[논문]휴먼에러를 고려한 추가 CSP 산정 방안

백성일; 하윤철

doi:10.5762/kais.2021.22.1.759

휴먼에러를 고려한 추가 CSP 산정 방안
Additional CSP calculation method considering Human Error 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.22 no.1, 2021년, pp.759 - 767

백성일 (한화시스템 ILS팀) , 하윤철 (한화시스템 ILS팀)

초록
AI-Helper

최근 전력화되는 무기체계들은 최신 기술이 반영된 고가의 장비가 대다수이며, 운용유지비도 지속적으로 증대되고 있는 추세이다. 이러한 무기체계들을 효율적으로 운용, 유지하는 요소로서는 정비계획, 경제적 비용 및 수리부속 소요 등이 있으며 그 중 수명주기 동안 수리부속 소요를 사전에 예측하는 것이 운용유지비 효율성 증대와 운용가용도를 높이는 중요한 방식이라 할 수 있다. 수리부속 소요 분석의 시작으로는 무기체계 배치 시 동시에 보급되는 동시조달수리부속(CSP: Concurrent Spare Parts, 이하 CSP) 산정이라 할 수 있을 것이다. CSP는 무기체계가 초기 일정기간 동안 재보급 없이 주어진 운용임무를 성공적으로 수행하고자 하는데 목적이 있으므로 이 기간 동안에 운용가용도를 달성하는 필수요소이다. 현재 CSP 산정 방식은 품목의 고장율과 운용 시간 등의 반영하여 분석하고 있지만, 분석된 CSP는 기술적 고장을 대비하는 목적이며, 초도 운용환경에서 휴먼에러 등으로 인한 예기치 않은 고장 발생에 대처하는 부분에서는 제한적인 것이 현실이다. 해당 고장은 무상정비 범위에도 포함되지 않으며, 초도 운용기간 중 무기체계를 운용 불가 상태로 만드는 심각한 요소에 해당된다. 이러한 무기체계의 운용 불가 상태를 예방하기 위하여 초도 운용환경 중 휴먼에러를 고려한 CSP가 필요하며, 그에 대한 산정 방안과 기준을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Most weapons systems that are Force Integration are expensive equipment that reflects the latest technology, and the operation and maintenance cost is increasing continuously. Factors that efficiently operate and maintain these weapon systems include maintenance plans, economic costs, and repair part requirements. Among them, predicting the repair parts requirements during the life cycle in advance is an important way to increase operation and maintenance cost efficiency and operating availability. The start of requirement analysis for repair parts is a calculation of the CSP (CSP: Concurrent Spare parts, CSP hereafter) that is distributed when the weapon system is deployed. The CSP is an essential component of achieving the operating availability during this period because the weapon system aims to successfully perform a given operation mission without resupply for an initial set period. In the present study, the CSP calculation method was analyzed, reflecting the failure rate and operating time of items, but the analyzed CSP was aimed at preparing for technical failure, but in the initial operating environment, it is limited in coping with unexpected failures caused by human error. The failure is not included in the scope of free maintenance and is a serious factor in making the weapon system inoperable during the initial operation period. To prevent the inoperable status of a weapon system, CSP that considers human error is required in the initial operating environment, and the calculation criteria and measures are proposed.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Human Error CSP Calculation Research Procedure
그림 Fig. 2. Categorization of CSP selection timing by phase
표 Table 1. Table Cr Item ranking examples
표 Table 2. CSP item standard of classification[3]
표 Table 3. System Performance Constants Defined
그림 Fig. 3. Mission Effects Calculation

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 초도 운용기간에 발생되는 휴먼에러 고장에 의한 무기체계의 신속한 복구를 위해 필요한 추가 CSP 의 산정 방안을 제시하였다. 이러한 산정 방안을 적용하면, 초도 운용기간에 무기체계의 운용가용도를 높이고 양산 간 실제 소요가 예측되는 CSP를 예측하여 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 무기체계의 기술적, 품질적인 문제를 제외한 초도배치되는 무기체계의 초도운용 요소 등의 특성을 반영하면, 기존 무기체계들의 CSP 산정 방안인 기술적 특성과 유사체계 정비 결과를 반영한 CSP 이외에 초도 운용환경에서의 휴먼에러를 고려한 추가 CSP 산정할 수 있을 것이다. 이는 결과적으로 무기체계의 운용가용도를 향상할 수 있어 본 연구에서 관련 방안을 제시하게 되었다.
성능저하를 원인이 된다. 이러한 고장은 최초 장착 후지속적으로 사용되는 고정형 무기체계 보다는 이동형 무기체계에서 보다 높게 발생되며, 본 연구에서는 케이블조립체의 고장 발생을 예로 휴먼에러의 소요량 분석 방안을 설명하였다.

가설 설정

운용자 오류 기준으로 산출한다. 시스템 퍼포먼스 계산 시 휴먼에러 수가 2회 발생 결과를 초도 무기체계 5대로 1년 간 운용한 기준으로 가정하고, 에러가 발생된품목의 세부 내용을 아래와 같이 정의하였다.

제안 방법

상기 결과를 토대로 휴먼에러로 인한 고장이 발생된 품목들의 각 품목별 소요량을 계산하고, 이를 추가 CSP 폼목 소요량으로 산출한다. 계산 결과와 기존 CSP 품목의 품종 및 수량을 비율적으로 검토하여 최종적으로 계약 시 CSP로 할당된 비용 기준으로 FT 또는 IOC 통하여 결론을 도출하여 최종 CSP를 산정한다. 산정된 품목과 소요수량은 양산간 ILS-MT 시 최종 검토 후 의결한다.
단계적 구분을 위하여 무기체계를 개발하는 체계개발과 개발된 무기체계를 생산하는 양산단계로 구분하여 기준을 선정하며, 체계개발 단계에서의 산출 시기는 현 개발 절차에 따라 운용시험평가 전 품목을 산출하고, 이를 운용시험평가 결과를 반영 후 확정한다. 양산 단계에서는 초도 운용 결과를 반영 할 수 있는 시기와 이를 검토하고 확정할 수 있는 시기를 고려하여 추가 CSP를 산출하고 확정되어야 한다.
체계개발 단계에서 CSP 산출 시 고려하여야 하는 부분은 기술적 고장 및 야전 유사 장비의 Data 등을 기준으로 산출하는 방식으로, 이후 양산단계에서는 산출 시 고려하여야 하는 부분은 무기체계 초도 배치 후 환경에 따른 운용 결과를 반영하는 방식으로, 수행 기준을 분류하였다. 또한 현재의 무기체계에서 규정된 CSP 산정 비용 기준과 효율적인 CSP 산정 및 생산 납품 일정 등을 고려하여 체계개발 시점에서 CSP 분석, 양산 시점에서의 초도 무기체계 납품용 CSP 보급과 추가 CSP 품목 선정 및 보급으로 구분하여 단계별 CSP 산정 수행 기준을 제시하였다.
현재의 개발되는 신규 무기체계가 운용지역에 배치 될 때 최적의 가용도를 유지하기 위한 방법으로 CSP를 주장비와 동시에 납품하는 방법을 사용하고 있다. 무기체계 사업 수행단계에서 CSP 산출은 체계개발 단계에서 분석되며, 산출에 핵심요소로서고장간평균시간(MTBF: Mean Time Between Failure, 이하 MTBF)을 적용하여 규정된 운용소요와 유사장비 야전 운용 제원을 반영하여 산출한다. 적용되는 MTBF는 기술적 분석에 의한 계산된 값이므로 실제 운용 단계에서 운용 기간에 발생되는 고장 등과는 다소 차이점이 발생하며, 유사장비 야전운용제원도 기술의 발전단계와 운용환경 요소를 반영하기에는 제한적일 수밖에 없는 것이 현실이다.
무기체계의 휴먼에러를 고려한 CSP 산정의 주요 연구 절차는 운영환경과 고장 모수(parameter) 정의 및 고장분류, CSP 산정 방식 분석을 위한 시기와 수행 기준 정의, 초도 운용 결과와 수식 적용 시뮬레이션으로 추가 CSP 소요량 분석 방안, 연구결과에 따른 결론과 발전방안을 제시하는 순으로 Fig. 1과 같이 진행되며, 2.1항부터 상세 내용을 수록하였다.
각각 분류하여 부여한다. 본 연구에서는 F1 ~ F5 시스템 계통 기능 기준으로 구분하여 무기체계의 임무에 영향을 미치는 가중치 계수를 정의한다.
필요한 것으로 분석 할 수 있다. 상기 결과를 토대로 휴먼에러로 인한 고장이 발생된 품목들의 각 품목별 소요량을 계산하고, 이를 추가 CSP 폼목 소요량으로 산출한다. 계산 결과와 기존 CSP 품목의 품종 및 수량을 비율적으로 검토하여 최종적으로 계약 시 CSP로 할당된 비용 기준으로 FT 또는 IOC 통하여 결론을 도출하여 최종 CSP를 산정한다.
세 번째로 MIL-STD-1625의 위험도 분류 방법으로 위험도를 구분하여 수록한다. [위험도는 임무수행불가 (A=1), 치명적 영향(B=0.
시스템 퍼포먼스 계산 후 이산적 직무에서의 휴먼에러확률(HEP: human error probability, 이하 HEP_ 특정한 직무에서 하나의 착오가 발생할 확률로 할당된 시간은 내재적이거나 명시되지 않음)을 무기체계의 장착 횟수와 운용자 오류 기준으로 산출한다. 시스템 퍼포먼스 계산 시 휴먼에러 수가 2회 발생 결과를 초도 무기체계 5대로 1년 간 운용한 기준으로 가정하고, 에러가 발생된품목의 세부 내용을 아래와 같이 정의하였다.
신규 무기체계를 운용하는 환경과 배치 지역 특성, 운용자들이 최초 장비 획득 후 직접 운용하는 기간을 고려한다면, 체계개발 단계에서 MTBF에 근거한 CSP 산출과 초도 운용환경 결과를 반영한 CSP 산출 시기를 구분하여 것이 적절하며, 체계개발과 양산 단계별로 CSP를 산정하는 시기를 제시하였다.
양산단계에서 초도 배치된 무기체계를 기준으로 FT 또는 IOC까지의 초도 운용 시 발생된 고장 발생 건수를 집계하고, FT 또는 IOC를 통하여 운용자가 운용 및 정비 절차를 검증하면서 취약한 품목 등을 추가적으로 식별한다.(이 중 설계변경 수행, 지원장비 추가 및 시설 개선 등으로 고장이 배제되는 경우는 활용 자료에서 제외) 식별된 품목의 고장원인이 장비의 제거 및 설치, 운용, 정비 등이 원인인 경우 초도 운용환경의 휴먼에러로 분류한다.
그러나 초도 운용 결과를 반영한 CSP 추가 산출을 위해서는 현 CSP 산출 시점 이후에 한 단계 더 구분하여 수행이 필요하며, 이러한 단계적 특성을 고려하여 각각의 단계별 CSP 산출 기준을 구분하여야 한다. 체계개발 단계에서 CSP 산출 시 고려하여야 하는 부분은 기술적 고장 및 야전 유사 장비의 Data 등을 기준으로 산출하는 방식으로, 이후 양산단계에서는 산출 시 고려하여야 하는 부분은 무기체계 초도 배치 후 환경에 따른 운용 결과를 반영하는 방식으로, 수행 기준을 분류하였다. 또한 현재의 무기체계에서 규정된 CSP 산정 비용 기준과 효율적인 CSP 산정 및 생산 납품 일정 등을 고려하여 체계개발 시점에서 CSP 분석, 양산 시점에서의 초도 무기체계 납품용 CSP 보급과 추가 CSP 품목 선정 및 보급으로 구분하여 단계별 CSP 산정 수행 기준을 제시하였다.

성능/효과

결과적으로 무기체계 100대 배치 기준으로 초도 운용 기간 중 초도 운용환경(휴먼에러 기준)에 의해 소요 예상되는 품목 소요량은 4.87(0.243729 × 20)개로 분석 할 수 있다.

후속연구

두 번째로 초도 운용환경을 고려한 추가 CSP 산출은 양산단계에서 수행되어야 하며, 산정 시기는 초도 운용 결과와 예측되는 문제점 반영, 추가 양산 배치 시기를 고려하고, 분석에 대한 자료 식별, 판단 기준 및 관련 기관검토가 되어야하는 시점이다. 이와 같은 일련의 절차가 가능 한 시점은 양산 단계의 야전운용시험(FT : Field Test, 이하 FT) 또는 전력화평가(IOC : Initial Operational Capability, 이하 IOC)[2]에서 수행 가능한 것으로 식별하였다.
이러한 사유는 기술적, 품질적 발생 사항이 무기체계의 신뢰성 측면으로 고려되어야 한다면, 이는 초도 운용환경에 따른 CSP를 추가 산정하는 것이 아니라 CSP 분석을 위한 자료를 전체적으로 최신화 후 분석 및 확정하여야하기 때문이다. 따라서 무기체계의 기술적, 품질적인 문제를 제외한 초도배치되는 무기체계의 초도운용 요소 등의 특성을 반영하면, 기존 무기체계들의 CSP 산정 방안인 기술적 특성과 유사체계 정비 결과를 반영한 CSP 이외에 초도 운용환경에서의 휴먼에러를 고려한 추가 CSP 산정할 수 있을 것이다. 이는 결과적으로 무기체계의 운용가용도를 향상할 수 있어 본 연구에서 관련 방안을 제시하게 되었다.
운용환경에 따른 고장 발생 빈도가 높은 품목들의 특성 중 하나는 무기체계를 제거 및 설치 시 물리적으로 결합되는 부분이나 운용 중 반복적으로 동작되거나 특정 조건으로 운용하여야 하는 품목에서 비정상적인 절차를 수행하면서 발생한다. 또한 운용 간 설치 및 제거를 지속적으로 반복하거나 이동하는 무기체계에서 상대적으로 더욱더 높게 발생할 것이다. 초도 운용에서 기술적인 고장을 제외하고 발생되는 대부분의 고장은 운용환경에서 발생되는 휴먼에러(human error)이다.
수 있다. 이러한 고장의 원인을 확인 후 기술적 문제에 의한 것이라면, 무기체계의 설계변경이나 추가적인 지원 장비를 설치 운용하는 조건으로 고장배제를 검토하여야 할 것이다. 그러나 이러한 원인이 기술적인 문제가 아닌 경우라며, 해당 부분에 대한 별도의 대책 수립이 필요하며, 이러한 대책 수립 중 하나가 추가 CSP 산출 및 선정하는 것이다.
이러한 단계적 CSP 산출은 무기체계의 양산, 배치 등의 계약적인 측면도 고려되어야지만 현실적으로 반영이 가능할 것이다.
산정 방안을 제시하였다. 이러한 산정 방안을 적용하면, 초도 운용기간에 무기체계의 운용가용도를 높이고 양산 간 실제 소요가 예측되는 CSP를 예측하여 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.
무기체계의 운용에 심각한 영향을 미치는 품목은 체계개발 단계에서 CSP로 고려되지만 운용기간 중 기능적 고장에 의한 소요가 예상되지 않는 품목이나 MTBF가 상대적으로 높아 기술적 고장 발생이 예측되지 않으면, 체계개발단계에서의 CSP로 산정이 제외 될 수 있다. 이런 조건의 품목들은 비기능 품목 또는 설치 및 운용상에 필요품목이나 고신뢰성 품목인 경우가 많으며, 이러한 점을 고려하여 추가 CSP 선정 시에도 해당 품목에 대한 운용자의 설치 및 제거와 정비 상에 휴먼에러가 발생 되거나 예상되는지 검토하여야 할 것이다.
자연 환경을 직접 개선하는 방법은 없지만, 운용자가 무기체계를 운용하기 위해서 자연환경을 고려하여 운용하기 때문에 결과적으로 자연환경과 운용환경에 의한 고장 발생 시 하나의 문제해결 방안으로 대책 안을 수립할 수 있을 것이다. 즉 자연환경과 인적환경을 초도 운용환경 기준 요소로 정의하고, 초도 운용기간 발생되는 기술문제 및 시설 문제를 제외한 발생되거나 예측되는 고장을 초도 운용환경에 따른 고장으로 정의한다.
이를 적용하기 위해서는 운용환경과 그에 따른 불확실한 상황에 대한 모수 발생 시 해당 결과를 Data 화하여 적용 할 수 있어야 한다. 즉 무기체계 초도 운용 후 관련 자료를 CSP 산출 시 적용하면, 무기체계가 초도 운용 기간 동안 필요로 하는 CSP 품목과 소요량에 좀 더 근접한 결과를 도출 할 것으로 판단된다. 체계개발 단계에서 CSP 산출 시에는 기술적 MTBF를 적용하여 분석하는데 이는 세부적 운용환경이 아닌 광의적 운용환경이 적용되었다고 볼 수 있다.
도움을 줄 것이다. 초도 운용환경 하에서 휴먼에러를 고려한 CSP 산출 방안은 종합군수지원(ILS: Integrated Logistics Support) 개념의 보급지원(Supply support) 측면과 무기체계의 운용유지의 발전 방안으로 제시하였으며, 향후에는 총수명주기체계관리(TLCSM: Total Life Cycle System Management) 관점에서 관리와 지속성이 추가된 IPS(Integrated Product Support)의 유지 공학(Sustaining Engineering) 측면에서도 상기 방안을 적용하여 연구하면 수명주기 동안 무기체계의 보급, 운용성 증대뿐만 아니라 유지관리에도 적절한 방안이 될 것으로 판단된다.
추가 CSP 품목 선정은 이러한 기준으로 휴먼에러로 식별된 품목 기준으로 산출 후 무기체계 양산간 FT 또는 IOC에서 검증 후 최종 확정한다. FT 또는 IOC에서 검증을 하는 사유는 무기체계를 양산 초도시기에 특정 수량을 초도환경 기준으로 배치하여 현장에서 실제 사용 후 운용 결과를 도출하고, 도출된 결과에 대한 검증 단계이기 때문에 초도 운용환경에서 식별된 추가 CSP를 검증하고, 확정 할 수 있는 현실적인 최적의 시점으로 볼 수 있다.
특히 제한된 비용으로 효과적인 CSP를 선정하여야 하는 소요군에게는 CSP의 사용과 적중률을 높여 무기체계의 가용도 향상뿐만 아니라 효과적인 운용유지비의 활용에도 도움을 줄 것이다. 초도 운용환경 하에서 휴먼에러를 고려한 CSP 산출 방안은 종합군수지원(ILS: Integrated Logistics Support) 개념의 보급지원(Supply support) 측면과 무기체계의 운용유지의 발전 방안으로 제시하였으며, 향후에는 총수명주기체계관리(TLCSM: Total Life Cycle System Management) 관점에서 관리와 지속성이 추가된 IPS(Integrated Product Support)의 유지 공학(Sustaining Engineering) 측면에서도 상기 방안을 적용하여 연구하면 수명주기 동안 무기체계의 보급, 운용성 증대뿐만 아니라 유지관리에도 적절한 방안이 될 것으로 판단된다.
있다. 현 시점에서 산정된 CSP가 초도 운용 동안 사용 실적이 저조한 사유가 CSP 분석이나 산출 방식의 오류가 아니라 무기체계의 운용환경을 반영하여 계산하는 시점과 CSP를 납품 및 운용하는 시점의 차이에서도 원인을 찾아볼 수 있을 것이다. 또 다른 원인으로는 무기체계 특정 조건이나 동일 조건에 배치 및 운용될 경우에는 상대적으로 적중률이 높게 나타나지만 육, 해, 공군 등 다수의 운용군이 동종 무기체계를 동시에 사용하는 경우에는 각각의 배치 지역과 운용 조건에 따라 무기체계가 운용되기 때문에 체계개발 시 선정된 CSP의 사용 실적이 상대적으로 낮게 나타날 수도 있다.

참고문헌 (6)

Park Jung Chul, "Guidelines on Human Error Assessment and Reduction Technique", Korea Occupational Safety & Health Agency, Korea, pp.2, Oct. 2017. http://www.kosha.or.kr/kosha/data/guidanceX.do
Cho Kyung lk, "A Study on the Establishment of Effective Electrification Evaluation System", p221, Korea Research Institute of Military Affairs, Aug. 2013, pp.115-118 http://lib.afa.ac.kr/search/detail/CATCA000000181953
Choi Sung Il, Choi Wan Soo, Lee Sang Geun, "Integrated Logistics Support Guidebook", p373, Defense Acquisition Program Administration, Jul. 2015, pp.254 http://www.dapa.go.kr/dapa/pblictnListView.do
Baek Sung Il, "Criticality Number Method considering Software Design", 2019 Autumn Conference, Korea Institute of Military Science and Technology, Daejeon, Korea, pp.797-798, Nov. 2019. http://www.kimst.or.kr/electronic_paper/pdf_down.kin?idx16706
DoD, "MIL-STD-1388-2B Requirements for a Logistic Support Analysis Record", p604, DoD, Mar. 1991, pp.504
Park Ki Sub, Kim Duk Soo, Lee jae gil, "Weapon System Reliability analysis Guidebook", p488, Korea Army Headquarters, Oct. 2012, pp.Chapter3-12

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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