일상 생활에서의 신뢰성 관리의 중요성과 영향은 종종 눈에 띄지는 않는다.
그러나 제2차 세계 대전 중에는 예전과 다르게 장비 성능의 중요성이 강조되었다.
신뢰성 공학의 과학적 원리를 위해 정량적 방법이 적용되었으며, 다행히도 처음부터 신뢰성
기술의 발전은 건설적이고 평화로운 용도로 많이 사용되었다.
신뢰성 관리에는 다양한 분야에서 기술 기반을 갖춘 도구 및 기술을 적용해야 한다.
신뢰성 엔지니어는 각 도구 및 기술의 적용뿐 아니라 전반적인 신뢰성 프로그램의
정당성, 관리 및 지속적인 개선 측면에서도 능숙해지도록 노력해야 한다.
이러한 노력에는 의사소통이 필수적이다.
수학적인 용어와 고유한 어휘력 또한 중요하다.
신뢰성 보증
특정 신뢰성이 확보될 것이라고 확신을 주기 위한 긍정적이고 신중한 조치의 실행
신뢰성 조직은 핵심역량과 산출물 간의 균형을 유지
(X - 제품개발 및 고객이 선택)
신뢰성 공학의 이점
우리 삶의 질은 신뢰성 관리 및 엔지니어링 노력을 통해 실현되는 이점에 크게 좌우된다.
차량 스위치를 켤 때마다 또는 차량의 점화시동 키를 돌릴 때 마다, 또는 비행기를 탑승 할 때 마다
신뢰할 수 있는 성능에 대한 기대가 충족되고 차례대로 작동되는 것 등이다.
효과적으로 관리되는 신뢰성 프로그램의 이점은 장기적인 고객 및 공급 업체 관계에서 분명하 다.
기업이 번영을 기대한다면 고객에게 우수한 가치를 제공하기 위해 노력해야 한다.
장기적이고 일관된 제품 성능에 대한 고객의 기대를 이해하고 충족시김으로써 기업은 시장에서 경쟁적 우위를 확보 할 수 있다.
일단 성취되면 시장에서 경쟁력/ 비교 우위를 당연시 할수 없게 된다.
기업은 고객이 제품 및 서비스 제공에서 기대하는 성능 수준이 시간이 지남에 따라 증가한다는 것을 인식해야 한다.
한번 고객의 요구 사항을 초과하고 기쁘게 생각한 성능은 곧 기대에 못 미칠 수 있다.
신뢰성 성능 목표를 정량화하고 제품 및 서비스의 "높은 신뢰성"에 대한 인식을 키워 경쟁에서 치별화하는 기업은 제품에 대한 프리미엄 가격 변동을 요구할 수 있다.
신뢰성 엔지니어링 관리의 이득과 이점은 다양한 방법으로 인식 될 수 있다.
다양한 제조, 유통 및 품질 관련 프로세스와 관련된 절감액을 신뢰성 프로그램을 통해 확인하고
극대화 할 수 있으며, 안전에 중요한 응용 분야에서 제품 성능의 영향을 성량화하고 설계 할 수 있다.
신 뢰성 프로그램 혜택의 예는 다음과 같습니다.
제품 디자인의 기능을 고객의 용용 프로그램 환경 및 성능 기대치에 맞추어 초과 엔지 니어링 없이 제품의 성능 대비 비용 비율을 최적화 한다.
신뢰성 및 가용성 관리 개념을 동해 예상치 못한 제품 또는 서비스 고장으로 인한 시간 낭비 감소 시킵니다
가동 중단 시간을 줄임으로써 제조 비용에 영향을 줄수 있는 예측 및 예방 유지 관리 프로그램을 적용함으로? 가동시간을 향상시킨다.
제품 런인 또는 번인 시간과 조건을 최적화함으로써 재고 운반 비용, 툴링 비용 및 에너지 요구 사항을 줄일 수 있다.
예비 부품 재고 및 서비스 인력을 포함한 특정 품목의 운송 및 물류 지원을 위한 유통 시스템 비용을 최소화한다.
보증 기간 및 제공되는 기능에 있어 제조업체와 고객 모두에게 최고의 가치를 제공하여 보증 비용을 최적화 한다.
제품 고장 또는 제조물 책임과 관련된 부상 및 사망을을 저감시킨다.
장비 고장으로 인한 재산 손실 감소시킵니다
자격을 갖춘 신뢰성 전문가들과 개발 프로그램 팀을 구성하여 값 비싼 재 설계 및 재 작업 비용을 저감한다.
신뢰성 프로그램의 혜택(Benefits)
제품 설계 능력과 고객의 기대 성능에 대한 맞춤.
신뢰성 노력의 이점은 "신뢰성 분석 센터 (RAC), 벤치마킹 상업 신뢰성 실무 (1996)³ 설문 조사"에서 자세히 설명 된 목표를 검토하여 얻을 수 있다.
RAC는 신뢰성 실무에 관한 73개 기업을 대상으로 조사했다.
다양한 산업을 대표하는 40명의 응답자는 자신에게 가장 중요한 분야와 과제를 지적했다.
이 조사의 표 2.1은 R&M(신뢰성 및 유지 보수성) 작업은 설계 목표와 연관된다.
설계 목표 대비 신뢰성 및 유지보수 작업 업무
설계 목표
목표에 기여하는 신뢰성 및 유지보수 업무.
설계 목표를 달성 할 타당성 결정
예측
설계 성능에 미치는 영향 이해 , (단일점 고장, 수요 설계 파라미터, 주요한 고장모드 / 메커니즘)
설계 검토, FMEA, FRACAS, 실험 설계, TAAF, 열 분석
적정 부품을 사용하고 올바르게 적용
ESS 부품 관리
구성품, 재료 등의 모든 출처를 등록
공급 업체 / 공급 업체 관리
디자인 검증
승인 시험
안전, 품질 및 신뢰성의 상호 관계
이 입문서(primer)의 다른 부문에는 품질과 신뢰성 간의 수학적 관계가 포함되어 있다.
안전성에 대해서는 이 부문의 뒷부분에서 자세히 설명한다.
여기서 안전성, 품질 및 신뢰성 간의 관계는 보다 단순하고 직관적던 수준에서 논의 된다.
안전
기업에 관련된 관리, 품질, 신뢰성은 안전과 연계된 다음의 개념적 관계가 있다.
안전, 품질 및 신뢰성의 관계
관리(경영 방침)이 품질, 안전 및 신뢰성에 영향을 미치며,품질과 신뢰성은 서로 연결되어 상호 연관되어 있습니다.
안전은 경영 활동, 제품, 프로세스 및 서비스의 신뢰성 및 품질의 결과이다.
Management + Quality + Reliability = Safety (중앙)
표 2.3 품질 및 신뢰성 정의의 비교
품질(Quality)
신뢰성(Reliability)
명시적 또는 묵시적 요구 사항을 충족 시킬 수 있는 능력을 지닌 제품 또는 서비스의 전체 특성 (요구사항은 지정된 기준으로 변환 될 수 있음).
품질은 때로 다음과 같이 지칭된다.
"사용 적합성"
"고객 만족"
"요구 사항 준수"
(Gee,2013)11
명시된 조건 하에서 무 공장 성능의 지속기간 또는 확률
명시된 조건 하에서 지정된 간격 동안 아이템이 의도된 기능을 수행 할 확률.
(비 강건 아이템의 경우 정의 (1)",강건 아이템의 경우 임무 신뢰도 정의와 동일하다)
(MIL-STD-721C, 1984)24
많은 산업계에서 품질은 일반적으로 "parts per million defects (ppm)"라는 측정 기준을 사
용하여 측정한다. 이 측정단위의 적용은 공급 업체 불합격, 내부 프로세스 결함, 외부(고객
수용) 또는 필드고장 (보증) 등 여러 가지 특성에 적용할 수 있다. ppm은 결함이 있는 항목
의 수를 총 항목 수로 나눈 결과를 100만 배로 곱하여 계산할 수 있다.
ppm defective=number of defectiveunits×1,000,000/total number of units
100만개 부품 중 하나의 결함이 있는 경우, ppm 결함은 "1 ppm"이고 적합 부품은 999,999
개가 된다.
신뢰성은 품질 ppm과 혼동되어서는 안 된다. 신뢰성은 지정된 시간 간격 동안 주어진 조
건 하에서 고장 없는 성는 또는 성공확률이다.
품질 삼각형(Quality Triangle)
이 입문서 섹션의 앞부분에는 관리, 품질 및 신뢰성과,
안전에 미치는 영향을 포함하는 개념 삼각형이 표시 되었었다.
삼각형의 다른 변형으로는 삼각형이 더 빠르고 저렴하며
더좋은 '철의 삼각형(iron triangle )'으로 불린다.
품질 삼각형은 시간, 품질 및 비용의 세 가지 요소를 포함한다.
품질 삼각형(Quality Triangle)
시간(Time)
시간 입력에는 여러 가지 영향이 있다.
종종 제품 또는 서비스가 시장에 먼저 출시되는 것이 중요하기도 한다.
시간은 서비스 및 납기에 상당한 영향이 있다.
시간은 종종 많은 팀 기반 프로젝트의 핵심 구성 요소다.
시간은 대부분의 경영 의사 결정에서 제일 중요한 요소다.
비용 (Cost)
비용에는 개발 및 지원 인력 (예산 및 급여)가 포함된다.
시설, 컴퓨터 하드웨어 및 컴퓨터 소프트웨어 또한 이 카테고리에 해당된다.
비용은 제품 또는 서비스의 실제 비용도 포함한다.
거의 모든 회사가 이익을 위해 노력한다.
그러나 예외가 있을 수 있다.
예를 들에 회사가 '시장 점유율'을 얻기 위해 반대 급부의 비용 정책으로 새로운 시장에 진입하려고 시도 할 수 있다.
목적은 나중에 더 큰 이익을 실현하는 것이다.
품질(Quality)
고객이 인식하는 가치와 제품 또는 서비스 편의는 품질에 대한 고려 사항이다.
많은 자동차 및 하드웨어 제조업제가 품질에 중점을 둔다.
내구성, 신뢰성, 안전성 및 수명과 같은 무형 자산은 종종 하드웨어 및 소프트웨어 제품의 품질과 관련이 있다.
품질 삼각형의 중심 목적은 품질이었다.
품질 삼각형에서 품질은 구성 요소 중 하나 일뿐이다.
입문서의 저자는 이 삼각형의 중심 구성 요소가 시장 성공 또는 회사 생존과 같을 수 있습니다고 제안하고 있다.
품질 삼각형의 모든 점이 올바른 방향 (the correct directions)으로만 위지하지는 않는다.
즉 품질이 높아야 하며 대부분의 경우 시간과 비용이 낮아야 한다.
1.1.1 신뢰성의 정의 및 특징
1.1.1 신뢰성의 정의 및 특징
• 신뢰성(reliability)이란
일반적으로 "시스템이나 장치가 정해진 사용조건하에서 의도하는 기간동안 만족하게 동작하는
시간적 안정성 "을 뜻함.
즉, 품질관리에서 제품의 품질은 일정시점에서의 정적인 품질인 것에 비해, 신뢰성은 시간의
변화에 따른 동적인 품질을 나타냄.
• 품질관리와 대비하여 본 신뢰성의 차이점
품질관리는 모수 영역에서 부적합의 분포를 다루나,"신뢰성은 시간의 영역에서 고장의 분포"를 다룸.
• 제품의 시간적 품질인 신뢰성을 나타내기 위해서는 이것을 정량적으로 표시하는 척도가
있어야 하는데, 이를 위해 “신뢰도"라는 용어를 사용함. 신뢰도 의미는
"“시스템, 기기, 부품 등이 정해진 사용조건 하에서 의도하는 기간 동안, 정해진 기능을 발휘할 확률"로 정의됨.
즉, 신뢰도는 고장나지 않을 확률 잔존확률(또는 생존확률)을 말함.
• 이러한 신뢰성을 나타내는 필요한 조건
"소요 제품기능, 제품 사용조건, 사용기간 중 작동횟수(혹은 연속운전시간)등의 3가지"가 필요함.
1.1.2 신뢰성이 중요시 되는 이유
① 시스템이나 제품이 고도화, 복잡화, 대규모화로 고장이 발생하기 쉽게 되었음
② 시스템이나 제품에 가해지는 임무 혹은 기능이 고도화되어 인간생활과 일착하게 됨으로써
일상생활이나 사회적으로 큰 영향을 갖게 되고, 그의 "고장이 큰 손해와 직결 됨"
③ 시스템이나 제품의 기능상의 요구를 실현시키기 위해 옛날과 같이
"안전계수를 필요이상으로 추산하는 설계를 허용치 않게 됨"으로써
경제적으로나 기술적으로도 합리적인 신뢰성 기술이 필요하게 되었음
④기술개발의 속도가 빨라 신기술, 신재료 등의 출현으로 위험이 묵과되거나 미평가 분야가 확대되어
불신뢰 또는 불안전의 근원이 되고 있음.
이로 인해 가급적 "시간에 쫓기지 않고 보증이 가능한 기술이 요구"되고 있음
⑤ 사물의 복잡화에 수반되어 조직도 복잡하게 되고 인간,기계에 있어서
인간에게 가해지 일이 과중해져서 인간의 실수가 고장이나 사고에 큰 요인이 되고 있는 점임
⑥ 소비자주의(consumerism)의 대두로 안전, 공해문제가 "기업의 제품책임(PL ; product liability)을
가중하게 되고, 이에 대처하여 기술에 의한 저지의 필요성"이 증대되었음.
⑦ 결국 이런 문제들을 해결하고 시스템이나 제품의 품길 특히 시간적 품질을 보중하려고 하면
일시적인 대책이 아니고 제품개발부터 사용까지의 전 수명을 통해서 끊임없는 기술의 축적과
그에 대한 적극활용을 측정하여 여러 기술의 유기적 종합관리가 불가피하게 되었음
신뢰성의 주도적 역할
신뢰성 프로그램은 고객의 '요구 사항'을 기반으로 한다.
이러한 요구시항에는 많은 이해 관계자들의 필요와 욕구가 축적되어 있으며,
가징중요한 이해 관계자는 고객 (또는 최종 사용자)이다.
고객은 명시적인 것과 묵시적인(Stated and Unstated)많은 요구 사항을 가지고 있으며
신뢰성 요구 사항에서는 정상, 이상 및 장기간 사용시 품목의 성능을 중심으로 이루어집니다.
그러나 신뢰성은 고객이 요구사항 뿐만아니라 시장, 표준, 안전, 책임 및 규정과 관련되어 있습니다
시장에서의 주도적 역할 (Market Drivers)
시장은 비슷한 시장 단위 및 대체 품목 (있는 경우)이 있는 경우를 포함하는 전체 시장이다.
따라서 신뢰성 엔지니어는 신뢰성 관리 프로그램의 목표 설정을 돕기 위해, 다른 출처의 정보를 이해해야 한다
예를 들어, 디트로이트 자동차 회사는 수년 동안 (주로)일본 제조업체가 제공하는 높은 신뢰성의 자동차를
무시하고 다르게 인식된 고객 요구 사항을 충족 시켰습니다.
이 결과 일본의 시장 침투가 증가함에 따라 마침내 판매가 계속 감소하여, 고객을 잃게 되었습니다.
신뢰성 목표는 유사한 아이템에 대해 이용 가능한 시장과 일치해야 한다.
그러나 어떤 경우에는 시장 점유율을 확보하기 위해 신뢰성을 향상시키는 것이 목표 일 수 있다.
신뢰성 증가에 기반한 시장 이점은 신뢰성 이점이 중요한다.는 점에 유의해야 한다.
신뢰성에 있어 사소한 신뢰성 증가를 강조하는 것은 고객의 관심을 끌지 못할 것이다.
고객은 회사가 신용을 기대하지 않고 개선해야 한다고 생각할 수 있다.
가장 어려운 신뢰성 목표는 고객의 기대치이며, 이것은 필요나 원하는 것과 다를 수 있다.
고객과 사용자는 시장에서 사용할 수 있는 제품에 대한 인식을 기반으로 한 기대치를 갖고 있다.
이 기대치는 심지어 기술적으로 실현 가능한 것에서 상당히 벗어 날 수도 있다.
산업 표준 에서의 주도적 역할 (Industry Standards Drivers)
신뢰성에서는 많은 산업 분야에서 자체 표준을 개발했습니다.
예를 들어, 미국의 자동차 산업은 일본의 압력에 대응하여 신뢰성과 품질 표준을 개발했습니다.
한 예로 자동사 전자 부품에 대한 표준을 생성하는 'Automotive Electronics Council'이 있다.
이러한 표준은 요구 사항을 설명할 뿐만 아니라 필요한 검증 테스트도 정의 한다. (AEC-Q100, 2007)
미 국방부는 구성품 및 조직 요구 사항을 모두 설명하는 신뢰성 표준을 과거에 만들었습니다.
신뢰성 프로그램에 대한 가장 유명한 설명은 MIL-STD-785이며, 현재는 퇴역하였지만 여전히 유용한다.
'RAC Desk Reference'는 이 퇴역한 표준의 공백을 채웠습니다. (RIAC, 2005)
안전 및 제조물 책임에서의 주도적 역할(Safety and Liability Drivers)
잘 설계된 신뢰성 프로그램에는 잠재적 고장 메커니즘의 확률과 심각성을 결정하기 위해 FMEA를 사용한다.
고장은 안전 및 제조물 책임 문제로 이어질 수 있으며 신뢰성 프로그램 목표를 수립하는 핵심 요소이다.
이는 정상 및 비정상 조건에서 제품을 안전하게 사용함을 의미하며, 분명히 안전의 첫 번째 관심사는
인간 의 부상을 피하는 것이지만, 안전은 또한 설비와 구조물의 손상을 고려해야 한다.
규제 에서의 주도적 역할(Regulatory Drivers)
규제 요구 사항은 다른 모든 생성 요구 사항과는 달리 법의 적용을 받습니다.
규제 요구 사항은 거의 항상 공공 안전 문제와 연결된다.
예를 들어 연방 항공청 (Federal Aviation Administration)은 Title 14, Part 21 제품 및 부품의 인증 절자'에서
항공기 요구 사항을 발행했으며, 항공기 제품 및 부품은 신뢰성 인증을 받기 위해 이러한 요구 사항을 중족해야 한다.
음식과 약물에 대한 또 다른 공통 요구 사항이 있다.
이러한 요구 사항은 정상적인 신뢰성 모델에는 적합하지 않지만 실제로는 많은 기법과 개념이 동일한다.
하나의 불행한 사실은 <strong>규제 요구 사항을 충족한다고 해서 회사가 제조물 책임 소송에서 보호되지 않는다</strong>는 것이다.
규정 요구 사항은 설계 및 신뢰성 엔지니어에게 추가적인 관심사를 주가하기만 하면 된다.
