RAM-C 분석을 통해 무기체계에 CBM+ 적용 효과도에 관한 연구

엔드하르타 알폰수스 주란토(Alfonsus Julanto Endharta),김영선(Young-Seon Kim),김종운(Jongwoon Kim),조일훈(Il-Hoon Cho),박연경(Yun-Kyung Park) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.9

본 논문은 RAM-C(신뢰성 기반 비용 관리) 분석을 통해 무기체계에서 상태기반정비(Condition-Based Maintenance, CBM+) 적용의 효과에 대한 연구를 제시한다. 연구의 목적은 RAM-C 지표에 대한 CBM+ 적용 효과를 평가하고 CBM+적용에 의한 잠재적인 장점을 식별하는 것이다. 고려하는 주요 지표는 운용 가용도와 같은 핵심성능지표(Key Performance Parameter, KPA)와 O&S(운용 및 지원) 비용과 같은 핵심시스템속성(Key System Attribute, KSA)이다. 무기체계의 성능, 신뢰성, 가용성, 유지보수 비용을 평가하기 위해 모델링 및 시뮬레이션(Modelling and Simulation, M&S) 접근 방식을 사용한다. 레이더 시스템이 사례 연구로 사용한다. 본 연구에서 제시된 결과는 CBM+ 적용을 통해 무기체계의 유지보수 프로세스를 최적화하는 데 관련된 방위 산업 전문가, 시스템 설계자 및 의사 결정자에게 실질적인 시사점을 제공할 수 있다. This paper presents a study on the effectiveness of condition-based maintenance plus (CBM+) implementation in weapon systems through RAM-C (reliability, availability, maintainability, and cost) analysis. The aim of this study was to assess the effect of CBM+ application on RAM-C parameters and identify the potential benefits and challenges associated with its adoption. The key parameters considered in the study are key performance parameters, such as operational availability, and key system attributes, such as operating and support cost. The study employed modeling and simulation to assess the performance, reliability, availability, and maintenance cost of weapon systems. A radar system was used as a case study. The results presented in this study have practical implications for defense industry professionals, system designers, and decision-makers involved in optimizing the maintenance processes of weapon systems through CBM+ adoption.

시험단계에서의 데이터 수집 및 분석 체계 정립을 위한 S/W개발

김시연(See Yeon Kim),엔드하르타 알폰수스 주란토(Alfonsus Julanto Endharta),김종운(Jong Woon Kim) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.11

본 논문에서는 시험단계에서 발생한 데이터를 기록하고 관리할 수 있는 DCACAS(Data collection, analysis and corrective action system) S/W에 관한 개발과정을 설명한다. DCACAS와 FRACAS(Failure reporting, analysis and corrective action system)는 신뢰성 관련 데이터를 수집하고 분석하여 문서화하는 메커니즘을 제공한다는 점에서 유사하며, DCACAS와 FRACAS는 주로 운영단계에서 활용된다. FRACAS와 관련된 대부분의 연구 및 S/W는 운영자가 운영단계에서 사용하며 운영단계의 고장 및 신인성 관리에 초점이 맞추어져 있다. 하지만 양산 이전 단계인 시험단계에서 시정조치를 도출하여 적용할 경우 비용, 시간 측면의 효율성을 올릴 수 있다. 따라서 운영단계가 아닌 시험단계에서 활용할 수 있는 DCACAS S/W 개발에 관한 연구를 수행하였다. 해당 논문에서 수록된 DCACAS S/W는 유사 S/W의 기능을 분석하여 사용자가 시험단계에서 사용할 수 있도록 구성하였으며 도출한 기능을 토대로 구현하였다. 시험단계에서 사용하는 S/W이기 때문에 어떤 시험/검사를 하는지 정의할 수 있는 기능 또한 추가되었다. 해당 S/W는 사용자가 단계에 따라 시험 내용 및 시험 결과를 입력할 수 있도록 구현하였으며, S/W를 통해 관리한 데이터는 추후 새로운 시스템 개발 시 활용하여 신뢰성 향상에 도움이 될 것으로 판단된다. This paper describes the development process for DCACAS (Data collection, analysis, and corrective action system) S/W that can record and manage data generated in the test stage. DCACAS and FRACAS (Failure reporting, analysis, and corrective action systems) are similar in that they provide a mechanism for collecting, analyzing, and documenting reliability-related data. DCACAS and FRACAS are mainly utilized in the operational stage. Most of the studies related to FRACAS are used by operators in the operation stage and focus on failure and reliability management in the operation stage. On the other hand, trial and error can be reduced, and cost and time efficiency can be increased if corrective measures are derived and applied in the test stage, which is the pre-production stage. Therefore, a study was conducted on the development of DCACAS S/W that can be used in the test stage rather than the operation stage. The DCACAS S/W in this paper analyzed the functions of similar S/W, configured it to be used by users in the test stage, and implemented it based on the derived functions. Because it is the S/W used in the test stage, a function to define which tests/inspections are performed was also added. The S/W was implemented so that a user can input test contents and test results according to stages. The data managed through S/W will be used to improve reliability in the future when developing a new system.

예방정비 후 신뢰성 변동 모니터링 기법에 관한 연구

김종운(Kim, Jongwoon),엔드하르타 알폰수스 주란토(Alfonsus Julanto Endharta) 한국도시철도학회 2021 한국도시철도학회논문집 Vol.9 No.3

철도시스템과 같이 수명주기가 길고 지속적인 유지보수가 필요한 시스템은 운영 및 유지보수(O&M: Operation & Maintenance) 단계에서 효과적인 신뢰성 관리가 매우 중요하다. 따라서 유지보수의 품질 확보 및 효과적인 유지보수 정책 수립을 위해 예방정비 후 신뢰성 변동을 모니터링하는 것이 필요하다. 예방정비 후 경과시간을 기준으로 구간고장률이 증가하면, 예방정비의 효과가 크고 그 주기를 줄임으로써 신뢰성을 향상할 수 있음을 의미한다. 그 반대의 경우는 예방정비 품질에 문제가 있어 예방정비가 역효과를 내고 있음을 의미한다. 본 연구에서는 예방정비 후 경과시간을 기준으로 구간고장률을 산출하는 방법을 제안한다. 그리고, 수치 예제를 통해 제안한 방법의 적용 절차 및 결과를 설명한다. For systems with long life cycles and requiring continuous maintenance, such as railway systems, an effective reliability management is critical at the Operational and Maintenance (O&M) stage. Thus, it is necessary to monitor reliability changes after preventive maintenance (PM) performance to ensure the quality of maintenance and to establish effective maintenance policies. An increase in the interval failure rate based on elapsed time after PM shows that the effectiveness of the PM is significant and the reliability can be improved by reducing its PM interval. In the opposite case, there is a problem with the quality of PM, which means that PM performance is counterproductive. In this study, a method for calculating the interval failure rate based on the elapsed time after every PM is proposed. Furthermore, the application procedures and results of the proposed method are illustrated through numerical examples.

위험도 평가 시 사고 시나리오의 위험요인 전개 절차 수립 연구

김시연(See Yeon Kim),엔드하르타 알폰수스 주란토(Alfonsus Julanto Endharta),김종운(Jong Woon Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.10

위험도 평가는 위험요인 분석, 위험도 산정, 안전대책 수립으로 구성된다. 위험도 산정 시 사고 시나리오는 위험요인의 존재, 위험사건의 발생 및 결과적인 피해 발생에 이르는 사고 진전과정을 논리적으로 전개하여 구성한 시나리오로 정의된 위험사건에 대한 정량적인 위험도 평가 기반을 제공한다. 본 연구에서는 위험도 평가를 위한 ETA(Event Tree Analysis)를 활용한 사고 시나리오의 위험사건의 위험요인 전개 시 발생확률 및 심각도를 산정할 수 있는 절차를 수립하기 위한 연구를 수행하였다. ETA를 활용한 사고 시나리오 작성에 관한 연구현황을 파악하였으며 기존 연구의 한계를 보완할 수 있도록 위험요인 전개 시 사고자료가 불충분하여도 FTA(Fault Tree Analysis) 등을 활용한 발생확률 및 심각도 도출을 위한 절차를 제시하였다. 제동 성능 이상으로 인한 탈선사고를 사고 시나리오 전개 절차를 설명하기 위한 예시로 제시하였다. 절차에 따라 분석한 결과 제동 성능 이상으로 인한 탈선사고의 심각도는(사상자 수) 6명으로 도출되었다. 탈선사고의 위험사건별 심각도를 도출하여 이에 대한 타당성 검토 수행하였고 그 결과 본 연구의 타당성을 입증하였다. 본 연구에서 제시한 절차는 철도 외에 타 분야에서도 적용이 가능할 것으로 판단된다. Risk assessment consists of hazard analysis, risk assessment, and safety measures establishment. While calculating risk, an accident scenario is constructed by logically developing the accident"s progress from the existence of a hazard, the occurrence of dangerous events, and consequential damage. The accident scenario provides a basis for quantitative risk assessment of risky events defined as scenarios. This study is conducted to establish a procedure for estimating the probability and severity of a hazard in an accident scenario using the ETA (Event Tree Analysis) of risk assessment. As the first step in the present research, the current status of the research has been identified. Next, while developing hazard that can overcome the limitations of the existing research, even if accident data are insufficient, it is possible to derive the probability and severity using the FTA (Fault Tree Analysis), etc. A derailment accident is presented as an example. As a result of the analysis based on the procedure, the severity (number of casualties) of derailment accidents due to abnormal braking performance was found to be six persons. A feasibility study was conducted and as a result, the validity of this research was verified. It is judged that the procedure presented in this study can be applied to fields other than railways as well.

A Quantitative Risk Assessment for Public Commercial Unmanned Aerial Systems

See Yeon Kim(김시연),Alfonsus Julanto Endharta(엔드하르타 알폰수스 주란토),Jongwoon Kim(김종운) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.9

본 연구에서는 상업용 무인 항공 시스템(UAS, Unmanned Aircraft System) 운용 시 안전과 관련된 위험요인의 위험도 추정을 위한 문제 수목 분석에 기초한 정량적 위험도 평가 방법을 제안하였다. 문제 수목 분석의 기본은 결함 수목 분석(FTA, Fault Tree Analysis)과 사건 수목 분석(ETA, Event Tree Analysis)이다. UAS의 추락사고는 안전과 관련된 위험사건의 예로 본 논문에서 사용되었으며 추락을 발생시킬 수 있는 위험요인 중 하나의 위험요인의 원인을 나열하였다. 발생확률은 FTA를 통해 도출되며, 사고 결과는 ETA를 통해 분석된다. 무인 항공 시스템에서 발생할 수 있는 사고의 위험도 평가를 위한 절차를 제안하였으며, 운용 단계에서 운용하기 전에 사전 비행 위험도 평가 시 적용할 수 있다. UAS 통신 끊김(LOC, Loss of Communication)으로 인한 추락 사고가 예로 사용된다. UAS의 LOC은 추진 시스템 고장 또는 오작동, 날씨, 바람, 바람 전단 또는 난류, 차량 성능 저하 상태 및 전자파 간섭(EMI, electromagnetic interference)에 의해 발생할 수 있습니다. ETA에 대한 시나리오를 선정하고 사고의 치명도 또는 리스크를 분석한다. This study proposes a quantitative risk-assessment method based on problem tree analysis to estimate the safety-related hazard risk in the operation of a commercial unmanned aerial system (UAS). The basis of the problem tree analysis is Fault Tree Analysis (FTA) and Event Tree Analysis (ETA). A crash accident of a UAS was used as an example of a safety-related hazard, and the possible causes of the crash were listed. The occurrence probabilities were derived through FTA, while the consequences of the accident were analyzed through ETA. The risk of the crash accident was assessed, and the general procedure can be considered in a pre-flight risk assessment before operation. A crash accident due to aircraft loss of communication (LOC) was used as an illustration. Aircraft LOC can be caused by propulsion-system failure or malfunction, weather, wind, wind shear or turbulence, vehicle degradation, and electromagnetic interference (EMI). The scenarios for ETA were arranged, and the accident criticality was analyzed.