철도 유지보수 및 PHM 대상장치 선정에 관한 절차 및 방법론 연구 = A Study on The Procedures and Methodologies for Railway Maintenance and PHM Target Device Selection

국문 초록 (Abstract)

제 목 : 철도 유지보수 및 PHM 대상장치 선정에 관한 절차 및 방법론 연구 높은 신뢰성을 갖춘 제품이 개발되고 생산을 하기 위해서는 시장 정보의 기획, 수집, 명확한 신뢰성 예측 및 설계, 신뢰성을 갖춘 원재료 조달, 이를 지원하기 위한 신뢰성 시험과 제조 프로세스(Process)에서의 신뢰성 관리, 사용(운용)단계의 보전관리, 해석과 피드백(Feedback) 및 고장정보 수집 등 많은 업무가 일관성있게 이루어져야 한다. 특히 제품에대한 신뢰성 향상을 위해서는 제품 개발 초기 단계에서부터 신뢰성 확보가 중요 하다. 제품의 신뢰성을 높이기 위한 방법으로 고장 유형 및 영향 분석(Failure Mode and Effect Analysis : 이하 FMEA)이 많이 사용되고 있다. 제품과 시스템에 대한 고객의 요 구사항도 기능상의 편리함과 더불어 보다 신뢰감을 줄 수 있는 안전한 제품을 선호하는 추세로 요구사항도 변화되어 나아가고 있다. 본 논문에서는 AIAG & VDA FMEA Handbook 에 영향분석(FMEA) 및 고장형태 대한 자료 책자에서 시스템과 제품에 대한 잠재적인 고장 범주의 분석과 유지보수 단계에서 의도한 대로 제품이 기능을 발휘할 것인가를 평가하고, 만족지 못할 시에는 개선조치 활동에 의해 고장을 사전에 예방코자 하는 신뢰성 활동 중에 하나인 FMEA 방법에 대하 여 재분석하고 나은 방법을 제안하였다. 시스템 고장 분석기법 중 하나인 FMEA 분석기 법은 장비와 시스템 고장의 영향을 결정하기 위한 신뢰성 평가기술로 사용 되었다. 또 한 FMEA는 제품과 시스템에 어떤 영향을 미치는지 정성적으로 분석하는 방식이다. 따 라서 정확한 측정방법, 평가지표 또는 체계가 정착되어 있지 않다. 본 논문에서 이와같이 경험에 의해 고장 검지를 위한 대상을 선정하는 방식은 비효율 적이라 생각하여, 좀 더 효과적이고 현실적인 FMEA의 실시 방안을 찾는 것이 중요하다 고 생각하였다. 따라서 본 논문에서는 정성적인 내용을 좀 더 구체화하여 고장형태표 (Failure Modes Table)에 기반을 둔 고장형태들의 체계적 축적 및 마스터(Master) FMEA 표준화 양식을 만들어, 철도 CBM(Condition Based Maintenance, 상태기반유지보수) 및 PHM(Prognostics and Health Management, 건전성 예측 및 관리) 대상선정에 새롭게 체 계화하고자 하는 것이 주목적이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To develop and produce highly reliable products, collection and planning of market information, accurate reliability prediction, design, and procurement of raw materials with high reliability are required. In addition, in order to support this, many tasks such as reliability testing, reliability management in the manufacturing process, maintenance management in the use (operation) stage, analysis, feedback, and fault information collection should be carried out consistently.
In particular, to improve the product reliability, it is important to secure reliability from the early stages of product development. Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) is widely used as a method to increase the product reliability. Customer’s requirements for the products and systems are also evolving towards preferring safe products that can provide more reliability as well as functional convenience.
In this paper, we will use the AIAG & VDA FMEA Handbook on Impact Analysis (FMEA) with failure patterns, analyze the potential failure categories for systems and products, and evaluate whether the product will operate as intended during the maintenance phase. When unsatisfactory, we can re-analyze the FMEA technique which is one of the reliability methods to prevent the failures in advance through remedial action activities to propose a better method.
FMEA analysis, one of the system failure analysis techniques, was used as a reliability evaluation technique to determine the impact of equipment and system failures. The FMEA is a qualitative analysis method to investigate how failures affect the products and systems. Nevertheless, this method does not provide accurate measurement methods, evaluation indicators or processes that have not been established.
In this study, because the method of selecting targets for fault detection based on experience is not efficient, we suggest a more effective and realistic way to perform FMEA. As a result, the main purpose of this paper is to systematically accumulate the failure types based on the Failure Modes Table and to create a master FMEA standardized form to systematize the qualitative content in the selection of railway CBM (Condition Based Maintenance) and PHM (Prognostics and Health Management) targets.

목차 (Table of Contents)

• 요약 ⅰ
• 표목차 ⅲ
• 그림목차 ⅳ
• I. 서 론 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 1
• 2. 논문 구성· 3
• II. 철도시스템 RCM 기반 유지보수 · 4
• 1. 신뢰성과 유지보수에 대한 정의 · 4
• 2. FMEA 실시목적 및 종류 · 10
• 3. RCM 정의 24
• 4. RCM 기반 유지보수 29
• III. 철도시스템 RCM 및 PHM 적용 · 41
• 1. PHM 정의 및 절차· 41
• 2. 철도분야와 자동차분야의 PHM 대상장치 선정절차 및 방법 비교· 48
• 3. AF 궤도회로의 RCM 적용사례 68
• IV. PHM 대상장치 선정절차 및 방법론 89
• 1. PHM 대상장치 선정 - PSD 시스템 · 89
• 2. PSD 시스템의 PHM 적용 연구 90
• 3. 적용 연구 결과· 93
• V. 결 론· 95
• 감사의글 105