KR101894772B1 - 이율배반 특성을 가지는 건설요소기술 및 제품에 대한 qfd-topsis 웹기반 품질평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이율배반 특성을 가지는 건설요소기술에 대한 QFD-TOPSIS 웹기반 품질평가 방법에 관한 것으로, 평가 대상인 요소기술의 기본 정보 및 평가 정보를 입력받는 단계, 상기 입력된 요소기술의 정보를 이용하여 적어도 하나의 요구 기능으로 분류하고, 각 요구 기능에 따라 마스터 기술특성 및 서브 기술특성을 설정하는 단계, 상기 서브 기술특성에 대응하여 시장에서 활용되는 m개의 요소기술 대안과 목표 대안값, 제한 대안값을 설정하고, 상기 m개의 요소기술 대안에 따른 n개의 서브 기술특성을 설정하는 단계, 상기 요구기능에 서브 기술특성을 1:1의 관계로 설정하고 서브기술특성에 대한 단일독립 척도 또는 이율배반(trade-off) 척도를 정의하는 단계, 이율배반 척도 설정에 의해 하나의 기술특성 값이 결정되면 연관 이율배반 특성값이 자동 연산되도록 상관관계함수를 입력하는 단계, 서로 다른 평가 기준으로 구성된 m개 대안의 n개 서브 기술특성을 기 설정된 범위로 정규화하는 단계, 상기 정규화된 m개의 요소기술 대안에 대응되는 n개의 상기 요구기능과 기술특성의 가중치를 적용하고, 이율배반 관계에 따른 교환가치를 측정하고, 각각의 요소기술 대안에 대한 선호도를 분석하는 단계, 그리고 상기 선호도의 크기에 따라 상기 요소기술 대안을 정렬하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 이율배반 특성을 가지는 건설요소기술, 제품, 디자인 솔루션 등을 대상으로 QFD-TOPSIS 웹기반 품질평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이율배반의 기술특성을 가지는 요소기술에 대한 가치교환의 측정과 건설요소기술들의 품질분석 및 선호도 분석에 있어서 다요소, 다기준 기술특성의 의사결정 문제를 해결하는 시스템에 관한 것이다.
건설공사에서 설계자와 프로젝트 참여자는 여러 설계솔루션, 공법, 요소기술에 대한 적합한 의사결정 방법이 필요하다. 올바른 의사결정과 선택은 건설공사의 요구품질을 확보하고 부적합, 불만족 발생에 따른 설계변경을 저감하여 건설생산성을 향상시킬 수 있다.
건설프로젝트에서의 건설요소기술 및 제품의 품질평가는 다요소, 다기준의 기술특성에 대한 분석과 복수 요소기술들의 상호 비교를 통해 수행하게 된다. 종종 요소기술의 품질평가에 있어서 다기준의 기술특성중 어느 하나의 기술특성이 향상되면 다른 기술특성이 상실되거나 제한을 받는 충돌문제가 발생된다. 즉, 이상적 해로서 두 속성이 모두 가장 높은 수준을 달성할 수 있지만, 한 속성이 다른 속성에 의해 제한을 받을 수 있다. 이때, 속성들 간의 상충적(non-commensurable) 특성 때문에 필연적으로 선호에 대한 이율배반(trade-off) 문제가 발생한다. 따라서 요소기술의 선택문제에 있어서 상실되는 기능과 확보되는 기능이 동시에 고려되는 교환가치 개념이 적용되는 데, QFD에서는 Trade-off의 기술특성을 명시만 할 뿐, 이를 정량적으로 측정하지 않고, TOPSIS 기술에서는 다기준의사결정 (Multi-criteria Decision Making)문제를 용이하게 해결하고 있지만 기술특성 관점에서 선호도만을 평가할 뿐 이율배반(trade-off)에 대한 문제를 명시하지 않는다.
또한, 다속성효용함수법(MAUT: Multi-Attribute Utility Theory)는 trade-off 문제를 주제로 불확실성 환경하에서 위험에 대한 사용자 선호도를 사용한다. MAUT는 객관적, 정량적 평가를 요구하는 건설요소기술의 품질평가에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
그러므로, 이율배반 기술특성이 발생하는 건설요소기술 및 제품에서 웹기반 QFD-TOPSIS 응용로직을 이용하여 품질과 선호도를 용이하게 평가하는 기술이 요구된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1198123호(2012.11.12 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 QFD-TOPSIS 웹시스템기반에서 이율배반 기술특성의 정의 및 측정을 통해 건설요소기술 및 제품에 대한 품질 평가를 수행하고 이와 관련된 다기준 의사결정방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 이율배반 특성을 가지는 건설요소기술에 대한 QFD-TOPSIS 웹기반 품질평가 시스템의 건설요소기술 품질 평가 방법에 있어서, 평가 대상인 건설요소기술의 기본 정보 및 평가 정보를 입력받는 단계, 상기 입력된 요소기술의 정보를 이용하여 적어도 하나의 요구 기능으로 분류하고, 각 요구 기능에 따라 마스터 기술특성 및 서브 기술특성을 설정하는 단계, 상기 서브 기술특성에 대응하여 시장에서 활용되는 m개의 요소기술 대안과 목표 대안값, 제한 대안값을 설정하고, 상기 m개의 요소기술 대안에 따른 n개의 서브 기술특성을 설정하는 단계, 상기 요구기능에 서브 기술특성을 1:1의 관계로 설정하고 서브기술특성에 대한 단일독립 척도 또는 이율배반(trade-off) 척도를 정의하는 단계, 서로 다른 평가 기준으로 구성된 m개 대안의 n개 서브 기술특성을 기 설정된 범위로 정규화하는 단계, 상기 정규화된 m개의 요소기술 대안에 대응되는 n개의 상기 요구기능과 기술특성의 가중치를 적용하고, 이율배반 관계에 따른 교환가치를 측정하고, 각각의 요소기술 대안에 대한 선호도를 분석하는 단계, 그리고 상기 선호도의 크기에 따라 상기 요소기술 대안을 정렬하는 단계를 포함한다.
상기 설정된 이율배반 척도에 의해 하나의 기술특성 값이 결정되면 연관 이율배반 특성값이 자동 연산되도록 상관관계함수(correlation fuction)를 입력하는 단계를 더 포함한다.
상기 상관관계함수를 입력하는 단계는, 각 기술특성 값의 구간을 구분하고, 각 구간별로 다음의 수학식 (1), (2), (3) 중에서 적어도 하나를 이용하여 기술특성값이 자동 연산되도록 할 수 있다.
(1) y(xij ') = a - b * exp (cxij), (최소 x값 방향으로 단조증가형)
(2) y(xij ') = a - b * (xij), (b=1일 경우에 정반비례형)
(3) y(xij ') = a + b * exp (cxij), (최대 x값 방향으로 단조감소형)
여기서, a와 b는 'y(x)가 0과 0이상의 양의 상수'를 보장하는 0보다 큰 상수이며, c는 0< c< 1의 상수이다.
상기 선호도를 선택하는 단계는, 각각의 요소기술 대안 특성과 이상적인 값과의 간격, 각각의 요소기술 대안 특성과 부정적인 값과의 간격을 이용하여 각 요소기술 대안 특성의 근접도를 연산하고, 상기 근접도의 크기에 의한 선호도를 분석할 수 있다.
상기 품질평가 시스템은, 설계, 기술, 제품에 대한 QFD-TOPSIS 품질분석을 함에 있어서, 프로젝트 참여자로부터 제반 요구기능, 기술특성 정보에 대한 저장, 공유, 수정, 보완, 커스터마이징이 가능하도록 제공하고, 각각의 프로젝트에 대해 참여권한 및 참여제한 설정이 가능하다.
본 발명에 따르면, 기술특성간에 서로 상충되는 관계정의 및 상관관계함수를 설정하여 교환가치를 자동으로 평가함으로써, 요소기술 선택에 따른 확보가치와 상실가치의 명확한 파악이 가능하다. 이 시스템의 사용자는 이율배반 특성을 가지는 제품에 대한 교환가치를 고려하여 선호도평가, 품질 분석, 품질 상호 비교, 시장 기술의 벤치마킹 등을 보다 합리적이고 객관적으로 수행할 수 있다.
또한, 웹기반 시스템 상에서 비교대상이 되는 시장 요소기술에 대한 요구기능, 기술특성을 프로젝트 참여자들 간 정보 공유를 통해 수정, 보완, 검색, 변경, 커스터마이징이 가능하여 적합한 의사결정을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설요소기술의 QTM-TOPSIS 웹기반 품질평가시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 품질평가시스템의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 품질평가시스템의 UML 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 trade-off 기술특성의 교환가치를 고려한 품질평가 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 QFD 모델에서 이율배반 척도인 경우에 요구기능과 기술특성의 관계도를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 요구기능 클래스, 기술특성 클래스, 성능 척도와의 관계를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 요소기술의 다요소, 다기준 기술특성에 대한 정규화를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝트 참여자의 품질평가에 대한 협력 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝트 참여자들이 요소기술 평가에 관한여 권한설정과 정보공유의 제한에 대한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 QFD-TOPSIS 시스템의 품질평가 출력 형식을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 건설요소기술의 품질평가 출력을 위하여 QFD 전개 프로세서를 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템에서 건설요소기술의 대안별 선호도를 출력한 예시도이다.
도 13는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템의 메인 화면 예시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템에서 건설요소기술의 대안별 특성상세 비교를 출력한 예시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템에서 건설요소기술의 대안별 기능상세비교를 출력한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 품질평가시스템의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 품질평가시스템의 UML 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 trade-off 기술특성의 교환가치를 고려한 품질평가 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 QFD 모델에서 이율배반 척도인 경우에 요구기능과 기술특성의 관계도를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 요구기능 클래스, 기술특성 클래스, 성능 척도와의 관계를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 요소기술의 다요소, 다기준 기술특성에 대한 정규화를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝트 참여자의 품질평가에 대한 협력 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝트 참여자들이 요소기술 평가에 관한여 권한설정과 정보공유의 제한에 대한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 QFD-TOPSIS 시스템의 품질평가 출력 형식을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 건설요소기술의 품질평가 출력을 위하여 QFD 전개 프로세서를 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템에서 건설요소기술의 대안별 선호도를 출력한 예시도이다.
도 13는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템의 메인 화면 예시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템에서 건설요소기술의 대안별 특성상세 비교를 출력한 예시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템에서 건설요소기술의 대안별 기능상세비교를 출력한 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 QTM-TOPSIS 웹기반 품질평가 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템에 있어서, 프로젝트 참여자가 설계 또는 기술 솔루션 평가를 위해 QFD(Quality Function Deployment)를 통한 기능 및 성능의 설정 프로세스, TOPSIS(Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution) 평가 과정, 평가 정보 D/B 개념도를 나타낸다.
여기서, QFD 모델은 설계, 기술, 제품 등에 대한 사용자 요구사항을 정의하고 사용자의 요구사항을 기술특성으로 변환하여 전개한다. 그리고 TOPSIS 로직은 요소기술에 대하여 기술특성의 이상적값(IV: ideal value), 부이상적값(PV: passive value)을 정의하고 다기준의사결정(multi-criteria decision making) 문제에서 요소기술의 선호도를 평가한다.
본 발명의 실시예에 따른 웹기반 품질평가 시스템은 프로젝트 참여자로부터 평가 대상에 대한 시설 프로젝트 및 요소기술에 대한 정보를 입력받는다. 이때, 프로젝트 참여자는 사용자, 설계자, 엔지니어, 시공자, 제조자 등으로 구성되며, 프로젝트 참여자는 웹을 통해 시스템에 접속하여 시설 평가 대상에 대한 정보를 입력할 수 있다.
품질평가 시스템은 프로젝트 참여자로부터 시설 평가 대상에 대한 정보를 입력받고 QFD 모델을 이용하여 사용자로부터 요구기능 및 그에 따른 기술특성을 설정하고 기술특성에 대한 이율배반 특성을 확인하여 해당 특성을 이율배반 척도로 정의한다. 그리고 품질평가 시스템은 다요소, 다기준의 기술특성을 용이하게 평가하기 위하여 요구기능과 기술특성을 1:1의 관계로 설정한다. 이것의 결과로 요소기술 각각의 기술특성을 목표하는 요구 기준값이나 제한하는 요구 기준값에 대비하여 상세하게 그 차이를 비교분석 한다.
이와 같이 건설요소기술 및 제품의 품질평가 시스템은 각 단계별로 과정 및 결과를 별도의 데이터 베이스에 저장하고 저장된 정보를 프로젝트 참여자에게 제공한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건설요소기술 및 제품에 대한 품질평가 시스템의 순서도이다.
먼저, 품질평가 시스템은 평가 대상인 요소기술의 기본 정보 및 평가 정보를 입력받는다(S210).
품질평가 시스템은 사용자로부터 평가 대상인 요소기술의 평가 일반정보, 시설일반정보, 요소기술상세정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 기본 정보 및 평가 정보를 입력받는다.
품질평가 시스템은 입력받은 정보를 바탕으로 각 기술명에 대해서 고유 ID를 생성하고 입력받은 정보를 별도의 데이터 베이스에 저장할 수 있다.
다음으로 품질평가 시스템은 입력된 요소기술의 정보를 이용하여 적어도 하나의 요구기능으로 분류하고, 각 요구기능에 따라 마스터 기술 특성 및 서브 기술특성을 설정한다(S220).
그리고 품질평가 시스템은 마스터 기술특성에 대응하여 시장에서 활용되는 m개의 요소기술 대안을 설정하고, 요소기술 대안에 따른 n개의 서브 기술특성을 설정한다(S230).
품질평가 시스템은 m개의 대안별 n개의 기술특성에 대해서 각각의 속성값을 입력받아 설정할 수 있다.
m개의 기술대안, 목표대안, 제한대안과 해당 기술대안이 가지는 n개의 기술 특성에 대하여 교차행렬 D는 다음의 수학식 1과 같다.
여기서, Ai는 m개의 요소기술 대안을 나타내고, Xj는 해당 요소기술 대안에 대한 n개의 기술특성을 나타내며, xij는 요소기술 대안 Ai에서의 j번째 마스터 기술특성값을 나타낸다. 그리고 Ag는 목표기술 특성값을 가지는 목표 기술안이고, Al은 제한, 최소 기술 특성 값을 가지는 제한 기술안을 나타낸다.
그리고 품질평가 시스템은 각각의 서브 기술특성(x')에 대하여 이상적값, 부정적 값을 설정할 수 있다.
이상적 값 D+ 와 부정적 값 D-을 다음의 수학식 2와 같이 정의한다.
품질평가 시스템은 요구기능과 서브 기술특성을 1:1 의 관계로 설정하고 각각 n개의 기술특성에 대하여 단일독립 척도 또는 이율배반 척도를 정의한다(S240). 그리고 품질평가 시스템은 이율배반 척도가 설정된 다음 이율배반 기술특성의 자동 연산을 위해 상관관계함수를 설정한다(S250).
품질평가 시스템은 각각의 서브기술 특성에 대해 이율배반 관계가 성립될 그 척도를 설정한다. 이때, 마스터 기술특성(xij)이 자체 이율배반 척도를 가지는 경우, 두개의 서브기술 특성(x' ij, x' i(j+1))으로 분리되어 정의된다.
즉, 서브기술 특성(x' ij, x' i(j+1))은 반드시 상반된 max(x' ij), min(x' i(j+1)) 값을 가진다. 반면에 마스터 기술특성(xij)이 단일독립척도일 때, 서브 기술특성의 레벨을 동등하게 하기 위하여 단 하나의 서브 기술특성(x' i +j)을 가진다. 즉, 서브기술 특성(x' i+j)은 반드시 하나의 max(x' ij), min(x' ij)을 가진다.
이와 같은 관계를 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
품질평가 시스템은 이율배반 기술특성에 대하여 하나의 기술특성 값이 결정되면 기술특성 상호간의 상관관계함수를 다음 수학식 5에서 나타낸 3개의 식 중 적어도 하나 이상을 사용하거나 또는 구간을 구분하여 정의함으로써 연계되는 기술특성값을 자동 연산한다.
여기서, a와 b는 'y(x)가 0과 0이상의 양의 상수'를 보장하는 0보다 큰 상수이며, c는 0< c< 1의 상수이고, xij , xij '는 요소기술 대안 Ai에서의 각각 j번째, j'번째 마스터 기술특성값을 나타낸다.
그리고 단조는 '넓은' 의미로 정의한다. 따라서 정의된 전 구간에서 감소하지 않으면 단조증가형, 반대로 증가하지 않으면 단조감소형 이라고 한다.
다음으로 품질평가 시스템은 서로 다른 측정 척도로 구성된 m개의 대안에 대한 n개의 서브 기술특성을 기 설정된 범위로 정규화한다(S260).
평가 시스템은 서로 다른 척도로 복합화되어 구성되어 있는 기술특성을 0~1의 범위로 정규화하기 위해 다음 수학식 6를 이용하여 선형 정규화 방법을 이용할 수 있다.
여기서 정규화된 원소 rij 의 교차행렬 R은 다음의 수학식 7과 같다.
다음으로 품질평가 시스템은 정규화된 서브 요소기술 대안에 대응되는 요구 기능의 가중치를 적용하고, 이율배반 관계에 따른 교환가치가 자동 연산되어 각각의 요소기술 대안에 대한 선호도를 분석한다(S270).
품질평가 시스템이 앞서 사용자로부터 입력받은 요구 기능의 가중치(wj)를 교차 행렬 R에 적용하면 가중치를 적용한 교차 행렬 R은 다음 수학식 8의 행렬 V으로 나타낼 수 있다.
여기서, 가중치(wj)는 0~10의 범위를 가진다. 가중치의 정의는 이외에도 다양한 가중치 척도와 방법이 적용될 수 있다.
다음으로 품질평가 시스템은 각 대안에 대한 이상적인 해 또는 부이상적 해로부터 가중치를 적용한 대안 값과의 간격을 다음 수학식 9와 같이 정의한다.
S+는 이상적 해와의 간격을 나타내는 척도이고, S-는 부이상적 해로부터의 간격을 나타내는 척도이다.
이때, Ci가 1에 접근함에 따라 Ai는 A- 보다 A+에 접근하게 된다.
품질평가 시스템은 선호도 또는 근접도 Ci 의 크기에 따라 요소기술 대안을 정렬하는 단계를 포함한다(S280).
품질평가 시스템은 앞서 분석된 선호도 또는 근접도(Ci)의 크기에 따라 선호 순서를 정한다. 그리고 품질평가 시스템은 기술대안들을 목표 대안과 제한 대안과의 기술특성 값을 각각 비교하여 그 차이에 의한 적합성을 분석한다.
이와 같이 품질평가 시스템은 각 단계마다 과정 값 및 결과 값에 대해서 데이터 베이스에 저장하고 사용자에게 제공할 수 있다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템의 UML 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 3을 보면, 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템의 데이터 모델을 UML 클래스 다이어그램으로 도식화하였다. 품질평가 시스템은 시설물, 건축물에 제공되는 요소 기술 또는 제품에 대하여 품질 평가를 수행하는데, 품질 평가 클래스는 고유의 기술평가ID를 가진다. 요소기술 또는 제품의 품질평가는 기능적 관점 또는 기술 특성 관점에서 각각 다수 대안의 평가항목을 가진다.
도 3의 UML 다이어그램에서와 같이, 기능평가/비교 클래스는 기능 클래스에 의존 관계이고, 특성평가/비교 클래스는 특성(성능) 클래스에 의존관계임을 알 수 있다. 또한, 품질평가 시스템은 요소기술의 품질 평가를 위해 요구기능과 기술 특성을 1:1 관계로 설정하고, 이를 이용하여 다수의 대안을 상호 비교하거나 제한값 대안 또는 목표값 대안을 비교함으로써 기능비교평가, 기술특성비교평가를 용이하게 수행할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 5b를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템의 기술특성 자체 또는 기술 특성간의 trade-off 척도에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 trade-off 기술특성의 교환가치를 고려한 품질평가 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 QFD 모델에서 trade-off 척도인 경우에 요구기능과 기술특성의 관계도를 나타낸 도면이다. 즉, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이율배반 기술특성을 정의하고, 이율배반 척도 설정에 의해 하나의 기술특성 값이 결정되면 연관 이율배반 특성값이 자동 연산되도록 해당 상관관계함수를 입력하고, 교환가치가 측정되어 최종 선호도 결과에 적용되는 과정을 도시되었고, 도 5a는 자체 기술특성의 trade-off를 표현하며, 도 5b는 기술특성 상호간 trade-off를 나타낸다.
여기서 trade-off는 양자가 서로 상충하는 관계를 나타내며, 이러한 trade-off 척도는 해당 기술특성 값이 커질수록 이상적 값에 가까워지지만 다른 요구 기능관점에서는 반대로 부정적인 값에 가까워 지는 척도를 나타낸다.
도 4와 같이 품질평가 시스템은 QFD와 TOPSIS를 결합한 응용로직(application logic)을 이용하여 품질을 평가할 수 있다. 품질평가 시스템은 사용자 기술의 요구기능을 분석하여 기능별로 상세 분류하고 그에 따른 기술특성을 설정하고 비교 가능한 요소기술대안(들)을 설정하여 상호 비교분석 한다. 이때, 도 5a 및 도 5b와 같이 기술특성 자체에서 trade-off 척도를 가지는 경우(도 5a)가 있고 기술특성 상호간에 trade-off 척도를 가지는 경우(도 5b)가 있다.
도 5b를 보면, 요구 기능 3과 요구기능 4는 각각 기술특성 3과 기술특성 4와 1;1 관계를 가지지만, 기술특성 3과 기술특성 4는 서로 상충되는 관계인 것을 알 수 있다. 즉, 하나의 기술특성이 긍정적인 성능의 값을 가지는 반면에 이로 인하여 다른 하나의 기술특성이 부정적인 성능을 가질 수 있으므로, 이때 품질평가 시스템은 기술특성 3과 기술특성 4가 상충적인 관계임을 명기할 수 있다.
일반적인 QFD 모델에서는 요구기능과 기술특성이 n:n의 관계로 연계되어 있다. 이 방식은 사용자마다 관계가 달리 정의되어 객관성 확보가 매우 어렵다.
예를 들어 하나의 기능은 복수의 기술 특성을 가질 수 있으며, 복수의 기능은 하나의 기술 특성을 가질 수 있다. 이에 대한 표준적, 절대적 방법이 존재 하지 않는다.
반면, 본 발명에 따른 QFD-TOPSIS 응용로직은 요구기능과 기술특성의 관계를 1:1로 독립적 관계를 유지한다. 요구기능과 서브 기술특성을 1:1의 개별적, 독립적 관계로 정의함으로써 요소기술에 대한 객관적 평가 절차가 확보된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 요구기능 클래스, 기술특성 클래스, 성능 척도와의 관계를 나타낸 개념도이다.
기술특성의 요소는 요구기능의 요소와 1:1, 1:2, 1:n 의 관계를 가지는 데, 도 6a와 같이, 요구기능 f(4)는 기술 특성 D와 연계되어 있으면서 동시에 요구 기능 C와도 연계되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이 하나의 요구기능은 기술 특성의 요소를 중복하여 가질 수 있다.
반면, 기술특성 하나의 요소는 서로 다른 기능 클래스를 가지므로 기술특성 요소는 서로 같은 기능 요소를 공유할 수 없다.
도 6a는 요구기능 클래스와 마스터 기술특성 클래스간의 관계와 각 관계에 대한 trade-off 척도를 나타낸 도면이라면, 도 6b는 요구기능 클래스, 마스터 기술특성 클래스에서 더 세분화하여 서브 기술특성 클래스간의 관계와 trade-off 척도를 나타낸 도면이다.
도 6b에서 보면, 마스터 기술특성 (B)와 (C)는 기술특성 간의 trade-off 관계이고 기술특성(E)는 기능 (F6)과 기능 (F7)과의 관계에서 특성 자체의 trade-off 임을 알 수 있다. 이때, 교환가치를 측정하기 위해 마스터 기술특성을 서브 기술특성으로 세분화하여 E-1(w), E-2(w)로 구분할 수 있으며 각 기능에 의해 1:1 관계로 설정한 도면이다.
다음으로 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 요소기술의 복합된 기술특성 척도를 정규화 하는 개념도이다.
각각의 요소기술의 기술특성은 다요소, 다기준의 평가척도를 가진다. 평가대상이 되는 기술특성은 해당 척도에 의해서 정의된다. 척도의 종류는 거리척도, 서열척도, 명목척도, Binary 척도 등이 있으며, 요소기술은 이들 척도들이 복합되어 구성된다.
그러므로 품질평가 시스템은 요소기술이 가지는 각 기술특성이 도 7에서와 같이 최대 평가값이 1, 최소 평가값이 0이 되도록 0에서 1사이의 값으로 정규화된다. 그리고 품질평가 시스템이 기술특성을 정규화하는 방법은 앞서 설명한 수학식 6를 이용한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템의 QFD-TOPSIS Application Logic (이하 QTAL)을 이용한 프로젝트 참여자의 정보 공유 및 협력 프로세스를 나타낸 도면이다.
평가하고자 하는 요소기술은 프로젝트의 참여자의 협력에 의해 평가되는 데, 프로젝트 참여자는 사용자, 설계자, 엔지니어, 시공업자, 제조자 등으로 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템의 방법에 따르면, 프로젝트 참여자들은 시스템에 접속하여 하나의 요소기술에 대한 정의를 1차적으로 평가한 후에도 연속적인 관점에서 최종 평가로 완료하기 전까지 시장기술을 추가하여 비교할 수 있다.
또한, 비교대상이 되는 시장기술뿐 아니라 요소기술의 요구기능, 기술특성 등에 대한 평가정보를 데이터베이스에 저장하고 프로젝트 참여자들간의 정보 공유를 통해 수정, 보완, 업데이트, 커스터마이징이 가능하다
이와 같은 공유방식을 도 9를 통해 보다 상세하게 설명하면, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템을 이용하여 프로젝트 참여자들의 요소기술 평가에 관한 정보를 공유하는 개념도이다.
도 9와 같이, 모든 프로젝트 사용자들은 일반적(Private)으로 웹이나 모마일 앱을 통해 접속하여 요소기술의 평가를 수행할 수 있다. 이러한 경우 요소기술의 평가 정보는 모두 개인적 정보로서 다른 참여자와 함께 데이터 베이스 공유가 불가능하다.
반면, 사용자가 프로젝트(A,B,...,N)등 하나를 이용하여 접속하면 프로젝트 그룹에 따라 서로 다른 사용자와 평가정보를 공유할 수 있다.
즉, 도 9에서 프로젝트 B 그룹에 사용자01, 사용자02, 사용자03, 사용자04가 속해 있으며, 프로젝트 B를 통해 접속하면 평가정보를 사용자01, 사용자02, 사용자03, 사용자04와 공유할 수 있다. 단, 프로젝트 그룹에 속해있지 않는 사용자나 다른 프로젝트간에는 정보 공유가 불가능하다.
이하에서는 도 10 및 도 11을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템의 품질전개방법 및 선호도 분석에 대한 기본 로직을 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템에서 출력되는 QFD-TOPSIS의 기본 모델을 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 QFD-TOPSIS 기본 모델에 대하여 QFD와 TOPSIS가 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 품질평가 시스템은 QFD 모델을 다기준의사결정에 응용하기 위하여 TOPSIS 기법을 적용한 것으로 QTAL(QFD-TOPSIS Application Logic)로 명칭 한다.
품질평가 시스템은 QTAL을 이용하여 기술특성 자체 또는 기술 특성간의 trade-off 관계를 용이하게 명시한다. 그리고 요구기능과 기술특성을 1:1 관계를 용이하게 설정한다.
또한, QTAL을 이용하여 기술특성에 대한 이상적값, 부정적값, 목표값, 제한값을 용이하게 설정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 요소기술에 대한 선호도 및 품질분석 결과를 화면으로 출력한 예시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 B uilding Window System의 요소기술에 대해서 마스터 기술특성 및 서브 기술특성을 설정하고 대안 기술 A~F에 대해서 선호도 분석을 도시한 것을 알 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템의 메인화면의 예이다.
먼저, 도 13과 같이 품질평가 시스템의 메인화면은 총 4단계로 구성되어 있다. 1단계는 요소기술관리 화면, 2단계는 기술특성관리 화면, 3단계는 기능정의관리 화면, 4단계는 평가출력관리 화면으로 구성되어 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 품질평가 시스템이 Building Window System의 요소기술에 대해서 특성상세비교를 한 결과를 나타낸 예시도이고 도 15는 품질평가 시스템이 Building Window System의 요소기술에 대해서 기능상세비교를 한 결과를 나타낸 예시도이다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 상충되는 기술특성에 대한 관계 설정에 의하여 교환가치가 자동 연산되어 최종 선호도 평가값에 반영된다. 이로써, 시스템의 사용자는 건설요소기술의 선호도평가, 품질 분석, 품질 상호 비교, 시장 기술에 대한 벤치마킹을 보다 합리적이고 객관적이며 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 비교대상이 되는 시장 기술뿐 아니라 요소기술의 요구기능, 기술 특성을 프로젝트 참여자들 간의 정보 공유를 통해 수정, 보완, 업데이트, 커스터마이징이 가능하여 적합한 의사결정을 지원할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (5)
- 이율배반 특성을 가지는 건설요소기술에 대한 QFD-TOPSIS 웹기반 품질평가 시스템의 품질평가 방법에 있어서,
상기 웹기반 품질 평가 시스템은 평가 대상인 건설요소기술의 기본 정보 및 평가 정보를 입력받는 단계,
상기 입력된 요소기술의 정보를 이용하여 적어도 하나의 요구 기능으로 분류하고, 각 요구 기능에 의해 발생되는 마스터 기술특성 및 서브 기술특성 n개의 상세 항목과 목표값, 제한값을 설정하는 단계,
상기 요구 기능을 서브 기술특성과 1:1의 관계로 설정하는 단계,
상기 서브 기술특성에 대응하여 시장에서 활용되는 m개의 요소기술 대안과 상기 m개의 요소기술 대안에 대한 n개의 서브 기술특성에 대하여 요소기술의 고유 특성값을 입력받는 단계,
서로 다른 m개 요소기술 대안이 공통적으로 가지는 n개의 서브 기술특성에 있어서 상기 서브 기술특성을 최대 평가값이 1, 최소 평가값이 0이 되도록 0에서 1사이의 값의 범위로 정규화하는 단계,
상기 서브 기술특성에 대한 쌍의 이율배반(trade-off) 척도의 관계를 설정하는 단계,
상기 정의된 쌍의 이율배반 척도에 의해 하나의 기술특성 값이 결정되면 연관 이율배반 특성값이 자동 연산되도록 쌍의 이율배반 상관관계함수를 입력하는 단계,
상기 정규화된 m개의 요소기술 대안에 대응되는 n개의 상기 요구 기능과 기술특성의 가중치를 적용하고, 이율배반 관계에 따른 교환가치를 측정하는 단계,
m개의 요소기술 대안에 대한 선호도 값을 분석하기 위하여 각 요소기술 대안의 기술특성과 이상적인 값과의 간격, 각 요소기술 대안의 기술특성과 부정적인 값과의 간격을 측정하여 각 요소기술 대안 특성의 근접도를 연산하고, 상기 근접도의 크기에 의한 각각의 요소기술 대안의 선호도를 분석하는 단계,
그리고 상기 선호도의 크기에 따라 상기 요소기술 대안을 정렬하는 단계를 포함하고,
상기 쌍의 이율배반 상관관계함수를 입력하는 단계는,
정규화된 서브 기술특성 값을 0~1 사이의 등급척도를 가지는 특성값인 불연속값 또는 거리척도를 가지는 특성값인 연속값으로 구분하고,
기술특성값이 불연속값일 경우 각각의 불연속값(x)을 구분하여 기술특성값(y)을 자동 연산 할 수 있도록 다음의 수학식 (1), (2), (3) 중 적어도 하나를 이용하며,
기술특성값이 연속값일 경우 0~1 사이의 구간을 구분하여 다음의 수학식 (1), (2), (3) 중에서 적어도 하나를 이용하여 기술특성값(y)이 자동 연산되도록 하며,
(1) y(xij') = a - b * exp (cxij), (최소 x값 방향으로 단조증가형)
(2) y(xij') = a - b * (xij), (b=1일 경우에 정반비례형)
(3) y(xij') = a + b * exp (cxij), (최대 x값 방향으로 단조감소형)
여기서, a와 b는 'y(x)가 0과 0이상의 양의 상수'를 보장하는 0보다 큰 상수이며, c는 0< c< 1의 상수이고, xij, xij'는 요소기술 대안 Ai에서의 각각 j번째, j'번째 마스터 기술특성값을 나타내며,
상기 교환가치는 이율배반 쌍의 관계에 의해 획득가치 증가에 따라 상실가치가 동시에 발생되어 평가자 그룹의 가중치 결정에 따라 교환가치는 서로 상쇄되어 연산되며, 임의의 요소기술 대안에서 상실가치의 증감 정도에 따라 서브 기술특성의 제한 기준값을 통해 요소기술 대안의 부적합 정보를 제시하고,
상기 품질평가 시스템은,
설계, 기술, 제품에 대한 QFD-TOPSIS 품질분석을 함에 있어서,
쌍의 이율배반 상관함수를 통해 교환가치 연산을 수행하여 평가자에게 요소기술별 각각의 선호도 값을 제시하고,
임의의 요소기술에 대한 획득가치 증감에 따라 상실가치의 자동 역산과정에서 요소기술 특성값의 제한 기준에 따라 부적합 정보를 제시하고,
프로젝트 참여자로부터 제반 요구기능, 기술특성 정보에 대한 저장, 공유, 수정, 보완, 커스터마이징이 가능하도록 제공하고, 각각의 프로젝트에 대해 참여권한 및 참여제한 설정이 가능한 품질평가 방법. - 삭제
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |