FMEA(Failure Mode and Effects)분석 기법이란 제품의 신뢰성을 높이기 위해, 잠재적 고장 모드를 선별하고 이의 고장 원인과 영향을 분석하여 고장이 제품에 미치는 영향을 최소화하기 위한 분석기법이다. 최근 FMEA기법이 많은 산업 분야에서 널리 쓰이고 있으며, 각 분야별로 그에 알맞게 특화된 FMEA기법이 제안되어 있다. 대표적으로 방산 분야의 MIL-1629a, 자동차 분야의 SAE-J1739 등을 들 수 있으며, 그 외의 많은 산업분야에서도 특화된 FMEA규격을 사용하고 있다. 하지만 높은 신뢰성이 요구되는 철도 산업의 경우에는 아직까지 특화된 FMEA규격은 제시되어 있지 못한 실정이다. 본 논문에서는 SAE-J1739,MIL-1629a, IEC-60812의 규격을 비교 분석함으로써 철도 시스템에 특화된 FMEA규격을 제안하였다.
FMEA(Failure Mode and Effects)분석 기법이란 제품의 신뢰성을 높이기 위해, 잠재적 고장 모드를 선별하고 이의 고장 원인과 영향을 분석하여 고장이 제품에 미치는 영향을 최소화하기 위한 분석기법이다. 최근 FMEA기법이 많은 산업 분야에서 널리 쓰이고 있으며, 각 분야별로 그에 알맞게 특화된 FMEA기법이 제안되어 있다. 대표적으로 방산 분야의 MIL-1629a, 자동차 분야의 SAE-J1739 등을 들 수 있으며, 그 외의 많은 산업분야에서도 특화된 FMEA규격을 사용하고 있다. 하지만 높은 신뢰성이 요구되는 철도 산업의 경우에는 아직까지 특화된 FMEA규격은 제시되어 있지 못한 실정이다. 본 논문에서는 SAE-J1739,MIL-1629a, IEC-60812의 규격을 비교 분석함으로써 철도 시스템에 특화된 FMEA규격을 제안하였다.
FMEA(Failure Mode and Effects) is a procedure for the analysis of a system to identify the potential failure modes, and their effects and causes to reduce or mitigate the critical effects of the system. Recently, FMEA is used in various industries and it is specialized in each industry. For instance...
FMEA(Failure Mode and Effects) is a procedure for the analysis of a system to identify the potential failure modes, and their effects and causes to reduce or mitigate the critical effects of the system. Recently, FMEA is used in various industries and it is specialized in each industry. For instance, MIL-1629a in Military industry, SAE-J1739 in Automotive industry and other industry are using specialized FMEA method. Though Railroad industry requires the high reliability system, it does not have the FMEA method which is specialized to them. So in this paper, we examined the MIL-1629a, SAE-J1739, IEC-60812 and compared those standards. Furthermore, we propose the FMEA method that is specialized to the railroad system.
FMEA(Failure Mode and Effects) is a procedure for the analysis of a system to identify the potential failure modes, and their effects and causes to reduce or mitigate the critical effects of the system. Recently, FMEA is used in various industries and it is specialized in each industry. For instance, MIL-1629a in Military industry, SAE-J1739 in Automotive industry and other industry are using specialized FMEA method. Though Railroad industry requires the high reliability system, it does not have the FMEA method which is specialized to them. So in this paper, we examined the MIL-1629a, SAE-J1739, IEC-60812 and compared those standards. Furthermore, we propose the FMEA method that is specialized to the railroad system.
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문제 정의
[4-5] 각산업 분야별 FMEA의 특징은 FMEA기법의 핵심이라고 할 수 있는 FMEA작업표를 분석함으로써 파악할 수 있다. 본 논문에서는 자동차 산업 분야의 SAE-J1739 규격, 방위 산업 분야의 MIL-1629a규격과전자산업분야의 IEC-60812 규격에 관한 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 기존에 제시되어온 타 산업분야의 FMEA규격, 특히 방위 산업 분야의 MIL-1629a, 자동차 산업 분야의 SAE-J1739, 전자산업 분야의 IEC-60812의 규격을 비교 분석함으로써, 각 규격의 특징과 장단점에 대해 분석하였다. 이를 바탕으로 철도 시스템에 특화된 FMEA규격을 철도 시스템의 특징에 맞추어 제안하였다.
상태이다. 이 논문에서는 철도 산업의 특징을 고려하여 타 산업 분야의 규격들을 분석함으로써, 철도 산업에 특화된 FMEA 수행절차에 관한 규격을 제안하고자 한다.
제안 방법
FMEA결과를 활용하여 MA분석을 수행하게 되면, 개발자의 의견이 실제 유지 보수자에게 유용하게 전달될 수 있기 때문에, 유지 보수를 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다. 따라서 MIL 규격과 같이 MA분석을 추가적으로 수행할 수 있도록 하였다. 철도 MA의 작업표는 그림.
예를 들어 상온에서는 고장이 일어날 가능성이 없지만 고온에서는 고장이 일어날 가능성이 있다면, 이에 대한 고려를 해주어야 한다. 따라서 MIL-1629a규격의 operational mode을 응용하여 그림.8과 같이 operational mode와 environmental condition(사용환경)을 적는 열을 구성하였다.
철도 산업은 앞에서도 언급하였듯이, 고객의 안전을 보장할 수 있는 시스템을 요구한다. 따라서 각 고장모드의 심각도를 고려할 때, 시스템의 신뢰도 측면만이 아닌 안전성 측면에서 그림.8과 같이 심각도를 기입할 수 있는 열을 추가적으로 제안하였다. 이를 응용한다면, 시스템의 안전도 측면에서 치명적인 고장모드를 선별할 수 있기 때문에, 이 결과를 활용하면 안전도 분석을 수행할 때 활용 가능할 것이다.
[2,9] 하지만 세 가지의 FMEA모두 분석 기법은 동일하며, 단지 적용되는 시점이 언제냐에 따라서만 이름이 변경된다. 따라서 본 연구에서는 FMEA의 종류를 위와 같이 나누어 판단하지 않았다.
[8] 발생빈도 등의 등급 분류 기준은 이미 널리 사용하고 있는 규격을 따르는 것이 효율적이므로, 이와 같은 규격을 따르기 위해선 정량적인 양을 정성적인 기준으로 변환시킬 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 IEC와 같이 식(3)을 이용해 정량적인 기준을 정성적인 기준으로 바꾸는 방법을 택하였다.
8에 제시하였다. 먼저 MIL과 IEC규격과 같이 FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)와 CA(Criticality Analysis)단계를 나누는 분석방법을 택하였다. 철도 산업의 CA작업표는 그림.
앞의 MIL-1629a, IEC-60812, SAE-J1739규격의 특징들을 분석한 것을 바탕으로 철도 시스템에 특화된 FMEA기법을 제안하였다. 철도 산업 FMEA의 작업표는 그림.
장단점에 대해 분석하였다. 이를 바탕으로 철도 시스템에 특화된 FMEA규격을 철도 시스템의 특징에 맞추어 제안하였다. 전체적으로 SAE-J1739의 규격보다는 MIL-1629a와 IEC-60812규격이 철도 시스템에 더 적합함을 알 수 있었고, 이를 적용해 철도 FMEA규격을 제안하였다.
연관 관계를 지니고 있으므로, 계층 구조별로 연결 관계를 명확히 이해할 필요가 있다. 이를 위해 MIL-1629a 혹은 IEC-60812규격과 같이 고장의 영향을 그림.8과 같이 local effect, next level effect, end effect로 상세히 나누는 방법을 택하였다.
2 와 같이 mission phase/operational mode의 열이 존재한다. 제품의 임무 수행 조건 혹은 작동 모드에 따라 그 기능이 달라질 수 있기 때문에, 각 조건 별로 기능을 모두 열거해 분석을 수행하게 된다. 철도 시스템의 경우도 작동 모드에 따라 기능이 달라질 수 있고 다양한 사용 환경 조건을 겪기 때문에, 이를 응용할 필요성이 있다.
성능/효과
이를 바탕으로 철도 시스템에 특화된 FMEA규격을 철도 시스템의 특징에 맞추어 제안하였다. 전체적으로 SAE-J1739의 규격보다는 MIL-1629a와 IEC-60812규격이 철도 시스템에 더 적합함을 알 수 있었고, 이를 적용해 철도 FMEA규격을 제안하였다. 마지막으로, 제안된 철도 FMEA의 특징을 표.
3에 나타내었다. 첫째로, 이 두 가지 규격의 가장 큰 특징은 SAE-J1739와는 달리 FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)와 CA(Criticality Analysis) 분석을 나누어 수행하고 있다는 점이다. 다시 말해 FMEA분석을 통해 시스템에 치명적인 영향을 주는 고장 모드들을 먼저 선별한 후, 치명적인 고장 모드들에 대해 분석이 필요한 경우 추가적으로 CA분석을 수행하게 된다.
후속연구
Local effect란 고장 모드가 같은 계층 구조에 미치는 영향을 의미하며, next level effect는 다음 계층 구조에 미치는 영향을 end effct는 시스템의 최종 계층 구조에 미치는 영향을 의미한다. 이렇게 세분화 시켜 고장의 영향을 자세히 기술함으로써, 각 계층 구조별 고장의 원인과 영향의 관계를 좀 더 상세히 살펴볼 수 있으며, 철도 시스템과 같이 많은 인터페이스를 지니고 규모가 큰 산업에 대해서는 필요하다고 판단된다.
8과 같이 심각도를 기입할 수 있는 열을 추가적으로 제안하였다. 이를 응용한다면, 시스템의 안전도 측면에서 치명적인 고장모드를 선별할 수 있기 때문에, 이 결과를 활용하면 안전도 분석을 수행할 때 활용 가능할 것이다.
MA분석에서는 유지보수자가 실제 현장에서 활용 가능하도록, 각 고장원인 별로 개발자가 생각하는 고장 지표, 고장 감지 방법과 권고조치의 내용이 담겨있다. 이를 활용하게 되면 개발자가 생각하는 유지 보수 방법이 실제 현장에서 유지보수를 수행하는 기술자에게 직접 전달될 수 있기 때문에 유지보수를 효율적으로 수행할 수 있을 것이다. 이는 철도 산업의 경우 유지 보수에 드는 비용이 매우 큰 것을 감안할 때, 철도 산업에서 FMEA를 수행할 때 반드시 필요로 하는 분석 기법임을 알 수 있다.
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