[논문]OMS/MP 및 유사체계 야전운용데이터를 활용한 감시체계 A의 RAM 목표값 설정 개선 방안

김상부; 박우재; 유재우; 이자경

doi:10.14248/jkosse.2019.15.1.016

OMS/MP 및 유사체계 야전운용데이터를 활용한 감시체계 A의 RAM 목표값 설정 개선 방안
An Improved Method of Setting the RAM Goals for Surveillance System A Using OMS/MP and Field Operations Data of Similar Systems 원문보기

시스템엔지니어링학술지 = Journal of the Korean Society of Systems Engineering, v.15 no.1, 2019년, pp.16 - 24

김상부 (창원대학교 산업시스템 및 조선해양융합공학부) , 박우재 (창원대학교 산업시스템공학과) , 유재우 (국방과학연구소 제6기술연구본부 소나체계개발단) , 이자경 (국방과학연구소 제6기술연구본부 소나체계개발단)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, an improved method of setting the RAM goals for surveillance system using OMS/MP and field operations data of similar systems is suggested and a case study of surveillance system A is given. Newly suggested methods for setting the RAM goals consist of the procedures such as On/Off time analysis of configuration equipment based on OMS/MP, field operations data analysis of similar systems, adjustment of preventive maintenance time, the number of corrective maintenances, and TALDT in wartime, introducing new subsystem to reliability structure of surveillance system, and reflecting expert's opinion. A case study of surveillance system A shows that newly suggested method in this study for setting the RAM goals is reasonably acceptable and practically applicable to other similar systems.

주제어

표/그림 (10)

그림 [Figure 1] Series Structure of 7 Subsystems Consisting of Surveillance System A
그림 [Figure 2] Time Components of Up Time and Down Time for a System
표 Formulae of RAM Measures
표 Operation Plan of Subsystems (Surveillance System A)
표 Number of Maintenances with Each Subsystem’s Off
표 Weekly, Monthly, Quarterly and Yearly Preventive Maintenance Chart for Surveillance System A
표 Recalculation of TDT and Average Number of Failures per Year Due to TCM Change
표 Estimated Total Up/Down Time and Average Number of Failures per Year (Wartime)
표 Estimates of RAM Values for 6 Subsystems of the Siilar Surveillance Systems Based on Field Operations Data
표 RAM Goals for Surveillance System A

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 Level 2 수준의 각 서브시스템을 구성하는 하위아이템들은 Level 3 이하 구조에서 대단히 복잡한 신뢰도 구조를 갖는다. 또한 감시체계 A를 개발하는 단계에서 기존의 유사 감시체계의 구성과 다른새로운 Level 2 서브시스템이 설계에 포함되는데 이를 고려한 감시체계 A의 RAM 목표 값 설정도 이 연구에서 다루었다.
이 연구에서는 기존의 무기체계 RAM 목표 값 설정 방법 가운데 OMS/MP 기반의 RAM 목표 값 설정 방법과 유사체계 야전운용데이터를 이용하는 방법을 복합적으로 사용하여 감시체계 A에 대한 RAM 목표 값을 설정하는 개선된 방법을 제시하였다. RAM 목표 값 설정의 대상인 감시체계 A에 대한 OMS/MP 기반의 구성 장비 On/Off 시간 분석, 유사무기체계의 야전운용데이터 분석, 예방정비 시간과 고장 정비 시간에 대한 조정, 전시의 총 행정 및 군수 지연 시간(TALDT, Total Administrative and Logistic Delay Time) 값 보정, 새로운 서브시스템 추가에 대한 고려 및 전문가의 의견 반영을 통하여 RAM 목표 값을 구하는 절차를 제시하고 실제 적용한 사례를 다루었다.

가설 설정

8시간의 고장정비 시간이 증가하게 된다. 고장정비 시간이 증가하는 경우 이에 따라 고장 횟수의 증가도 이루어지게 되며 고장 횟수의 증가가 고장 시간의 증가에 비례한다고 가정하고 이를 반영하였다. Sensor A의 경우 Table 5를 보면 예방정비 시간(TPM)이 44시간에서 8.
또한 대기시간(ST, Standby Time)과 예방정비 시간(TPM, Total Preventive Maintenance Time)의 경우 전시에는 고려 대상이 아니므로 전시 기준으로 감시체계 A의 대기시간 및 예방정비 시간은 없는 것으로 정하였다.

제안 방법

이 연구에서는 기존의 무기체계 RAM 목표 값 설정 방법 가운데 OMS/MP 기반의 RAM 목표 값 설정 방법과 유사체계 야전운용데이터를 이용하는 방법을 복합적으로 사용하여 감시체계 A에 대한 RAM 목표 값을 설정하는 개선된 방법을 제시하였다. RAM 목표 값 설정의 대상인 감시체계 A에 대한 OMS/MP 기반의 구성 장비 On/Off 시간 분석, 유사무기체계의 야전운용데이터 분석, 예방정비 시간과 고장 정비 시간에 대한 조정, 전시의 총 행정 및 군수 지연 시간(TALDT, Total Administrative and Logistic Delay Time) 값 보정, 새로운 서브시스템 추가에 대한 고려 및 전문가의 의견 반영을 통하여 RAM 목표 값을 구하는 절차를 제시하고 실제 적용한 사례를 다루었다.
RAM 목표 값 설정의 대상인 감시체계 A에 대한 OMS/MP 기반의 구성 장비 On/Off 시간 분석, 유사무기체계의 야전운용데이터 분석, 예방정비 시간과 고장 정비 시간에 대한 조정, 전시의 총 행정 및군수 지연 시간 값 보정 절차를 제시하였고, 기존의 유사 감시체계에 없는 새로운 서브시스템 추가에 따른 감시체계 A의 RAM 목표 값 설정 방법을 제안하였으며 최종적으로 전문가의 의견 반영을 통하여 감시체계의 RAM 목표 값을 구하는 일련의 절차를 제시하고 실제 적용한 사례를 다루었다. 이 연구 에서 제안한 감시체계 A의 RAM 목표 값 설정 방안에 따른 결과는 감시체계 A의 개발 주관기관과 소요군에서도 충분히 인정할 만한 값으로 확인되었으며, 이 연구에서 제시한 RAM 목표 값 설정 방안은 감시체계와 유사한 다른 체계에도 적용 가능할 것으로 판단된다.
따라서 대부분의 무기체계의 경우 운용가용도 목표 값을 정할 때 95% 이상을 목표 값으로 정하는 경우가 많다. 감시체계 A의 경우도 운용가용도 95% 이상이 필요하다는 전문가의 의견에 따라 운용가용도 A₀를 95%로 수정하였고 신뢰도 목표 값 MTBF=858Hours를 만족하기 위해서 정비도를 높이는 방향으로 정비도의 목표 값을 수정하였다. 운용가용도와 신뢰도 값이 주어졌을 때 정비도 MTTR은 식 (1)로부터 구해지며 이를 사용하여 구한 MTTR=35.
따라서 Sensor E에 대한 유사체계의 야전운용데이터가 존재하지 않는다. 그러나 감시체계 A의 실제 운용에는 Sensor E도 사용되므로 Sensor E에 대한 설계를 바탕으로 Sensor E가 실제 운용될 때의 신뢰도를 예측하여 감시체계 A의 신뢰도 예측에 반영하였다. Sensor E에 대한 정비도의 경우도 Sensor E 설계에 반영된 연평균 고장 업무 빈도와 고장 별 정비소요 시간 예측 값을 활용하여 구하였다.
감시체계 A의 경우 경계시간(AT, Alert Time)도 운용시간에 포함되므로 신뢰도 예측의 경우 운용시간(OT, Operating Time)에 포함하였다. 그리고 앞서 언급한 바와 같이 감시체계 A는 타 무기체 계와 다른 감시체계만의 특성을 가지므로 이를 추가로 고려하여 RAM 목표 값 설정에 대한 개선된 방안을 제시하였으며 그 절차는 아래와 같다.
감시체계 A와 유사한 감시체계인 B와 C의 20XX 년부터 20XX년까지 4년 8개월 동안 고장 정비데이터를 수집하여 분석한 결과 유사체계를 구성하는각 서브시스템의 Off를 포함하는 정비는 총 55건이 확인되었다. 아울러 이 고장 정비데이터에 대하여 정비 시간(정비/지원 착수 일시부터 정비/지원 완료일시까지 시간)과 행정 및 군수지연시간(정비/지원요청 일시부터 정비/지원 착수 일시까지 시간)을 구분하였으며, 각 장비 별로 1년(8,760시간)을 기준으로 정비에 소요되는 시간을 예측하였다.
예방정비의 경우 야전운용데이터로부터 정확한 시간의 분류가 어려운 관계로 감시체계 A의 운용지침서 예방 정비 주기를 기준으로 적용하였다. 감시체계 A의 Sensor A에 대한 운용지침서 기준 예방정비로 인한 비가동시간은 Table 4와 같다.
이 연구에서 고려하는 감시체계 A의 RAM 목표값 설정 방법은 OMS/MP를 기반으로 유사체계의 야전운용데이터를 활용하는 것이다. 따라서 감시체계 A에 대한 OMS/MP의 운용 형태를 고려하여 유사체계 고장 정비데이터로부터 각 서브시스템 별로 Figure 2의 각 시간 요소에 대한 예측 값을 구하고, 이를 바탕으로 Table 1의 식을 이용하여 신뢰도, 운용가용도, 정비도를 산출하게 된다.
이 연구에서는 무기체계 RAM 목표 값 설정 방법 가운데 OMS/MP 기반의 RAM 목표 값 설정 방법과 유사체계 야전운용데이터를 이용하는 방법을 복합적으로 사용하여 감시체계 A에 대한 RAM 목표 값을 설정하는 개선된 RAM 목표 값 설정 방안을 제시하였다.

데이터처리

Sensor E에 대한 정비도의 경우도 Sensor E 설계에 반영된 연평균 고장 업무 빈도와 고장 별 정비소요 시간 예측 값을 활용하여 구하였다.

성능/효과

Table 8에 주어진 감시체계 A에 대한 최종 RAM 목표 값은 감시체계 A의 개발 주관기관과 소요군에서도 충분히 인정할 만한 값으로 확인되었으며, 이 연구에서 제시한 감시체계에 대한 RAM 목표 값 설정 방안은 감시체계와 유사한 다른 체계에도 적용 가능할 것으로 판단된다.
감시체계 A와 유사한 감시체계인 B와 C의 20XX 년부터 20XX년까지 4년 8개월 동안 고장 정비데이터를 수집하여 분석한 결과 유사체계를 구성하는각 서브시스템의 Off를 포함하는 정비는 총 55건이 확인되었다. 아울러 이 고장 정비데이터에 대하여 정비 시간(정비/지원 착수 일시부터 정비/지원 완료일시까지 시간)과 행정 및 군수지연시간(정비/지원요청 일시부터 정비/지원 착수 일시까지 시간)을 구분하였으며, 각 장비 별로 1년(8,760시간)을 기준으로 정비에 소요되는 시간을 예측하였다.
094Hours로 예측되었다. 따라서 Sensor E 서브시스템을 Figure 1과 같이 감시체계 A에 포함하여 감시체계 전체에 대한 RAM 목표 값을 구한 결과 MTBF는 858Hours, 운용가용도 91.19%, MTTR 은 64.64Hours로 예측되었다.
단, 주간 예방정비의 경우 전원을 Off 시키지 않은 상태에서 정비를 수행하므로 주간 예방정비 시간은 비가동 예방정비 시간에 포함시키지 않았다. 또한 감시체계 A에 대한 고장 정비데이터 분석 결과 감시체계 A에 대한 예방정비 중에도 고장정비가 동시에 이루어지는 경우들이 발생했으며, 이는 예방정비 시간의 일부가 고장정비에 사용되었고 결과적으로 고장정비 시간의 증가 있음을 의미한다고 말할 수 있다. 이러한 현상은 비단 감시체계 A의 경우에만 발생하는 것이 아니라 기존의 다른 무기체계에서도 발생하였으며 예방정비 기간에 고장 정비를 하는 수리 소요가 총 예방 정비의 약 20% 정도 발생한다는 연구 결과 (You et al.
RAM 목표 값 설정의 대상인 감시체계 A에 대한 OMS/MP 기반의 구성 장비 On/Off 시간 분석, 유사무기체계의 야전운용데이터 분석, 예방정비 시간과 고장 정비 시간에 대한 조정, 전시의 총 행정 및군수 지연 시간 값 보정 절차를 제시하였고, 기존의 유사 감시체계에 없는 새로운 서브시스템 추가에 따른 감시체계 A의 RAM 목표 값 설정 방법을 제안하였으며 최종적으로 전문가의 의견 반영을 통하여 감시체계의 RAM 목표 값을 구하는 일련의 절차를 제시하고 실제 적용한 사례를 다루었다. 이 연구 에서 제안한 감시체계 A의 RAM 목표 값 설정 방안에 따른 결과는 감시체계 A의 개발 주관기관과 소요군에서도 충분히 인정할 만한 값으로 확인되었으며, 이 연구에서 제시한 RAM 목표 값 설정 방안은 감시체계와 유사한 다른 체계에도 적용 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	RAM 목표 값을 설정하는 방법은 어떤 것들이 있는가?	첫째, 운용형태요약/임무유형(OMS/MP, Operational Mode Summary/Mission Profile)를 기반으로 RAM 목표 값을 설정하는 것이다. 무기체계의 전, 평시 운용형태를 종합적으로 정리하고 체계가 운용임무를 수행하기 위하여 사용될 예상 방법에 따라 신뢰 도, 가용도, 정비도를 설정한다. 무기체계의 운용 개념이 정해지면 이에 대한 OMS/MP가 작성되고 유사장비/체계의 RAM값과 정비체계 및 정비정책에 따라 무기체계의 RAM 목표 값을 설정하게 된다. 둘째, 유사장비 야전운용데이터를 활용하는 방법이 다. 유사장비의 야전운용데이터를 활용하는 것은, 정확한 데이터를 얻을 수 있는 경우 매우 효과적인 방법이지만 사용 환경에 따른 보정이나 장비의 성능 향상에 따른 목표 값 조정 등이 요구된다. 각 군의 정보시스템에서 유사장비/체계의 정비 운용 현황 등을 이용하게 되면 보다 정밀한 RAM 목표 값을 설정할 수 있다. 무기체계에 대한 OMS/MP가 설정되고 유사장비/체계의 야전운용데이터가 가용한 경우 이 두 가지를 결합하여 해당 무기체계의 RAM 목표 값을 정하는 것이 가장 일반적인 방법이 라고 할 수 있다. 셋째, 시뮬레이션을 활용하는 방법이다. 시뮬레이션을 활용하는 것은 RAM 목표 값을 직접 설정하는 방식이라기보다는 앞에서 언급한두 가지 방법을 활용하여 RAM 목표 값을 설정하고난 후에 체계의 신뢰도 구조와 각 구성품의 신뢰도및 정비도에 대한 정보를 바탕으로 하여 기설정한 RAM 목표 값이 구현이 되는지 확인하고 필요하면 재설정하는 방법이다. 즉, 앞의 두 가지 방법을 통해 구한 RAM 목표 값을 검증하고 조정하는 방법이 라고 말할 수 있다. 이외에도 전투준비태세유지 확률 등을 기준으로 RAM 목표 값을 산출하는 방법 등이 있다.
	A의 RAM 목표값 설정 방법은 무엇인가?	이 연구에서 고려하는 감시체계 A의 RAM 목표값 설정 방법은 OMS/MP를 기반으로 유사체계의 야전운용데이터를 활용하는 것이다. 따라서 감시체계 A에 대한 OMS/MP의 운용 형태를 고려하여 유사체계 고장 정비데이터로부터 각 서브시스템 별로 Figure 2의 각 시간 요소에 대한 예측 값을 구하 고, 이를 바탕으로 Table 1의 식을 이용하여 신뢰도, 운용가용도, 정비도를 산출하게 된다.
	RAM(Reliability, Availability, Maintainability) 관련 업무의 첫 번째는?	무기체계의 개발 및 시험 평가, 양산 및 운용 단계에서 RAM(Reliability, Availability, Maintainability) 관련 업무의 첫 번째는 무기체계의 RAM 목표 값을 설정하는 것이다. 방위사업청의 RAM 업무지침 (2018)을 살펴보면 ‘RAM 목표 값’이란 무기체계 획득단계 달성 및 충족을 위한 RAM 기준 값으로 정의하고 있으며, ‘RAM 목표 값 설정’이란 소요 단계에서 제시된 RAM 잠정 목표 값을 무기체계의 개발 및 구매 초기 단계에 요구사항, 기술 발전 추세, 유사 장비, 야전운용제원 등을 고려하여 최적화된 RAM 목표 값을 만드는 과정을 지칭한다고 되어 있다[1].

저자의 다른 논문 :

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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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