설계를 하면서 이제는 많은 고객들이 요구하는 부분이 바로 이 부품이 얼마나 오래 고장이 나지 않고 사용할 수 있느냐에 관심이 집중되고 있습니다.
그렇다보니 신뢰성이라는 개념을 다시 도입하는 회사들이 많이 생겨나고 있고, 꾸준히 고객쪽에서도 요구를 해오고 있습니다. 그렇게 고객중심의 사업을 벌이는 협력업체들은 힘들어도 그 기준에 맞게 사업을 운영하기 위해서는 분명 이 신뢰성이라는 것을 무조건 할 수밖에 없는 현실에 부딪히게 있습니다.
그럼 이 신뢰성이라는게 뭘까요?
신뢰성이란? 어떤 부품, 소재나 제품, 시스템 등이 주어진(사용, 환경조건)하에 고장 없이 일정기간(시간, 거리사이클등)동안 최초의 품질 및 성능을 유지하는 특성을 말하고, 이러한 요구사항의 만족을 확인하기 위해 실시하는 시험을 신뢰성시험이라고 합니다.
*어떤 요소 단품, 제품 또는 시스템이 요구되는 기간 동안 주어진 사용환경(작동)조건에서 정해진 신뢰수준을 만족하여 설계된 기능이 고장 없이 유지되는 특성(작동되는 확률)
신뢰성 시험의 필요성
- 시장개방에 따른 제품선택 기회의 다양화로 소비자가 요구하는 품질수준의 향상
- 개발기간 다축에 따른 불특정 요소가 증가
- 고장에 따른 A/S비용의 증가
- 대외 구매자의 신뢰성 요구
- 신뢰성 차별화를 통한 국제 경쟁력 강화
신뢰성(환경) 시험방법 표준규격
품질과 신뢰성의 차이
신뢰성은 품질관리의 활동 중의 한 분야로 품질관리는 모수의 영역에서 불량의 분포를 통제(Control)하지만, 신뢰성은 시간의 영역에서 고장의 분포를 관리한다.
신뢰성 시험의 종류
1) 실시 장소에 따른 신뢰성시험의 종류
- 실험실 시험 : 시험실 시험은 통제된 조건에서 측정과 평가가 이루어지는 시험이며, 재현될 수 있다는 장점을 가지고 있다.
- 현장 시험(필드 시험) : 현장실험은 실제 사용 현장에서 작동 성능, 사용 신뢰도를 확인하기 위한 시험으로 실제 사용 작동과 시험 작동 조건이 같은 이점을 갖게 된다.
2) 시험 목적에 따른 신뢰성 시험의 분류
- 신뢰성 결정시험
신뢰성 특성 값(신뢰도 측도)을 추정하기 위한 시험
ex) 평균수명의 점 추정이나 주어진 신뢰 수준에서의 구간추정이 목적이 될 수 있다. 주로 개발 단계에서 부품의 신뢰성 특성 값을 확인하기 위해서 쓰인다.
- 신뢰성 인증 또는 수락 시험
신뢰성 특성 값이 계약서나 규정의 신뢰성 요구에 부응하는지를 판정하는 시험이다.
ex) 주어진 신뢰수준에서 신뢰도(R)가 확인하고자 하는 신뢰도 값(R1)에 대하여 R>R1 임을 통계적으로 검증(test)하는 것이 목적일 수 있다.
신뢰성 척도
시간당 신뢰도 R(t) = n(t) / N, 단 T>t, 설계수명(T)는 사용(잔존)시간(t)보다 크다. R(t) = 시간당 신뢰도, N = 시점 "0"에서의 총수, n(t) = 시점(잔존시간)t에서의 잔존수(n)
불신뢰도(고장율) F(t) = 1 - R(t)
신뢰도 함수
- 신뢰도 : 규정된 사용조건에서 고장없이 정해진 기능을 발휘하는 확률(고장없이 남아 있는 잔존확률) 어느 시점까지 고장 없이 작동할 확률 R(t), 단위시간에 고장날 확률을 f(t)라 하며, 고장율 λ(t)는 다음과 같다.
(λ-람다) λ(t) = f(t) / R(t) = R(t) / R(t), 이를 고장율을 이용하여 신뢰도 함수(t시점의 생존확률)로 나타내면,
R(t) = e -λt (지수분포)
1) 평균수명 : MTTF, MTBF
2) Bp수명 - 평균수명 때문에 Boshe 회사가 만든 척도
B10 - 생산품 중 10%가 고장 나는 시점(10% 이하는 아이템이 본격적으로 고장 나는 시점으로 봄)
B5 - 생산품이 5%가 고장 나는 시점
B1 - 생산품이 1% 고장 나는 시점
3) 고장률
4) 신뢰도
5) 고장확률
- 신뢰성 평가의 척도, 보전성 및 가용성
설계 단계에서의 신뢰성 활동
- 설계 신뢰성(안정성 고려) : fool proof(오작동 방지), fail, safe, 용이한 조작성, 인간공학적 배려
가장 중요한게 바로 설계 단계에서의 신뢰성 활동을 하는 것이다. 결국 상세설계를 끝을 내고나면 이후 설계 수정이 상당히 어렵기 때문에 이 설계 단계에서 신뢰성을 잘 정리하여 평가를 진행하면 이후 양산단계까지 그렇게 크게 무리없이 생산이 가능하기 때문이다.
다음 시간에는 신뢰성 시험법의 종류에 대해서 알아보고 하나하나 공부하는 시간을 가져봤음 좋겠네요. 저도 공부하면서 올리는 글이다 보니 혹시 이해가 안되시거나 하시는 부분은 댓글 달아주시면 저도 한번 더 공부하는 차원에서 모르는 부분은 알아보고 공부할 수 있도록 하겠습니다.
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