다양한 컴포넌트들로 구성된 시스템의 수명 데이터는 시스템 컴포넌트들의 신뢰성을 추정하는데 많이 사용된다. 하지만 비용이나 고장진단의 기술적 문제 때문에 시스템 고장의 정확한 원인을 밝혀내기는 어렵다. 시스템이나 컴포넌트의 수명 데이터 중 정확한 고장원인을 알 수 없는 데이터를 마스크 데이터라 한다. 본 연구는 마스크데이터와 베이지안 추정의 연구방향을 살펴보고, 그리고 고장률의 비정보 사전분포를 이용하여, 컴포넌트가 직렬로 구성된 시스템의 수명 데이터가 마스크 데이터를 갖는 지수분포의 시스템 컴포넌트 고장률을 추정한다.
다양한 컴포넌트들로 구성된 시스템의 수명 데이터는 시스템 컴포넌트들의 신뢰성을 추정하는데 많이 사용된다. 하지만 비용이나 고장진단의 기술적 문제 때문에 시스템 고장의 정확한 원인을 밝혀내기는 어렵다. 시스템이나 컴포넌트의 수명 데이터 중 정확한 고장원인을 알 수 없는 데이터를 마스크 데이터라 한다. 본 연구는 마스크데이터와 베이지안 추정의 연구방향을 살펴보고, 그리고 고장률의 비정보 사전분포를 이용하여, 컴포넌트가 직렬로 구성된 시스템의 수명 데이터가 마스크 데이터를 갖는 지수분포의 시스템 컴포넌트 고장률을 추정 한다.
일반적으로 제어시스템은 독립된 기능을 갖는 전자제어모듈들로 구성되고, 제어시스템의 보수에 있어서 최소 교체단위가 전자제어모듈이기 때문에 제어시스템의 신뢰성을 평가하는 것은 전자제어모듈의 신뢰성을 평가하는 것으로부턴 출발한다. 전자모듈의 신뢰성을 평가할 때 주로 사용하는 평가척도는 MTBF이고, 제조업체에서는 일반적으로 MIL-HDBK-217의 수명예측방법을 이용하여 산출한 MTBF를 제시하고 있다. 하지만 현장의 구매자들은 물론 전자모듈을 개발하는 엔지니어도 MIL-HDBK-217 데이터를 이용한 계산만으로 산출한 MTBF가 실제 사용할 때와 큰 차이가 없는지 확인하기를 원한다. 본 논문에서는 이러한 요구에 따라서 MIL-HDBK-217의 수명예측 방법을 이용하여 예측한 수명을 가속수명시험을 통하여 보증하는 방법을 제시하고, 제시한 방법을 실제 국내에서 제작한 2종류의 전자제어모듈에 적용한 사례를 기술하였다. 국내에서 제작한 2종류의 전자제어모듈에 대하여 본 논문에서 제시한 보증시험방법에 따라서 시험한 결과 신뢰수준 60%에서 예측 수명을 보증할 수 있었고, 보증시험 후에 수명을 추정하기 위하여 추가적으로 장시간 시험하여 수명을 추정한 결과 추정된 수명이 MIL-HDBK-217을 이용하여 예측된 수명에 비하여 2.86∼3.40배길게 나타났다.
본 연구에서는 수리 가능한 시스템에서 고장 강도와 수리 효과에 대한 모수 추정 문제를 다룬다. 시스템이 노후화로 인한 고장이 발생할 경우 최소수리가 행해지고 계획된 예방정비에서는 비례적 수명 감소가 이루어지는 수명 데이터에 대해서 고장 강도 함수의 모수와 정비의 수리효과를 추정하기 위해서 최대 우도 함수 방법을 이용한다. 또한 유전자 알고리즘을 이용해서 우도 함수를 최대화시키는 절차를 개발하고 수치 예제를 나타낸다.
공공사업이나 자동화 생산시스템 등에 있어서 설비 자산이 차지하는 비중은 매우 크며 이러한 설비들의 경제적 설비 대체 분석을 위하여 설비에 대한 수명분석이 이루어져야 한다. 본 논문에서는 설비들의 폐기 자료가 불충분한 경우의 수명분석에서 Iowa형 생존곡선을 기초로 한 CM 방법을 제시하였다. 기존의 SPR 방법이 평균 수명만을 추정하는데 비하여 제시된 CM 방법은 설비의 수명분포를 추정함으로써 평균 수명뿐만 아니라 폐기 자료의 폐기곡선과 폐기율을 추정할 수 있어 설비 교체 분석 시 유용하게 사용될 수 있다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제20권3호
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pp.467-474
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2009
시스템의 한 부품이 고장 나면 고장 난 부품이 분담하던 부하가 고장 나지 않은 다른 부품에 전가되어 다른 부품의 고장률에 영향을 주는 부하분배시스템에 대한 연구가 신뢰성 공학과 생물의학 분야에서 다양하게 이루어져왔다. 본 연구에서는 최소수명을 보증하는 부하분배체계의 체계단위수명 시험에서 부품의 수명관측이 불가능하며 체계의 수명관측이 가능한 경우에, 중도절단된 체계 고장데이터를 이용하여 부하분배체계의 평균수명과 체계 신뢰도의 최우추정치와 추정오차를 줄일 수 있는 수정된 최우추정치를 구하고 컴퓨터 모의실험을 통하여 그 성능을 비교한다.
본 연구에서는 최근 10년간의 수원과 의정부지역의 국도 포장구간의 수명 데이터를 기반으로 신뢰성 개념을 도입하여 포장 수명의 고장확률, 신뢰도, 평균 수명 등의 정보를 산정하는 방안을 제시하였다. 모수적 추론 방법인 최우추정법과 확률지를 이용하여 최적 수명분포형태가 대수정규분포임을 확인하였으며, 본 연구에서 제안한 대수정규수명분포에 의해 추정된 누적 고장확률이 실제 관측값과 차이가 거의 없음도 확인하였다. 나아가 추정된 모수를 기반으로 신설 포장과 덧씌우기 포장의 하중별 평균 수명을 산정한 결과, 각각 6.5년~7.9년과 7.3년~9.1년으로 추정되었으며 상대적으로 덧씌우기 구간의 평균수명이 더 길게 추정되었다. 본 연구에서 제안한 신뢰성 개념을 이용한 분석 방법은 포장관리 및 유지보수 데이터가 축적되어감에 따라 비교적 용이하게 계속 보완이 가능하며 보다 정확한 포장수명에 대한 신뢰도 값에 접근해 갈 수 있을 것으로 기대된다.
평균잔여수명은 공학, 의학, 생존분석, 사회과학 등 많은 분야에서 중요한 역할을 하고 있다. 특히 시스템의 신뢰성연구에서 시스템의 갑작스런 중지는 심각한 문제를 초래하기 때문에, 부품에 대한 평균잔여수명 추정은 매우 중요하다. 그래서 많은 상황변수를 고려한 시뮬레이션 연구가 되어왔다. 본 연구에서는 임의절단(random censoring) 에서 가지 평균잔여수명 추정기법을 소개하고 3가지 와이블 수명분포와 6가지 절단분포의 조합에서 시뮬레이션하였다. 또한 이들의 성과를 편의(bias)와 MSE측면에서 비교 분석하였다.
가속수명검사는 시간과 경비를 현실적인 여건에 맞추기 위하여 정상조건보다 열악한(강도가 높은) 조건에서 검사를 수행하여 그 결과를 정상조건에서의 수명분포와 관련된 관심사(기대수명, 신뢰도) 등을 추정하는 것을 목적으로 하는 검사 방법이다. 이 연구에서는 고장률이 다른 두 개의 부품이 직렬형으로 구성된 시스템의 가속수명검사 자료를 분석할 때 사용되는 하나의 모형을 제안하고 분석 과정 및 기존의 두 개의 부품이 서로 독립이라고 가정한 모형과 비교하는 것을 주요 내용으로 하였다. 시스템이 작동될 때 받는 관찰이 가능하지 않은 총체적인 환경의 효과를 동일 시스템내의 두 개의 부품이 공유하게 됨으로써 발생되는 두 부품의 수명의 의존성을 frailty 모형을 이용하여 모형화하였고, 분석 과정에서는 Profile 우도함수를 사용하여 최대 우도 추정 과정에서의 초기치 문제를 해결하는 방법을 제시하고 모의실험을 통하여 독립성의 가정을 검토하여 보았다.
부품의 특성(수명)에 대해서 그 통계적 처리방법을 알아보았다. 어떤 장비나 부품의 신뢰성은 주어진 운용조건에서 의도하는 사용기간 중에 의도한 목적에 만족스럽게 작동할 확률로서 기계, 전기, 산업공학 등의 여러 전문분야의 지식이 필요하다. 또한 주어진 환경에서 장비설계 및 인 간공학적인 제 원칙을 종합하여 최소한의 비용으로 시스템(system)의 가용도(가용도)를 높이며 부품 수명의 정확한 추정을 통해 현재 상태를 파악하여 기술수준을 올려야 하는 것이 우리의 과제일 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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