[논문]유도탄 점검주기 설정을 위한 고장 탐지율 산출 방안 및 적용 사례

최인덕

doi:10.11627/jkise.2019.42.2.028

유도탄 점검주기 설정을 위한 고장 탐지율 산출 방안 및 적용 사례
A Method of Failure Detection Rate Calculation for Setting up of Guided Missile Periodic Test and Application Case 원문보기

Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering = 한국산업경영시스템학회지, v.42 no.2, 2019년, pp.28 - 35

최인덕 ((주)한화 종합연구소 ILS센터)

Abstract ▼ AI-Helper

Since guided missiles with the characteristics of the one-shot system remain stored throughout their entire life cycle, it is important to maintain their storage reliability until the launch. As part of maintaining storage reliability, period of preventive test is set up to perform preventive periodic test, in this case failure detection rate has a great effect on setting up period of preventive test to maintain storage reliability. The proposed method utilizes failure rate predicted by the software on the basis of MIL-HDBK-217F and failure mode analyzed through FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) using data generated from the actual field. The failure detection rate of using the proposed method is applied to set periodic test of the actual guided missile. The proposed method in this paper has advantages in accuracy and objectivity because it utilizes a large amount of data generated in the actual field.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 One-shot 시스템의 특성을 갖는 유도탄의 고장 탐지율을 산출하는 방법을 제안하였다. 고장 탐지율은 Martinez의 주기 점검 모형의 주요 요소 중 하나로 고장 탐지율의 변화에 따라 신뢰도의 변화가 크기 때문에 최대한 정확하게 산출하는 것이 중요하다.

가설 설정

특히 단계 4에서는 주기 검사를 통해 고장을 탐지하며 검사를 위한 전원 On-off시에도 고장이 발생한다고 가정하였다.

제안 방법

검사 주기(Ts)는 1년에서부터 6년까지의 수치를 대입하였고 그에 따라 저장 신뢰도 값이 어떻게 변화하는지를 관찰하였다.
또한 시효성 품목에 대해서는 시료 통계 분석, 저장 시간 경과에 따른 수명 특성치 변화량의 회귀 분석 등을 통해 저장 수명을 별도로 산출하도록 하였다[9].
본 논문에서는 Martinez 모형의 주요 요소 중 하나인 고장 탐지율 산출 방안을 제안하였 다.
최종적으로 산출한 고장 탐지율을 Martinez의 저장 신뢰도 모형에 대입하여 해당 유도탄의 점검 주기를 산출함으로써 해당 고장 탐지율 산출 방법의 적절성을 검증하였다.
XX 유도탄은 총 800여 개의 부품으로 이루어져 있으며 4장에서 제시한 방법을 통해 고장 탐지율을 산출하였다.
[11] 또한 항공 전자 장비에 대한 BIT(Built-in Test)의 고장 탐지율을 분석 대상 고장률의 합과 탐지 가능 고장률 합의 비율로 제시하였다.
[4] 은 One-shot 시스템의 상태를 초기로 돌리는 비용 총 네 가지를 고려한 비용 모형을 기반으로 One-shot 시스템의 검사 주기와 횟수를 결정하는 모형을 연구하였다.
본 논문에서는 실제 개발 중인 유도탄의 고장 탐지율을 제안된 고장 탐지율 산출 방식으로 산출하였으며 이를 기존의 모듈 수준의 고장 탐지율 산출하는 방법과 비교하였다. 최종적으로 산출한 고장 탐지율을 Martinez의 저장 신뢰도 모형에 대입하여 해당 유도탄의 점검 주기를 산출함으로써 해당 고장 탐지율 산출 방법의 적절성을 검증하였다.
제 4장에서 제안한 고장 탐지율 산출 방법을 사용하여 실제 개발 중 인 XX유도탄에 적용하여 해당 시스템의 저장 신뢰도 요구 조건에 따라 점검 주기를 산정하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 고장 탐지율을 산출하기 위해 부품의 고장 유형을 분석하였으며, 유형 분석을 위해 Failure Mode/ Mechanism Distribution(FMD)-2013의 데이터를 활용하였다[1].

이론/모형

MIL-HDBK-217F는 아직 방위산업 분야에서 신뢰도 산출 기준으로 사용하고 있으며 XX 유도탄의 신뢰도 산출 시에도 군의 요구 사항에 따라 MIL-HDBK-217F를 적용하였다.
XX 유도탄의 요구 조건에 적합한 점검 주기를 산출하기 위해 2장에서 서술한 Martinez의 모형을 적용하였으며 Martinez 모형 식은 다음과 같은 이유로 대략화 하였다.
또한 MIL-HDBK-217F는 전원이 인가될 시의 운용 신뢰도에 대한 규격이기 때문에 저장 고장률 산출의 경우 미국 공군에서 발행한 The Rome Laboratory Reliability Engineer’s Toolkit의 Dormant Conversion Factor를 적용하였다[12].
본 논문에서 고장 탐지율 산출과 점검 주기 분석을 위해 언급하는 고장률은 MIL-HBDK-217F의 전자부품 고장률 산출 모형 식을 기준으로 한다[10].

성능/효과

[Table 5]는 모듈 단위의 고장 탐지율과 제안된 방식의 고장 탐지율을 산출한 결과를 보여준다. 결과적으로 제안된 방식의 고장 탐지율은 93.7%, 같은 시스템을 모듈 단위로 분석했을 때는 98.1%로 고장 탐지율이 약 4.4% 낮게 산출되었다. 이때 2,037개의 고장 유형 수준까지 고장 탐지율의 분석한 방법이 31개의 모듈 수준까지 고려한 방법 보다 객관적이라고 할 수 있다.
결론적으로 20년 후 저장 신뢰도 80% 이상이 되는 RN(MIN)값을 주목해야 하며 값이 만족하는 범위 내에서 검사 주기(Ts)를 가져가야 한다.

후속연구

향후 연구에서는 고장 유형 탐지 여부에 대한 객관화 등의 발전방안을 제시함으로써 본 연구에 대한 객관성을 확장할수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	논문에서 제시하는 고장 탐지율 산출 방법의 장점은?	제안된 고장 탐지율 제시하는 방법은 빅데이터를 분석하여 모든 전자 구성품의 고장 유형과 발생률을 분석하는 방법이다. 본 방법은 본론에 기술된 대로 관련 빅데이터를 사용하기 때문에 데이터의 정확성과 보편성 측면에서 장점이 있다.
	Martinez가 제시한 저장 신뢰도 모형의 장점은?	Martinez는 1984년 지수 분포를 갖는 시스템의 저장 신뢰도 모형 식을 제시하였다. Martinez의 모형 식에 따르면 시스템은 주기적인 검사를 통해 고장을 탐지할 수 있으며 해당 고장의 수리를 통해 다시 저장 상태, 즉 저장신뢰도 100%에 근접한 상태로 되돌릴 수 있다. Martinez 는 [Figure 1]과 같이 시스템의 공장 출고 시부터 사용 시까지의 과정을 5단계로 나누어 설명하였다.
	유도탄이 발사 전까지의 저장 신뢰도가 보증되어야 하는 이유는?	한편, 현대 무기체계 중에서 One-shot 시스템의 특성을 갖는 유도탄은 전 수명주기동안 저장 상태에 있기 때 문에 발사 전까지의 저장 신뢰도가 보증되어야 한다. 저장 신뢰도를 보증하기 위해서 설계 단계에서부터 높은 신뢰도의 부품을 사용하거나 지속적인 품질 보증 활동 등의 노력을 하며 하드웨어의 중복 설계 기술을 활용하여 신뢰도를 향상하기도 한다.

참고문헌 (13)

Failure Mode/Mechanism Distributions 2013, Reliability Information Analysis Center (RIAC), 2012.
Gallay, R., Metallized film capacitor lifetime evaluation and failure mode analysis, Proceedings of the CASCERN Accelerator School Power Converters, Baden, Switzerland, 2014.
10.5762/KAIS.2017.18.1.592 Jeong, S.H. and Lee, S.B., Analysis of △△ Guided Missile Inspection Period Based on Storage Reliability, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society , 2017, Vol. 18, No. 4, pp. 592-598.

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10.11627/jkise.2017.40.4.096 Jeong, S.W. and Chung, Y.B., Optimal inspection policy for one-shot systems considering reliability Goal, Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering , 2017, Vol. 40, No. 4, pp. 96-104.

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10.7737/JKORMS.2013.38.1.001 Kim, D.K., Kang, W.S., and Kang, S.J., A study on the storage reliability determination model for one-shot system, The Journal of The Korean Operations Research and Management Science Society , 2013, Vol. 38, No. 1, pp. 1-13.

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10.7232/JKIIE.2016.42.1.020 Kim, H.W. and Yun, W.Y., Reliability Analysis for One- Shot Systems with Periodic Inspection, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers , 2015, pp. 1-10.

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Lee, J.M., Kwon, K.S., and Lee, H.P., The study on estimating preventive maintenance period and life cycle of missile system, Proceedings of Korea Institute of Industrial Engineers Autumn Academic Conference , 2011, pp. 1172-1176.
Martinez, E.C., Storage reliability with periodic test, Reliability and Maintainability Symposium , 1984, pp. 181-185.
Practice Guidelines of Ammunition ILS, Ammunition Support Command, 2018.
Reliability Prediction of Electronic Equipment(MILHDBK- 217F), U.S. Department of Defense, 1991.
10.5139/JKSAS.2015.43.5.449 Seo, J.H., Ko, J.Y., and Park, H.J., Built-In-Test Coverage Analysis Considering Failure Mode of Electronics Components, Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences , 2015, Vol. 43, No. 5, pp. 449-422.

원문보기 상세보기
The Rome Laboratory Reliability Engineer’s Toolkit, U.S Air Force Materiel Command (AFMC), 1993.
10.1016/S0026-2714(02)00034-3 Vasina, P., Zednicek, T., Sikula, J., and Pavelka, J., Failure modes of tantalum capacitors made by different technologies, Microelectronics Reliability , 2002, Vol. 42, Issue 6, pp. 849-854.

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