KR101537307B1 - Method of analysiing reliability using 3d scenegraph - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 신뢰성 해석 방법은 복수 개의 부품으로 구성된 기계 시스템의 신뢰성 해석 방법에 있어서, 상기 부품들의 위치와 형성 정보를 부여하는 부품의 설치 정보 부여 단계와, 상기 부품의 설치 정보를 이용하여 상기 시스템의 3차원 장면 그래프를 생성하는 3차원 장면 그래프 생성 단계와, 상기 부품들 사이의 논리 연결 관계를 형성하는 논리 연결 관계 부여 단계와, 상기 부품들에 대한 신뢰도를 각각 부여하는 부품 신뢰도 부여 단계, 및 상기 부품의 신뢰도의 논리 관계를 이용하여 시스템의 신뢰성을 도출하는 시스템 신뢰성 연산 단계를 포함한다.A reliability analysis method according to one aspect of the present invention is a reliability analysis method of a mechanical system composed of a plurality of parts, the reliability analysis method comprising the steps of: providing installation information of a part for giving position and formation information of the parts; A three-dimensional scene graph generation step of generating a three-dimensional scene graph of the system, a logical connection relation step of forming a logical connection relationship between the components, and a component reliability giving component reliability And a system reliability computing step of deriving the reliability of the system using the logical relationship of reliability of the components and the components.
Description
본 발명은 신뢰성 해석 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 3차원 장면 그래프를 이용한 신뢰성 해석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reliability analysis method, and more particularly, to a reliability analysis method using a three-dimensional scene graph.
최근에 산업 현장에서는 설비의 신뢰성을 예측할 수 있는 모델과 이 모델을 바탕으로 설비의 신뢰성을 예측하는 방법이 개발되고 있다. Recently, in the industrial field, a method for predicting the reliability of the facility and a method for predicting the reliability of the facility based on the model have been developed.
설비의 신뢰성을 예측하기 위해서 고장 트리 분석(fault tree analysis) 방법이나 신뢰성 블록 분석 방법을 이용하였다. 그러나 이러한 방법은 단순한 트리 구조나 블록 다이아그램을 이용하여 분석하므로 실제 부품의 형상과 위치 및 주변 부품과의 결합 관계를 정확하게 이해하기 어려운 문제가 있다.Fault tree analysis and reliability block analysis were used to predict the reliability of the plant. However, since this method is analyzed using a simple tree structure or block diagram, there is a problem that it is difficult to accurately understand the shape and position of an actual part and the coupling relation with peripheral parts.
이에 따라 종래의 분석 방법들은 단순히 부품 자체의 고장율만을 고려하여 신뢰성을 해석할 수 밖에 없었다. 그러나 동일한 부품이라 하더라도 다른 부품과의 결합 관계 및 부품의 위치와 설치 방향에 따라 부품의 고장율은 달라지게 된다.Accordingly, conventional analysis methods have only to be able to interpret the reliability in consideration of the failure rate of the component itself. However, even if the same parts are used, the failure rate of parts will vary depending on the coupling relation with other parts, the position of the parts and the installation direction.
즉, 부품의 설치 위치가 달라지면 부품에 전달되는 진동이나 충격이 변하고, 주변 부품과의 관계에서 마모 속도 등도 달라지게 된다. 따라서 단순히 부품 자체의 설계에 기이한 고장율만으로는 정확한 신뢰성을 분석하기 어려우며, 종래의 신뢰성 분석은 오차가 크게 생길 수 밖에 없다.That is, if the mounting position of the component is changed, the vibration or shock transmitted to the component changes, and the wear rate varies with the surrounding components. Therefore, it is difficult to analyze the accurate reliability only by the failure rate which is remarkable in the design of the component itself, and the conventional reliability analysis has a large error.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 설비의 신뢰성을 정확하게 분석할 수 있는 신뢰성 분석 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide a reliability analysis method that can accurately analyze the reliability of a facility.
본 발명의 일 측면에 따른 신뢰성 해석 방법은 복수 개의 부품으로 구성된 기계 시스템의 신뢰성 해석 방법에 있어서, 상기 부품들의 위치와 형성 정보를 부여하는 부품의 설치 정보 부여 단계와, 상기 부품의 설치 정보를 이용하여 상기 시스템의 3차원 장면 그래프를 생성하는 3차원 장면 그래프 생성 단계와, 상기 부품들 사이의 논리 연결 관계를 형성하는 논리 연결 관계 부여 단계와, 상기 부품들에 대한 신뢰도를 각각 부여하는 부품 신뢰도 부여 단계, 및 상기 부품의 신뢰도의 논리 관계를 이용하여 시스템의 신뢰성을 도출하는 시스템 신뢰성 연산 단계를 포함한다.A reliability analysis method according to one aspect of the present invention is a reliability analysis method of a mechanical system composed of a plurality of parts, the reliability analysis method comprising the steps of: providing installation information of a part for giving position and formation information of the parts; A three-dimensional scene graph generation step of generating a three-dimensional scene graph of the system, a logical connection relation step of forming a logical connection relationship between the components, and a component reliability giving component reliability And a system reliability computing step of deriving the reliability of the system using the logical relationship of reliability of the components and the components.
상기 부품의 설치 정보 부여 단계는 부품의 형상, 위치, 및 설치 방향 정보를 부여할 수 있으며, 상기 3차원 장면 그래프는 상기 트리구조로 이루어질 수 있다.The installation information giving step of the component may give the shape, position, and installation direction information of the component, and the 3D scene graph may have the tree structure.
상기 3차원 장면 그래프는 부품의 위치 및 설치 방향 정보를 반영하여 생성될 수 있으며, 상기 논리 연결 관계 부여 단계는 부품들의 위치 및 설치 방향을 고려하여 상기 3차원 장면 그래프에 형성된 부품 사이의 논리 연결 관계를 부여할 수 있다.Wherein the 3D scene graph may be generated by reflecting the position of the part and the installation direction information, and the logical connection relation step may include a logical connection relationship between the parts formed on the 3D scene graph, Can be given.
상기 부품 신뢰도 부여 단계는 상기 부품의 신뢰도를 부품 제작상의 고장율과 주변 부품과의 관계에 대한 변수를 조합하여 부여할 수 있으며, 상기 부품 신뢰도 부여 단계는 상기 부품의 신뢰도를 부품의 위치 변수와 부품의 설치 방향에 대한 변수를 조합하여 부여할 수 있다.Wherein the step of assigning the reliability of the component may be performed by combining the reliability of the component with the combination of the failure rate in manufacturing the component and the parameter relating to the relationship with the peripheral component, A combination of variables for installation direction can be given.
본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰성 분석 방법은 3차원 장면 그래프를 이용하여 부품의 형상뿐만 아니라 위치와 설치 방향 및 연결된 부품과의 관계를 고려하여 신뢰성을 분석할 수 있으므로 보다 정확하게 설비의 신뢰성을 분석할 수 있다.The reliability analysis method according to an embodiment of the present invention can analyze the reliability by taking into account not only the shape of the part but also the relation between the position and the installation direction and the connected parts using the 3D scene graph, can do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰성 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 장면 그래프를 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a reliability analysis method according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a three-dimensional scene graph according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰성 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 장면 그래프를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a reliability analysis method according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a 3D scene graph according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 신뢰성 분석 방법은 부품 설치 정보 부여 단계(S101)와 3차원 장면 그래프 생성 단계(S102)와 논리 연결 관계 부여 단계(S103)와 부품 신뢰도 부여 단계(S104), 및 시스템 신뢰성 연산 단계(S105)를 포함한다.1 and 2, the reliability analysis method according to the present embodiment includes a component installation information providing step S101, a 3D scene graph generating step S102, a logical connection relationship providing step S103, A granting step S104, and a system reliability computing step S105.
부품 설치 정보 부여 단계(S101)는 부품의 형성과 부품이 설치된 위치, 부품이 설치된 방향에 대한 정보를 부여한다. 이러한 정보는 설비의 설계에 따른 데이터를 바탕으로 부여된다. 또한, 부품 설치 정보 부여 단계(S101)는 부품 간의 연결 관계에 대한 정보를 부여한다.The component installation information giving step S101 gives information on the formation of the component, the position where the component is installed, and the direction in which the component is installed. This information is based on the data of the design of the facility. In addition, the component installation information giving step (S101) gives information on the connection relationship between parts.
3차원 장면 그래프 생성 단계(S102)는 부품의 설치 정보를 이용하여 시스템의 3차원 장면 그래프를 생성한다. 3차원 장면 그래프는 설계 시에 작성한 3차원 설계도를 이용할 수 있으며, 별도로 생성할 수 있다. The 3D scene graph generation step (S102) generates a 3D scene graph of the system using the installation information of the parts. The 3D scene graph can use the three-dimensional design diagram created at the time of design and can be generated separately.
도 2에 도시된 바와 같이 3차원 장면 그래프는 트리 구조로 이루어지며 하위 부품들이 결합되어 상부 부품을 이루게 된다. 즉, 풍력발전기(10)는 바람에 의하여 움직이는 블레이드(1)와 블레이드들(1)이 고정된 로터(5), 로터(5)와 결합된 너셀(2)과 너셀(2)을 지지하는 기둥(3)으로 이루어진다. 또한, 로터(5)는 블레이드(1)가 고정되는 허브(51)와 블레이드(1)의 경사각을 제어하는 피치 구동기(52)로 이루어진다. 한편, 너셀(2)은 기어박스(24)와, 브레이크(23), 제너레이터(21), 및 제어부(25)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the 3D scene graph has a tree structure, and sub-components are combined to form an upper component. That is, the
상기한 바와 같이 3차원 장면 그래프는 시스템을 구성하는 각 부품을 입체적으로 표현하고, 부품의 형상을 나타낼 뿐만 아니라 부품들의 위치와 설치 방향 및 부품들의 결합 관계를 시각적으로 표현할 수 있다. 이를 위해서 3차원 장면 그래프는 부품의 위치 및 설치 방향 정보를 반영하여 생성된다.As described above, the three-dimensional scene graph can represent each part constituting the system in a three-dimensional manner, display the shape of the part, and visually express the position of the parts, the installation direction, and the coupling relation of the parts. For this purpose, the 3D scene graph is generated by reflecting the position of the part and the installation direction information.
논리 연결 관계 부여 단계(S103)는 부품들의 위치 및 설치 방향을 고려하여 3차원 장면 그래프에 나타난 부품 사이의 논리 연결 관계를 부여한다. 논리 연결 관계는 AND, OR, NOR, NOT, AND 등의 연산자를 통해서 부여될 수 있다. 논리 연결 관계를 부여함에 있어서 고려할 점은 부품들이 병렬적 관계인지, 보완적 관계인지, 그리고 어느 하나의 부품에 이상이 발생할 경우, 다른 부품에 미치는 영향 등을 고려하여 부여한다.The logical connection relationship granting step (S103) assigns the logical connection relationship between the components shown in the three-dimensional scene graph in consideration of the positions and installation directions of the components. Logical connection relationships can be given through operators such as AND, OR, NOR, NOT, and AND. Considerations in assigning logical connection relationships are given in consideration of whether the parts are in a parallel relation, a complementary relationship, and the influence on other parts when an abnormality occurs in one of the parts.
일반적으로 트리 다이어그램만을 보고 논리 연결 관계를 부여하는 경우에는 직관적인 사고에 기초하여 상상력으로 논리 연결 관계를 부여한다. 그러나 이러한 경우에는 전문가라 하더라도 논리 연결 관계의 부여 시에 잘못된 논리 연산자를 적용할 수 있다. 그러나 본 실시예에 따르면 부품 사이의 결합 관계를 시각적으로 인지하면서 논리 연결 관계를 부여하므로 정확하게 논리 연결 관계를 부여할 수 있다.Generally, when a tree diagram is shown and a logical connection relation is given, a logical connection relation is given to the imagination based on an intuitive thought. However, even in the case of a professional, in this case, a wrong logical operator can be applied when a logical connection relation is given. However, according to the present embodiment, a logic connection relationship is given while visually recognizing a coupling relationship between parts, so that a logical connection relationship can be accurately given.
부품 신뢰도 부여 단계(S104)에서는 각각의 부품들에 대하여 신뢰도를 부여하는데, 부품 제작상의 신뢰도뿐만 아니라 부품의 설치 위치와 부품의 설치 방향 및 결합된 주변 부품과의 관계에 대한 변수를 조합하여 신뢰도를 부여한다. 동일한 부품인 경우, 제작 상의 고장율은 동일하지만, 부품이 결합된 구조나 결합 관계에 따라서 고정율은 크게 달라질 수 있다. 즉, 동일한 부품이라 하더라도 진동이 약한 부품과 결합된 경우에는 신뢰도가 높을 수 있으며, 진동이 강한 부품과 결합된 경우에는 신뢰도가 낮게 된다. 본 실시예에 따르면 부품들의 결합관계가 3차원 장면 그래프에 의하여 명확하게 입력되고 표시되므로 부품에 대한 신뢰도를 정확하게 입력할 수 있다.Reliability is given to each part in the step of assigning reliability of parts (S104). Reliability is given not only by the reliability of parts manufacturing but also by the combination of the installation position of the part, the installation direction of the part, . In the case of the same part, the failure rate in the manufacturing process is the same, but the fixing rate can be largely changed depending on the structure in which the parts are combined and the coupling relation. That is, even if the same part is combined with a weak component, the reliability may be high, and when combined with a component having high vibration, reliability is low. According to the present embodiment, since the coupling relationship of the parts is clearly input and displayed by the three-dimensional scene graph, the reliability of the parts can be correctly inputted.
또한 부품 신뢰도 부여 단계(S104)에서는 부품의 신뢰도를 부품의 위치 변수와 부품의 설치 방향에 대한 변수를 조합하여 부여한다. 부품의 신뢰도는 부품이 어디에 설치되었는지 그리고 부품이 어느 방향으로 설치되었는지에 따라서 달라지게 된다. 이에 본 실시예에서는 3차원 장면 그래프를 이용하여 이러한 변수를 고려하여 부품의 신뢰도를 산정하고 부여한다.Further, in the component reliability giving step (S104), the reliability of the parts is given by combining the positional parameters of the parts and the parameters for the installation directions of the parts. The reliability of a part depends on where the part is installed and in what direction the part is installed. Accordingly, in the present embodiment, the reliability of the component is calculated and given by considering the parameters using the three-dimensional scene graph.
시스템 신뢰성 연산 단계(S105)에서는 각 부품에 부여된 신뢰도를 바탕으로 각 부품간의 논리 연결 관계를 고려하여 시스템 전체의 신뢰성을 도출한다. In the system reliability calculation step (S105), reliability of the entire system is derived in consideration of the logical connection relationship between the components based on the reliability given to each component.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.
10: 풍력발전기 1: 블레이드
2: 너셀 3: 기둥
5: 로터 21: 제너레이터
23: 브레이크 24: 기어박스
25: 제어부 51: 허브
52: 피치 구동기10: Wind generator 1: Blade
2: Nacelle 3: Columns
5: rotor 21: generator
23: brake 24: gear box
25: control unit 51: hub
52: Pitch driver
Claims (7)
설계에 따른 데이터에 의하여 상기 부품들의 위치와 형성 정보를 부여하는 부품의 설치 정보 부여 단계;
상기 설치 정보 부여 단계에서의 상기 부품의 설치 정보에 의하여 상기 시스템의 3차원 장면 그래프를 생성하는 3차원 장면 그래프 생성 단계;
상기 3차원 장면 그래프 생성 단계에서 생성된 3차원 장면 그래프에 나타난상기 부품들의 위치 및 설치 방향에 의하여 상기 부품들 사이의 논리 연결 관계를 형성하는 논리 연결 관계 부여 단계;
각 부품의 신뢰도와 상기 논리 연결 관계 부여 단계에서 부여된 논리 연결에 의하여 시스템의 신뢰성을 도출하는 시스템 신뢰성 연산 단계;
를 포함하고,
상기 부품의 설치 정보 부여 단계는 부품의 형상, 위치, 및 설치 방향 정보를 부여하며, 상기 논리 연결 관계 부여 단계는 상기 3차원 장면 그래프에 형성된 부품 사이의 논리 연결 관계를 부여하되 상기 논리 연결 관계는 연산자를 통해서 부여되는 신뢰성 해석 방법.A reliability analysis method of a mechanical system comprising a plurality of parts,
An installation information providing step of providing a part of the parts with the formation information according to the design data;
A three-dimensional scene graph generation step of generating a three-dimensional scene graph of the system based on the installation information of the parts in the installation information giving step;
A logical connection relationship step of forming a logical connection relation between the parts according to a position and installation direction of the parts in the three-dimensional scene graph generated in the generating the three-dimensional scene graph;
A system reliability computing step of deriving the reliability of the system by the reliability of each part and the logical connection given in the logical connection relation granting step;
Lt; / RTI >
Wherein the step of assigning installation information of the part gives the shape, position, and installation direction information of the part, and the step of assigning the logical connection gives a logical connection relation between parts formed in the 3D scene graph, A reliability analysis method applied through an operator.
상기 3차원 장면 그래프는 트리구조로 이루어지는 신뢰성 해석 방법.The method according to claim 1,
Wherein the 3D scene graph has a tree structure.
상기 3차원 장면 그래프는 부품의 위치 및 설치 방향 정보를 반영하여 생성되는 신뢰성 해석 방법.The method according to claim 1,
Wherein the 3D scene graph is generated by reflecting the position of the part and the installation direction information.
상기 부품 신뢰도 부여 단계는 상기 부품의 신뢰도를 부품 제작상의 고장율과 주변 부품과의 관계에 대한 변수를 조합하여 부여하는 신뢰성 해석 방법.The method according to claim 1,
Wherein the reliability of the parts is given by combining the reliability of the parts with the parameters of the relationship between the failure rate in manufacturing the parts and the peripheral parts.
상기 부품 신뢰도 부여 단계는 상기 부품의 신뢰도를 부품의 위치 변수와 부품의 설치 방향에 대한 변수를 조합하여 부여하는 신뢰성 해석 방법.The method according to claim 6,
Wherein the step of assigning the parts reliability gives the reliability of the part by combining the positional parameters of the parts and the parameters of the parts installation direction.
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| 김창회 외 5명. "PRIDE 공정장치 그래픽 시뮬레이터의 구조분석". 한국원자력연구원 기술보고서. 2010.12. * |
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