KR100960939B1 - 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의고장 모드 및 임계 분석 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치 및 그 방법이 개시된다. 심각도 평가부는 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장에 따른 파급효과가 트리형태로 구성된 결함수목도(Fault Tree)를 기초로 분석대상 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합인 절단집합(Cut Set)을 생성하고, 절단집합을 구성하는 설비 중에서 정상사상(Top Event)이 발생하는 최소의 설비들로 이루어진 최소절단집합에 대해 구조적 중요도를 산출하여 각 설비의 고장에 따른 심각도를 평가한다. 치명도 평가부는 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장률을 기초로 각 설비의 고장에 따른 치명도를 평가한다. 우선순위 결정부는 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대해 평가된 치명도 및 심각도 각각에 대해 사전에 설정된 멤버쉽 함수에 의해 퍼지화하고, 퍼지화된 치명도 및 심각도를 기초로 사전에 설정되어 있는 퍼지룰에 의해 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대한 유지보수의 우선순위를 결정한다. 본 발명에 따르면, RCM을 이용한 유지보수 계획 수립시 RCM 진행 절차 단계중 하나인 FMECA 평가 단계에서 평가자의 주관적 의견을 최소화할 수 있다.
FMECA, RCM, 결함수목도, 절단집합, 유지보수
Description
본 발명은 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시스템을 구성하고 있는 설비의 유지보수 계획의 수립을 위해 대상 설비의 고장 모드(Failure Mode)와 고장 원인을 파악하고 각 설비의 고장발생시 전체 시스템의 고장에 미치는 영향을 정량적(Quantitative)으로 평가하기 위한 고장 모드 및 임계 분석 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
신뢰도 기반 유지 보수(Reliability Centered Maintenance : RCM)는 설비 신뢰성 중심의 유지 보수 방법으로서, 각 설비의 특성 파악과 운용 환경에 따른 설비의 고장 모드 분석 및 임계해석(Failure Mode, Effect and Criticality Analysis : FMECA) 평가를 통해 목표한 신뢰도를 유지하기 위한 가장 효율적이고 경제적인 유지보수계획을 수립하는 것을 목표로 하고 있다. FMECA는 고장 내역 및 전문가의 자 문을 토대로 고장 모드 및 설비에 대한 치명도(Criticality)와 심각도(Severity)에 대한 평가를 한다. FMECA 평가 결과를 이용하면 높은 고장률과 심각한 결과를 초래하는 고장모드 또는 설비에 대한 확인을 할 수 있으며, 보수/진단을 위한 가치평가를 할 수 있다.
특히 전력시스템을 구성하고 있는 설비는 전력시스템의 특성상 안정적인 전력공급이 중요하다. 따라서 설비의 유지보수 계획 수립방안 중 체계적인 평가접근법이며 최적화 도구인 RCM의 적용방안 연구가 진행되고 있다. RCM 절차 중 대상 설비의 고장 모드와 고장 원인을 파악하고 각 설비의 고장 발생시 전체 시스템의 고장에 미치는 영향을 정량적으로 평가하는 FMECA가 필요한데, 이러한 FMECA 평과 결과를 통하여 각 설비에 적합한 정비업무를 선정하는데 기본 자료로 활용한다. 따라서 RCM 계획수립에 FMECA 평가가 차지하는 비중은 매우 크다.
기존의 FMECA 평가 방법 중 현재 널리 적용되고 있는 기준은 미 국방성에서 규정한 MIL-STD-1629A이다. 이 기준은 설비의 고장모드, 고장원인과 고장발생시 전체 시스템에 미치는 영향 등을 분석하여 해당 설비에 적합한 정비업무의 선정에 대한 자료로 활용한다. 또한 해당 설비의 고장발생 위험도를 나타내는 치명도와 해당 설비 고장 발생시 전체 시스템에 미치는 영향의 정도를 심각도로 표현하여 설비의 고장 모드별로 정량적으로 계산한다. 따라서 이러한 정보를 통해 각 설비별로 정비 업무 선정의 우선순위를 계산하여 설비에 적절한 정비 계획을 세우는데 자료로 활용된다.
그러나 기존의 FMECA 평가에서는 심각도의 평가에 있어 평가자의 주관적인 기준에 의하여 점수를 부여하므로, 평가에 있어서 다소 주관적인 요소가 개입된다. 또한 치명도와 심각도를 이용하여 설비의 위험도를 나타내는 방식을 매트릭스 형태로 사용하였기 때문에 우선순위를 따져야 하는 경우에 별도의 추가적인 분석이 요구되었다. 또한 전력설비의 수명특성상 FMECA 평가에 활용할 수 있는 고장데이터가 부족하므로, 기존의 FMECA 평가 방안을 전력시스템에 적용할 경우에 자료 해석의 난해성이 존재하는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 심각도 평가에 있어서 객관성을 보장할 수 있고, 심각도와 치명도를 기초로 정비 우선순위를 결정함에 있어서 자료해석의 불명확성을 배제할 수 있으며, 전력 설비의 고장 데이터 특성을 적절히 반영할 수 있는 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 심각도 평가에 있어서 객관성을 보장할 수 있고, 심각도와 치명도를 기초로 정비 우선순위를 결정함에 있어서 자료해석의 불명확성을 배제할 수 있으며, 전력 설비의 고장 데이터 특성을 적절히 반영할 수 있는 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치는, 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장에 따른 파급효과가 트리형태로 구성된 결함수목도(Fault Tree)를 기초로 상기 분석대상 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합인 절단집합(Cut Set)을 생성하고, 상기 절단집합을 구성하는 설비 중에서 정상사상(Top Event)이 발생하는 최소의 설비들로 이루어진 최소절단집합에 대해 다 음의 수학식 
(여기서, w는 상기 정상사상의 발생에 대한 효과의 수치, M.O.은 상기 최소절단집합의 최대 차수, Nij는 설비 j의 i차 절단집합에 포함된 개수, 그리고 SIj는 설비 j의 구조적 중요도)에 의해 구조적 중요도를 산출하여 각 설비의 고장에 따른 심각도를 평가하는 심각도 평가부; 상기 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장률을 기초로 각 설비의 고장에 따른 치명도를 평가하는 치명도 평가부; 및 상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대해 평가된 치명도 및 심각도 각각에 대해 사전에 설정된 멤버쉽 함수에 의해 퍼지화하고, 상기 퍼지화된 치명도 및 심각도를 기초로 사전에 설정되어 있는 퍼지룰에 의해 상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대한 유지보수의 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부;를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 방법은, 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장에 따른 파급효과가 트리형태로 구성된 결함수목도(Fault Tree)를 기초로 상기 분석대상 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합인 절단집합(Cut Set)을 생성하는 단계; 상기 절단집합을 구성하는 설비 중에서 정상사상(Top Event)이 발생하는 최소의 설비들로 이루어진 최소절단집합에 대해 다음의 수학식 
(여기서, w는 상기 정상사상의 발생에 대한 효과의 수치, M.O.은 상기 최소절단집합의 최대 차수, Nij는 설비 j의 i차 절단집합에 포함된 개수, 그리고 SIj는 설비 j의 구조적 중요도)에 의해 구조적 중요도를 산출하여 각 설비의 고장에 따른 심각도를 평가하는 단계; 상기 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장률을 기초로 각 설비의 고장에 따른 치명도를 평가하는 단계; 상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대해 평가된 치명도 및 심각도 각각에 대해 사전에 설정된 멤버쉽 함수에 의해 퍼지화하는 단계; 및 상기 퍼지화된 치명도 및 심각도를 기초로 사전에 설정되어 있는 퍼지룰에 의해 상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대한 유지보수의 우선순위를 결정하는 단계;를 갖는다.
본 발명에 따른 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치 및 그 방법에 의하면, 시스템의 고장 수목도 및 최소 절단 집합을 이용하여 객관적인 구조적 정보를 심각도 평가에 적용함으로써, 관련 분야의 전문 종사자의 지식 및 주관적 평가가 불가능한 신제품 디자인, 새로운 플랜트 디자인 등에 있어 매우 유용하게 사용할 수 있다. 또한 과거 고장 데이터의 부족으로 FMECA 평가의 적용의 어려움과 결과의 정확도가 떨어지는 것을 퍼지 논리 이론의 활용 분야 중 퍼지 전문가 시스템을 이용하여 보완함으로써 여러 산업분야 에 적용하기 용이하다. 나아가 RCM을 이용한 유지보수 계획 수립시 RCM 진행 절차 단계중 하나인 FMECA 평가 단계에서 평가자의 주관적 의견을 최소화할 수 있고, 설비의 고장 데이터 부족으로 인한 자료 해석의 난해성을 줄일 수 있어 적절한 유지보수 계획수립이 필요한 산업 분야에 적용 가능하다.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치 및 그 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
설비의 유지보수시 각 설비의 특성 및 기능을 파악해야 정확한 유지보수가 가능하다. 이에 FMECA는 RCM 계획 수립에 중요한 자료로 사용된다. 일반적인 FMECA 평가 절차는 ① 정의 및 기능 블록도, ② 고장 모드 및 원인 분석, ③ 고장 영향 및 심각도 평가 및 ④ 치명도 평가의 순서로 진행되며, 이러한 평가의 결과를 기초로 각 설비의 유지보수 우선순위가 결정된다.
도 1은 본 발명에 따른 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치는 심각도 평가부(110), 치명도 평가부(120) 및 우선순위 결정부(130)를 구비한다.
심각도 평가부(110)는 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장에 따른 파급효과가 트리형태로 구성된 결함수목도(Fault Tree)를 기초로 분석대상 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합인 절단집합(Cut Set)을 생성하고, 절단집합을 구성하는 설비 중에서 정상사상(Top Event)이 발생하는 최소의 설비들로 이루어진 최소절단집합에 대해 구조적 중요도를 산출하여 각 설비의 고장에 따른 심각도(Severity)를 평가한다.
심각도는 각 설비가 시스템 전체에 미치는 영향력을 전문가의 평가에 따라 부여하는 값이며, 표 1에는 평가 기준의 예가 기재되어 있다.
| 범주 | 기준 |
| Minor | 임무수행능력에 영향을 미치지 않음 기능적 결함에 무시해도 좋은 영향 |
| Major | 임무수행능력에 무시해도 좋은 영향 기능적 결함에 약간의 영향 |
| Critical | 임무수행능력의 다소간의 저하 기능적 결함에 심각한 영향 |
| Catastrophic | 임무수행능력의 심각한 저하 완전한 기능적 결함 |
본 발명에서는 심각도를 결정하는 데 있어서 주관적인 요소를 줄이고 객관적인 평가를 위한 지수로서 구조적 중요도(Structural Importance : SI)를 사용한다.
이러한 SI를 계산하기 위해서는 결함수목도의 구성과 최소 절단집합의 유도가 요구된다. 결함수목도는 복잡한 구성의 시스템의 고장과정 및 고장의 파급효과에 대한 질적/양적 평가를 위하여 구성하는 다이어그램으로 오늘날에도 신뢰도연구에 있어서 많이 쓰이는 기법 중의 하나이다. 도 2에는 결함 수목도의 구성의 일예가 도시되어 있다.
절단집합(Cut Set)은 고장났을 때 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합이다. 최소 절단집합을 토대로 시스템 구성에 따른 각 설비의 구조적 중요도를 정의하며, 이는 다음의 수학식에 의해 계산된다.
여기서, w는 Top Event의 발생에 대한 효과의 수치, M.O.은 최소 절단집합의 최대 차수, Nij는 설비 j의 i차 절단집합에 포함된 개수, SIj는 설비 j의 구조적 중요도를 의미한다.
치명도 평가부(120)는 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장률을 기초로 각 설비의 고장에 따른 치명도(Criticality)를 평가한다. 치명도는 고장유형 및 영향분석(Failure Mode Effects Analysis)을 실시한 결과 고장등급이 높은 고장모드가 시스템이나 기기의 고장에 어느 정도로 기여하는가를 정량적으로 계산한 후 고장모드가 시스템이나 기기에 미치는 영향을 정량적으로 평가함에 의해 얻어진다.
이러한 치명도 평가는 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 일예로, 치명도는 MIL-STD1629A 규격에 의해 얻어질 수 있으며, 이는 다음의 수학식으로 표현된다
여기서, Cr은 치명도, β는 고장영향확률, α는 고장모드비율, λp는 설비의 고장율, t는 설비의 동작시간, j은 특정 심각도에 대한 고장모드, 그리고, j는 특 정 심각도에 해당하는 고장모드의 개수이다.
만약, 설비의 고장모드가 1개이고, 1개의 고장모드가 설비의 완전한 고장을 유발하는 것으로 가정하면, 수학식 2에서 α와 β는 모두 1이 된다. 또한 일반적인 경우를 고려하기 위해 t를 무시하면, 수학식 2로 표현되는 치명도는 고장률 λ에 의해 결정된다. 한편 아울러 고장률 λ에 의해 결정된 치명도를 퍼지 전문가 시스템에 입력하기 위해서는 퍼지 전문가 시스템과 동일한 스케일로 변환하여야 하며, 표 2에는 이러한 경우에 고장률이 속하는 구간에 대응하는 배점 기준 및 치명도의 범주가 기재되어 있다.
| 범주 | 점수 | 기준 |
| Poor | 0~3 | λ < 10-8 |
| Remote | 4~6 | 10-7 < λ < 10-5 |
| Average | 7~9 | 10-4 < λ < 10-2 |
| Frequent | 10 | λ > 10-1 |
우선순위 결정부(130)는 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대해 평가된 치명도 및 심각도 각각에 대해 사전에 설정된 멤버쉽 함수에 의해 퍼지화하고, 퍼지화된 치명도 및 심각도를 기초로 사전에 설정되어 있는 퍼지룰에 의해 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대한 유지보수의 우선순위를 결정한다.
본 발명에서는 설비 종류별 치명도와 심각도의 종합적인 평가를 통해 우선순위 결정을 위하여 퍼지 전문가 시스템(Fuzzy Expert System)을 모델링한다. 이는 전문가의 판단논리에 따라 발전된 퍼지이론의 한 갈래로 입력 데이터를 경험적 사고에 의한 퍼지룰에 적용하여 판단한 결과를 보여준다. 도 3은 퍼지 전문가 시스템의 개념도이다. 우선순위 결정을 위해 정의되는 퍼지룰은 다음의 표 3과 같다.
| 퍼지룰 번호 | 퍼지룰 |
| Rule 01 | If Cr=Poor and Sev=Minor, then UI=Low |
| Rule 02 | If Cr=Poor and Sev=Manor, then UI=Low |
| Rule 03 | If Cr=Poor and Sev=Critical, then UI=Possible |
| Rule 04 | If Cr=Poor and Sev=Catastrophic, then UI=Possible |
| Rule 05 | If Cr=Remote and Sev=Minor, then UI=Low |
| Rule 06 | If Cr=Remote and Sev=Manor, then UI=Possible |
| Rule 07 | If Cr=Remote and Sev=Critical, then UI=Possible |
| Rule 08 | If Cr=Remote and Sev=Catastrophic, then UI=Substantial |
| Rule 09 | If Cr=Average and Sev=Minor, then UI=Possible |
| Rule 10 | If Cr=Average and Sev=Manor, then UI=Possible |
| Rule 11 | If Cr=Average and Sev=Critical, then UI=Substantial |
| Rule 12 | If Cr=Average and Sev=Catastrophic, then UI=Substantial |
| Rule 13 | If Cr=Frequent and Sev=Minor, then UI=Possible |
| Rule 14 | If Cr=Frequent and Sev=Manor, then UI=Substantial |
| Rule 15 | If Cr=Frequent and Sev=Critical, then UI=Substantial |
| Rule 16 | If Cr=Frequent and Sev=Catastrophic, then UI=High |
한편, 퍼지 전문가 시스템의 모델링에 있어서 퍼지화는 합성에 의한 직접법을 사용하며, 비퍼지화는 다음의 수학식으로 표현되는 '가중 최대 평균(Weighted Mean of Maximum) 기법'을 사용한다.
여기서, Z는 비퍼지화된 단일값, n은 결과가 속한 범주의 개수, w는 각 범주에 해당하는 멤버쉽 함수값, x는 각 범주의 최대값을 의미한다.
도 4에 도시된 바와 같이 간소화된 철도 변전소 모델에 대해 가정된 고장률에 의해 산출된 각 설비의 치명도와 수학식 1에 의해 계산된 SI가 표 4에 기재된 바와 같다고 할 때, 우선순위 결정부(130)에 의한 우선순위의 결정은 다음과 같이 이루어진다.
| 설비 | 치명도(Cr) | 심각도(Sev) |
| 차단기 | 9.789 | 2.656 |
| 단로기 | 4.213 | 2.961 |
| 스코트변압기 | 3.480 | 2.422 |
| 단권변압기 | 8.247 | 10.000 |
먼저, 우선순위 결정부(130)는 표 4에 기재되어 있는 각 설비의 치명도와 심각도를 도 5에 도시된 바와 같은 각 변수에 대한 멤버쉽 함수를 이용하여 각 설비의 치명도와 심각도에 대응하는 퍼지값을 얻는다. 일예로, 단로기의 치명도는 4.213이므로, 도 5에 도시된 멤버쉽 함수에 있어서 Remote와 Average 범주에 해당하며, 이때 세로축의 값은 각각 0.7870과 0.4043이다. 또한 단로기의 심각도는 2.961이므로, 도 5에 도시된 멤버쉽 함수에 있어서 Minor와 Major 범주에 해당하며, 이때 세로축의 값은 각각 0.5196과 0.9804이다. 따라서 단로기의 치명도와 심각도에 대해 얻어진 멤버쉽 함수값 쌍에 대해 퍼지룰을 적용하면 위험도를 얻을 수 있다. 이때 퍼지룰은 치명도와 심각도의 '&' 연산으로 정의되므로, 위험도 값은 치명도와 심각도 중에서 작은 값으로 정의된다. 이를 표로 나타내면 다음과 같다.
| 치명도 | 심각도 | 위험도 |
| Remote(0.7870) | Minor(0.5196) | Low(0.5196) |
| Remote(0.7870) | Major(0.9804) | Possible(0.7870) |
| Average(0.4043) | Minor(0.5196) | Possible(0.4043) |
| Average(0.4043) | Major(0.9804) | Possible(0.4043) |
이때 표 5에 기재된 위험도는 Low와 Possible의 두가지 범주에 속한다. 이때, Possible의 범주에는 3개의 값이 존재하므로, 가장 큰 값을 취하면, 각각의 범주에 속하는 위험도 값은 다음과 같이 정리된다.
| 위험도의 범주 | 위험도 값 |
| Low | 0.5196 |
| Possible | 0.7870 |
다음으로, 우선순위 결정부(130)는 각 설비의 치명도와 심각도에 대응하는 퍼지값에 표 3에 기재된 퍼지룰을 적용하여 우선순위에 대한 추론결과인 시급도(Unit Imperativeness : UI)를 산출한다. 표 7에는 상술한 방식에 의해 얻어진 위험도 범주 및 위험도 값을 수학식 3에 의해 비퍼지화하여 산출한 UI 및 우선순위가 설비 종류별로 기재되어 있다.
| 설비 | UI | 순위 |
| 차단기 | 5.656 | 2 |
| 단로기 | 2.807 | 3 |
| 스코트변압기 | 2.422 | 4 |
| 단권변압기 | 7.449 | 1 |
도 6은 본 발명에 따른 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 심각도 평가부(110)는 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장에 따른 파급효과가 트리형태로 구성된 결함수목도(Fault Tree)를 기초로 분석대상 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합인 절단집합(Cut Set)을 생성한다(S600). 다음으로, 심각도 평가부(110)는 절단집합을 구성하는 설비 중에서 정상사상이 발생하는 최소의 설비들로 이루어진 최소절단집합에 대해 수학식 1에 의해 구조적 중요도를 산출하여 각 설비의 고장에 따른 심각도를 평가한다(S610). 다음으로, 치명도 평가부(120)는 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장률을 기초로 각 설비의 고장에 따른 치명도를 평가한다(S620). 다음으로, 우선순위 결정부(130)는 멤버쉽 함수를 이용하여 각 설비의 치명도와 심각도에 대응하는 퍼지값을 얻는다(S630). 다음으로, 우선순위 결정부(130)는 각 설비의 치명도와 심각도에 대응하는 퍼지값에 퍼지룰을 적용하여 우선순위에 대한 추론결과인 UI를 산출한다(S640).
본 발명에서는 신뢰도 기반 유지보수를 위한 FMECA 평가에 있어서 시스템 구조적인 측면에 대한 평가방법을 제안하여 심각도를 계산하고, 치명도와 심각도의 결과를 퍼지추론을 이용하여 각 설비의 유지보수에 대한 우선순위를 결정하였다. 본 발명에 의하면, FMECA의 심각도 평가에 있어서 포함될 수 있는 주관적인 요소를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 해당 설비의 심각도와 치명도를 비교적 간단하게 종합적으로 평가할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 최소 절단 집합과 퍼지 전문가 시스템을 이용한 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 2는 결함 수목도의 구성의 일예를 도시한 도면,
도 3은 퍼지 전문가 시스템의 개념도,
도 4는 간소화된 철도 변전소 모델,
도 5는 각 변수에 대한 멤버쉽 함수를 도시한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명에 따른 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
Claims (5)
- 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장에 따른 파급효과가 트리형태로 구성된 결함수목도(Fault Tree)를 기초로 상기 분석대상 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합인 절단집합(Cut Set)을 생성하고, 상기 절단집합을 구성하는 설비 중에서 정상사상(Top Event)이 발생하는 최소의 설비들로 이루어진 최소절단집합에 대해 다음의 수학식(여기서, w는 상기 정상사상의 발생에 대한 효과의 수치, M.O.은 상기 최소절단집합의 최대 차수, Nij는 설비 j의 i차 절단집합에 포함된 개수, 그리고 SIj는 설비 j의 구조적 중요도이다)에 의해 구조적 중요도를 산출하여 각 설비의 고장에 따른 심각도를 평가하는 심각도 평가부;
상기 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장률을 기초로 각 설비의 고장에 따른 치명도를 평가하는 치명도 평가부; 및상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대해 평가된 치명도 및 심각도 각각에 대해 사전에 설정된 멤버쉽 함수에 의해 퍼지화하고, 상기 퍼지화된 치명도 및 심각도를 기초로 사전에 설정되어 있는 퍼지룰에 의해 상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대한 유지보수의 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치. - 제 1항에 있어서,상기 우선순위 결정부는 다음의 수학식(여기서, Z는 비퍼지화된 단일값, n은 결과가 속한 범주의 개수, w는 각 범주에 해당하는 멤버쉽 함수값, x는 각 범주의 최대값을 의미한다)에 의해 상기 우선순위에 대한 추론결과를 비퍼지화하여 유지보수의 우선순위인 시급도를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 장치.
- 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장에 따른 파급효과가 트리형태로 구성된 결함수목도(Fault Tree)를 기초로 상기 분석대상 시스템 전체의 고장을 야기하는 설비들의 집합인 절단집합(Cut Set)을 생성하는 단계;상기 절단집합을 구성하는 설비 중에서 정상사상(Top Event)이 발생하는 최소의 설비들로 이루어진 최소절단집합에 대해 다음의 수학식(여기서, w는 상기 정상사상의 발생에 대한 효과의 수치, M.O.은 상기 최소절단집합의 최대 차수, Nij는 설비 j의 i차 절단집합에 포함된 개수, 그리고 SIj는 설비 j의 구조적 중요도이다)에 의해 구조적 중요도를 산출하여 각 설비의 고장에 따른 심각도를 평가하는 단계;
상기 분석대상 시스템을 구성하는 각 설비의 고장률을 기초로 각 설비의 고장에 따른 치명도를 평가하는 단계;상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대해 평가된 치명도 및 심각도 각각에 대해 사전에 설정된 멤버쉽 함수에 의해 퍼지화하는 단계; 및상기 퍼지화된 치명도 및 심각도를 기초로 사전에 설정되어 있는 퍼지룰에 의해 상기 최소절단집합을 구성하는 각 설비에 대한 유지보수의 우선순위를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 방법. - 제 3항에 있어서,다음의 수학식(여기서, Z는 비퍼지화된 단일값, n은 결과가 속한 범주의 개수, w는 각 범주에 해당하는 멤버쉽 함수값, x는 각 범주의 최대값을 의미한다)에 의해 상기 우선순위에 대한 추론결과를 비퍼지화하여 유지보수의 우선순위인 시급도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 방법.
- 제 3항 또는 제 4항에 기재된 시스템의 고장 모드 및 임계 분석 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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