Module 1.2 신뢰성과 ICT 예지보전

hwi·2023년 1월 9일

ICT LG AImers 산업공학 신뢰성 예지보전

LG Aimers

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신뢰성

신뢰성이란?

주어진 작동 환경에서 주어진 시간 동안 시스템이 고유의 기능을 수행할 확률

한마디로 시스템이 사용 환경에서 고장나지 않는 얼마나 견고(Robust)한지를 나타내는 수치이다.

품질은 제작 시점에서의 제품의 특성을 고려하여 정적인 특징이 있다면, 신뢰성은 소비자가 제품이 사용하는 시점에 대해 고려하기 때문에 동적인 특징을 갖고 있다고 할 수 있다.

따라서 시험 기간이 장기적이며 제품 개선을 위한 데이터도 실험을 통한 관측 자료인 불완전자료가 쓰인다. 전기차 리튬 배터리의 성능을 시간의 경과에 따라 측정하고 싶을 때, 리튬 배터리가 열화되기 위해서는 충분한 시간이 필요하므로, 이를 시험을 위해 고의로 가속열화시험하는 것이 불완전자료의 예시라고 볼 수 있다.

신뢰성 평가지표 (척도)

제품의 신뢰성을 평가하는 지표는 여러 가지가 있다.

대표적으로는 신뢰도 (Reliability) 와 고장률(Failure rate) 이 있는데,
신뢰도는 작동 시작 후 특정 시점 t까지, 즉 [0,t]동안 고장나지 않을 확률로써, 시간 t에 대한 함수다.

고장률은 고장률은 고장난 적 없던 제품이 특정 시점 t에서 ΔT, [t, t+ΔT]동안 고장날 확률로 또한 시간 t에 대한 함수이다.

여러 종류의 분포와 Memoryless property

ICT 예지보전

시스템 보전

원자력 발전이나 항공기 운항과 같은 대규모 시스템의 고장을 예측하거나 발생 시 이를 빠르게 복수하는 방법

보전은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 예방 보전과 사후 보전이 있다. 먼저 사후보전은 점검이나 정기교환을 하지 않고, 고장이 나면 이를 수리하는 것이다. 장비의 수명이 다할 때까지 쓸 순 있겠지만, 고장이 치명적인 곳에는 쓰일 수 없을 것이다. 따라서 예방 보전이 필요하다.

예방 보전에도 두 가지 종류가 있다. 시간기준보전(TBM)과 상태기준보전(CBM)이다.

시간기준보전은 장비의 열화상태(얼마나 낡았는지)에 가장 비례하는 변수(생산성, 작동회수 등)을 선정하여 이 변수의 수리 주기를 정한다. 수리 주기까지 사용하면 무조건 수리하는 방식이다. 고장의 위험은 적지만 각 장비가 과잉보존되어 효율은 낮을 것이다.

상태기준보전은 장비의 열화상태를 측정 및 해석하여 실시간으로 값이 정해진 열화 기준에 다다르면 수리하는 방식이다. 체계 구축이나 더 많은 인력을 필요로 하지만 과잉보존 문제가 해결되는 장점이 있다. 이 방식에서는 장비의 상태를 감지하기 위한 센서나 신호 처리 기술이 필요할 것이다. 따라서 이 방식은 ICT 기반 예지보전 방식이 되겠다.