와 같이, 신뢰도 예측에 대한 기존 연구들은 대부분 하드웨어를 중심으로 신뢰도 예측을 수행하였다는 공통점을 가지고 있다.
참고문헌 (17)
MiL-HDBK-217F (1991), Military Handbook, Reliability Prediction of Electronic Equipment, Department of Defense.
MiL-HDBK-217F Notice 1 (1993), Military Handbook, Reliability Prediction of Electronic Equipment, Department of Defense.
MiL-HDBK-217F Notice 2 (1995), Military Handbook, Reliability Prediction of Electronic Equipment, Department of Defense.
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