KR102315398B1 - 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 린6시그마 방법론을 기반으로 함정 전투관리체계 아키텍처를 설계한다.

Description

함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치{APPARATUS FOR DESIGNING COMBAT MANAGEMENT SYSTEM ARCHITECTURE}

본 발명은 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 린6시그마 방법론을 기반으로 함정 전투관리체계 아키텍처를 설계할 수 있도록 하는 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치에 관한 것이다.

다양한 분야의 제조업에서 품질 향상을 위해 6시그마 활동을 추진하고 있다. 제조업의 경우 생산되는 제품의 변동 폭을 감소시켜 품질을 향상시킨다.

1980년대 후반부터 90년대 초반까지 모토롤라社는 6시그마 운동을 시작하여 제조공정의 불량률을 획기적으로 감소시켰으며, 1990년대 전사차원에서 6시그마를 적용한 GE社의 경우 제품 불량률 감소, 영업이익의 확대와 동시에 소비자의 신뢰까지 얻는 효과를 거두었다. 최근에는 IT, 통신, 금융, 의료서비스업 등 제조업뿐만 아니라 서비스업에 이르기까지 다양한 분야에서 6시그마를 도입하고 있으며, 이에 따라 제품의 품질 향상뿐만 아니라 서비스의 품질 향상까지 확대되는 추세에 있다.

특히, 서비스업의 경우 품질을 정량화하기 어려운 측면이 있으나 고객과의 상호작용하는 프로세스 안에서 서비스 품질을 이루는 요소를 정의하고 이를 향상시키기 위한 노력을 진행하고 있다. 제조업의 경우에도 양산 단계에서 발견된 결함을 제거하고 제품 변동 폭을 감소시키는 것은 한계가 있음을 인식하고 제품의 설계 단계부터 결함을 제거하고자 하는 DFSS(Design For Six Sigma) 활동을 전개하는 추세이다.

DFSS는 제품 개발 시 연구·개발 단계부터 품질 향상을 고려하면 궁극적으로 6시그마 품질 수준을 확보할 수 있다는 사고를 바탕으로 GE社에서 개발된 설계 방법론이다. 설계 단계부터 6시그마를 적용하여 설계하고자 하는 이유는 제품의 품질이 생산 공정보다는 설계와 같은 연구·개발 단계에서 크게 좌우되므로 설계 단계에서 품질이 확보되지 않으면 6시그마 수준의 달성이 어렵기 때문이다.

린(Lean)은 낭비제거를 통하여 가치흐름을 원활하게 하고 프로세스의 효율을 증가시킴으로써 스피드 경영을 가속화하기 위한 방식이다. 린 6시그마는 린 방식과 6시그마의 결합을 통하여 고객만족, 비용, 품질, 공정속도, 자본회수 등에 개선을 가장 빠른 속도로 달성함으로써 기업의 가치를 극대화해주는 방법론으로 불필요한 낭비나 비부가가치 업무를 제거하고, 업무프로세스를 개선하는 과제를 대상으로 적용하면 효과적이라 할 수 있다.

함정 전투관리체계는 전투함이라는 특수한 공간에서 운용되며, 제한된 공간과 열악한 운용 환경을 고려한 체계설계가 필요하다. 수출용 호위함 전투관리체계의 경우 글로벌 시장에서 해외 선진 업체들과 경쟁하기 위해, 세계 각국의 운용 환경에 적합하고, 품질이 보장되며, 가격 경쟁력을 갖춘 제품 개발이 반드시 선행되어야 한다.

이러한 이유로 세계적인 기업들은 다양한 방법론을 적용하여 품질 혁신을 위해 노력하고 있으며, 최근에는 설계 단계부터 린6시그마를 적용하여 제품의 품질을 향상시키려는 추세이다.

따라서, 가용성, 신뢰성, 정비성이 확보되고 수출환경에 적합한 전투관리체계를 설계함에 있어 다양한 분야에서 효과가 입증된 린6시그마 방법론을 적용하여 전투관리체계 아키텍처를 설계할 수 있도록 하는 기술이 개발될 필요가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가용성, 신뢰성, 정비성이 확보되고 수출환경에 적합한 전투관리체계를 설계함에 있어 다양한 분야에서 효과가 입증된 린6시그마 방법론을 적용하여 전투관리체계 아키텍처를 설계할 수 있도록 하는 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 함정 전투관리체계 아키텍처를 신규 설계할 시 기존 전투관리체계 구성 대비 공간 활용을 증대시키고 신뢰성을 개선할 수 있도록 하는 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치는, 린6시그마의 과제를 선정하고, 상기 선정된 과제의 목표를 달성하기 위한 개발전략을 수립한 후, 업무범위를 정의하는 정의부; 측정 가능한 지표를 선정하고, 기전력화된 전투관리체계 개발 결과를 기반으로 공정능력을 분석하여 목표를 수립한 후, 상기 선정된 측정 가능한 지표에 영향을 미치는 잠재원인변수를 발굴 및 우선순위화 하는 측정부; 상기 잠재원인변수의 우선순위에 따라 데이터를 수집 및 분석하고, 핵심원인변수를 선정하는 분석부; 상기 선정된 핵심원인변수에 대하여 각 인자 별 개선전략을 수립하고, 최적화 과정을 통해 최적안을 수립 및 결과를 검증하는 개선부; 및 상기 선정된 측정 가능한 지표에 영향을 주는 관리 항목을 선정하여 관리 계획을 수립하는 관리부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 가용성, 신뢰성, 정비성이 확보되고 수출환경에 적합한 전투관리체계를 설계함에 있어 다양한 분야에서 효과가 입증된 린6시그마 방법론을 적용하여 전투관리체계 아키텍처를 설계할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 의하면, 함정 전투관리체계 아키텍처를 신규 설계할 시 기존 전투관리체계 구성 대비 공간 활용을 증대시키고 신뢰성을 개선할 수 있도록 한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 적용하고자 하는 린6시그마 방법론의 수행 단계를 나타내기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법을 나타내기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 정의 단계에서 요구조건 분석을 통화 과제 선정의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 정의 단계에서 상위 프로세스 맵을 통한 업무범위 정의의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 측정 단계에서 C-E 다이어그램을 활용한 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 측정 단계에서 기능 전개 매트릭스(FDM)를 활용하여 X's 인자를 우선순위화 한 일 예를 나타내기 위한 도면
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 분석 단계에서 무게 인자 2-Sample t Test 수행 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 분석 단계에서 MTBF 인자 2-Sample t Test 수행 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 X₂ 및 X₄ 인자에 대한 대안창출 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 전원공급모듈 이중화 설계 방안의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 다기능 콘솔 타입 설계 방안의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 최적대안에 따른 개선 실시의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 Relex를 활용한 개선안 MTBF 산출 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치를 나타내기 위한 블록도이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기증을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

한편, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

종래에는 품질혁신 방법론으로 TPM(Total Productivity Management), PASS(Propose, Analyze, Solve, Sustain) 등 다양한 품질 혁신기법을 이용하였다. 이 품질혁신 방법론으로 추구하는 광의의 목적은 유사하나 TPM 방법론의 경우 현장에서 발생하는 문제를 개선하는 바텀 업(Bottom Up) 방식이며, 현장 작업자 중심의 개별 개선활동 중심으로 추진되어 문제를 즉시 해결하고자 하는 효율성 측면에서 강점이 있으나 부분 최적화에 머무는 문제점이 있다. 한편, 패스(PASS) 방법론의 경우 6시그마의 프로세스를 간소화하여 4단계로 문제를 해결하고자 하며, 6시그마에서 제시된 개선도구를 중심으로 국내 중소기업 환경에 적합한 형태로 개발된 방법론으로 기본 절차는 6시그마와 유사하다고 볼 수 있다.

이와 같이 품질 혁신을 위한 방법론은 다양하게 존재하지만 과제 수립부터 검증 및 종료 후 통제단계에 이르기까지 각 프로세스별 다양한 통계적 기법을 제공하고 효율적인 의사결정을 지원하지는 못한다.

본 발명에서는 함정 전투관리체계 아키텍처를 설계하기 위해 린6시그마 기법을 적용한다. 수출형 호위함에 탑재되는 전투관리체계는 세계 각국의 운용 환경에 적합하고 글로벌 시장에서 해외 선진 업체들과 경쟁하기 위해 품질이 보장되며, 가격경쟁력 확보가 필수적이다. 전투관리체계는 다기능 콘솔, 시스템 캐비닛, 연동단 및 전시기 등 다수의 장비로 구성되며 전투 지휘실, 장비실, 함교 등 함정 곳곳에 분산되어 배치되므로 승조원의 운용 환경을 고려한 설계가 필요하다. 또한 전투관리체계를 구성하는 모든 장비는 가용성, 신뢰성, 정비성 등을 고려하고 고객의 요구조건이 충족되어 설계되어야 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법 및 장치에 대해 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 적용하고자 하는 린6시그마 방법론의 수행 단계를 나타내기 위한 순서도이다.

본 발명에서는 린6시그마의 전형적인 방법론인 DMAIC(Define, Measure, Analyze, Improve, Control)를 적용하였으며, 크게 정의 단계(S101), 측정 단계(S103), 분석 단계(S105), 개선 단계(S107) 및 관리 단계(S109)로 나뉘어 순차적으로 실시된다.

먼저, 정의 단계(S101)에서는 린6시그마의 프로젝트를 선정하고 프로젝트의 목표와 범위를 구체적으로 정의하는 활동으로 프로젝트 선정, 프로젝트 정의 및 프로젝트 승인의 3단계로 진행된다.

측정 단계(S103)는 측정 가능한 지표 Y's를 선정하고 Y's에 영향을 미치는 잠재 X's 인자를 우선 순위화 하는 단계이다. Y's를 확인, 현 수준 파악 및 잠재 X's 발굴 단계로 진행된다.

분석 단계(S105)는 잠재원인변수(X's)의 우선순위에 따라 데이터를 수집하고 분석하여 이후 개선 단계(S107)에서 실행할 주요 Vital Few X's를 결정하는 단계이다. 데이터 수집, 데이터 분석 및 Vital Few X's 선정 단계로 진행된다.

개선 단계(S107)는 프로젝트의 실제적인 개선 계획을 수립하여 최적안을 도출하고 개선활동을 실시하여 그 결과를 검증하는 단계이다. 개선전략수립, Vital Few X's 최적화 및 결과 검증 단계로 진행된다.

관리 단계(S109)는 개선의 성과를 지속적, 안정적으로 유지하기 위해, 관리항목을 선정하여 계획을 수립, 실행하고 관리하기 위한 체계적 관리 시스템을 구축하고 프로젝트를 완료하는 활동이다. 관리계획 수립, 관리계획 실행 및 문서화/공유 단계로 진행된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법을 나타내기 위한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 정의 단계에서 요구조건 분석을 통화 과제 선정의 일 예를 나타내기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 정의 단계에서 상위 프로세스 맵을 통한 업무범위 정의의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.

이 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법은 도 1에서 설명한 린6시그마 방법론의 5단계를 기반으로 실시되어, 마찬가지로 크게 정의 단계(S201), 측정 단계(S103), 분석 단계(S105), 개선 단계(S107) 및 관리 단계(S109)로 나뉘어 실시된다.

정의 단계

정의 단계(S201)는 과제 선정(S2011), 개발 전략 도출(S2013) 및 업무범위 정의(S2015) 순으로 진행된다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이 고객의 반응(Voice of Customer, VOC)과 사업 이해관계자의 반응(Voice of Business, VOB)을 수집하고 이를 기반으로 고객의 핵심요구조건(Critical Customer Requirement, CCR)을 도출한다. 이 도출된 결과를 기반으로 경영 목표 및 전략과 연계된 주요 품질특성(Critical to Quality, CTQ)를 수립한다.

개발 전략 도출을 위해 하기 <표 1>과 같이 SWOT(Strength, Weakness, Opportunity, Threat) 분석을 실시하여 해외의 경쟁 업체와 비교하여 내부의 환경 요인을 강점과 약점 기준으로 분석하고 외부 환경을 기회와 위협으로 구분하여 현재의 상황을 분석한다. 각 상황 별 분석을 통해 4가지 관점(SO, ST, WO, WT)의 개발 전략을 도출할 수 있다.

이하에서는 <표 1>에 따른 4가지 관점 중 SO 개발 전략인 ①호위함 및 소형함 탑재용 전투 관리체계 아키텍처 신규개발 및 표준화, ②기존 전투관리체계 대비 소형화/경량화 된 아키텍처 설계 등 2건의 개발 전략을 선정한 경우로 한정하여 설명한다.

이후, 상위 프로세스 맵을 정의하여 상위 레벨의 입력 요소와 출력 요소를 선정하고, 각 지표항목 별 목표수준을 정의할 수 있다. 또한, 상위 프로세스 맵은 프로젝트 업무 범위를 정의할 수 있으며, 복잡한 프로세스를 간단하고 시각적인 구조로 볼 수 있도록 하기 때문에, 내부 및 외부 사람들에게 업무 범위 및 프로세스를 쉽게 이해시킬 수 있는 장점이 있다.

측정 단계

측정 단계(S203)는 측정 가능한 지표 선정(S2031), 현수준 파악 및 공정능력 분석(S2033), 목표 수립(S2035) 및 잠재원인변수 우선순위화(S2037) 순으로 진행된다.

앞서 정의 단계(S201)에서 정의한 지표 항목을 바탕으로 측정 가능한 지표 Y's를 선정한다(S2031).

하기 <표 2>는 Y's의 선정 및 운영을 정의한 결과를 나타낸 일 예이며, Y's의 측정 항목으로 CMS(Combat Management System)의 무게 및 MTBF(Mean Time Between Failure)를 선정하였다.

다음으로, 선정된 측정 가능한 지표 Y's의 데이터 수집 활동을 통하여 현수준 파악 및 공정능력을 분석한다(S2033).

한편, 하기 <표 3>은 국내개발 전투관리체계 중 기 전력화된 ΟΟΟ 전투관리체계 개발 결과를 기준으로 Y1 및 Y2의 값을 수집한 결과를 나타낸 일 예이며, 이를 통해 볼 때 Y1 값은 3578.62kg, Y2 값은 212hr으로 확인된다.

상기 <표 3>은 프로젝트 Y's의 CMS 무게 및 MTBF의 목표 수준 값을 6시그마 기준으로 정의하였으며, 현재의 공정능력은 기술자료 분석을 통한 정성적 분석으로 수행한 것이다.

단, 기 개발된 전투관리체계 형상이 수출형 호위함 전투관리체계 형상과 동일하지 않은 관계로 현 공정능력분석을 위해 측정된 ΟΟΟ 전투관리체계의 CMS 무게 및 CMS MTBF를 수출형 호위함 형상을 기준으로 재산정 하였다. 수출형 호위함 전투관리체계의 기본 형상은 다기능콘솔 6대, 시스템캐비넷 2대, 연동단 18대 등 기존체계의 구성을 기준으로 설계하였으며, 각종 전시기 및 기타 지원 장비는 대상에서 제외하였다. 전투관리체계를 구성하는 주요 구성품의 무게는 기 개발된 체계를 기준으로 다기능콘솔 290kg, 시스템캐비넷 430kg, 연동단 30kg을 각각의 무게로 산정하였다.

다음으로, 목표를 수립한다(S2035).

앞서, 정의 단계(S201)에서 도출된 개발전략에 따라 수출형 호위함의 함정 배수량이 기존 국내 개발 호위함의 3000톤에서 2000톤 수준으로 약 30% 감소하는 것을 기준으로 Y's에 대한 목표 수준을 지표화 하고자 한다. 이를 기준으로 Y's에 대한 목표 수준은 기존 전투관리체계 대비 CMS 무게 30% 감소(Y1), MTBF 시간 30% 향상(Y2)을 6 시그마 기준으로 정의하였다.

그 결과, CMS 전체 무게는 3140kg, MTBF 시간은 약 270hr로 산정되었다. 이때, CMS MTBF 시간의 경우 기존 체계와 동일하게 신뢰도 예측 자료 산출 프로그램인 Relex 도구를 사용하였다.

상기한 결과에 따라 CMS 무게 및 CMS MTBF 시간을 기준으로 산출된 현 시그마 수준은 하기 <표 4>와 같다.

	산출식	산출 결과
CMS 무게	=	4.2
CMS MTBF	=	5.26

다음으로, 프로젝트 Y's에 영향을 미치는 잠재원인변수 X's 인자를 발굴하여 우선순위화 한다(S2037).

먼저, 아이디어를 통해 모든 가능한 원인을 발굴하게 되는데, 벤치 마킹(Bench Marking) 방법, C-E(Cause & Effect) 다이어그램 및 FDM(Functional Deployment Matrix) 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서는 일 예로서 C-E 다이어그램을 활용하여 Y's에 영향을 미치는 X's 인자를 식별하는 경우를 기반으로 설명하도록 한다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 측정 단계에서 C-E 다이어그램을 활용한 일 예를 나타내기 위한 도면으로, C-E 다이어그램을 활용하여 제어 요인, 환경 요인, 기술 요인 관점에서 CMS 구성품 무게와 관련된 X인자를 식별한 결과이다. 한편, 별도로 도시하지는 않았으나, 동일하게 CMS MTBF 시간과 관련된 X 인자 또한 식별 가능하다.

앞서 CMS 무게 및 CMS MTBF 시간과 관련된 C-E 다이어그램 결과를 기반으로 기능 전개 매트릭스(FDM)를 활용하여 X's 인자를 우선순위화 하며, 그 결과는 도 5b와 같다.

분석 단계

분석 단계(S205)는 데이터 수집 및 분석(2051), 및 핵심원인변수 선정(S2053) 순으로 진행된다.

먼저, 측정 단계(S203)에서 선정된 X's 인자의 우선순위 결과를 기반으로 데이터를 수집 및 분석한다.

먼저, 분석인자 X's의 우선순위에 따라 데이터를 수집하기 위해 데이터 수집 계획을 수립한다. 하기 <표 5>는 우선순위 X's에 따른 데이터 수집 계획으로, 이는 일 예일 뿐이며, 이에 한정되지 않는다.

이하에서는 상기 <표 5>를 기준으로 분석 도구를 통한 각 데이터의 상세 수집 방법에 대해 설명한다.

정성적 데이터인 X₁, X₄, X₅인자의 경우, 사내 전문가 의견에 따라 X₁, X₄를 핵심원인변수, 즉, 주요 Vital Few X 인자로 선정하였으며, 정량적 데이터인 X₂, X₃ 인자는 분석도구를 활용하여 검증을 실시하였다.

첫 번째로 데이터 수집 결과에 따라 X₃ 전원 이중화 인자에 대한 무게 및 MTBF 변화를 검증하였다. 동일한 체계에서 전원 이중화 포함/미포함 시 효과 검증을 위해 2-sample t Test 분석 방법을 적용하였으며, 분석 도구는 Minitab을 활용하였다. 분석을 위한 자료는 기 개발 완료된 전투관리체계 4종의 규격화 자료 및 신뢰도 분석보고서를 활용하였으며, 이는 전원 이중화가 포함되지 않은 경우의 기준 값을 제공한다. 전원 이중화와 관련하여 이중화 모듈을 포함한다고 가정하고, 모듈 추가 시 무게 2kg, 캐비닛 조립체 무게 2kg 등 총 4kg을 기존 규격화 자료에 합산하여 계산하였으며, MTBF 값은 이중화 모듈을 추가하여 Relex 도구를 통해 값을 산출하였다.

전원 이중화가 CMS 무게에 영향을 미치는 Vital Few X 인자인지 확인을 위해 귀무가설은 "전원 이중화에 따른 시스템 무게의 변화는 없다"라고 수립하고, 대립가설은 "전원 이중화에 따른 시스템 무게의 변화는 있다"라고 수립한 후 분석을 진행한다. 우선 수집된 데이터를 기준으로 전원 이중화 기능이 포함된 경우와 포함되지 않은 경우를 구분하여 정규성 검정을 수행한다. Minitab을 활용하여 정규성을 검정한 결과 이중화 모듈 미적용 시 P_Value 값은 0.420, 이중화 모듈 적용 시 P_Value 값은 0.419로 모두 0.05보다 크기 때문에 수집된 데이터는 정규성을 따름을 확인하였다. 다음으로 데이터의 등분산성을 검정한다. 데이터가 정규 분포를 따르기 때문에 등분산성 검정 시 F검정 통계량을 적용하였다. Minitab으로 등분산성을 검정한 결과 F검정 통계량의 P_Value 값이 0.983으로 0.05보다 크므로 등분산성을 갖음을 확인할 수 있었다. 앞서 분석된 결과를 기반으로 수집된 데이터는 정규분포를 따르고 등분산성을 갖기 때문에, 2-Sample t Test를 수행한다. 2-Sample t Test는 서로 영향을 미치지 않는 두 개의 모집단에서 두 개의 모평균이 같은지를 각각의 모집단에서 샘플링한 표본의 평균을 통해 검정하는 방법이다.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 분석 단계에서 무게 인자 2-Sample t Test 수행 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 2-Sample t Test 수행결과 P_Value 값이 0.962로 0.05보다 크기 때문에 귀무가설을 채택하였으며, 전원 이중화로 인한 시스템의 무게차이는 존재하더라도 전체 시스템의 무게에 미치는 영향은 미미함을 확인하였다.

이후, X3 인자의 MTBF 시간 영향성을 확인하는데, 전원 이중화가 CMS MTBF 시간에 영향을 미치는 Vital Few X 인자인지 확인하기 위해 귀무가설은 "전원 이중화에 따른 MTBF 시간의 변화는 없다"라고 수립하고, 대립가설은 "전원 이중화에 따른 MTBF 시간의 변화는 있다"라고 수립한 후 분석을 진행한다. MTBF와 관련하여 수집된 기존 데이터는 전원 이중화 기능이 포함되지 않은 경우의 기준 값을 제공한다. 전원 이중화 기능을 포함하는 경우 Relex 도구를 통해 값을 재산정 하였으며, 두가지 상황을 구분하여 정규성 검정을 수행한다. 수집된 데이터의 정규성을 검정한 결과 이중화 모듈 미적용 시 P_Value 값은 0.184, 이중화 모듈 적용 시 P_Value 값은 0.183으로 모두 0.05보다 크기 때문에 수집된 데이터는 정규성을 따름을 확인하였다.

다음으로 데이터의 등분산성을 검정한다. 데이터가 정규분포를 따르기 때문에 등분산성 검정 시 F검정 통계량을 적용하였으며, 검정 결과 P_Value 값이 0.804이며 0.05보다 크므로 등분산성을 갖음을 알 수 있다. 앞서 분석된 결과를 기반으로 수집된 데이터는 정규분포를 따르고 등분산성을 갖기 때문에, 2-Sample t Test를 수행한다.

도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 분석 단계에서 MTBF 인자 2-Sample t Test 수행 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 2-Sample t Test 수행결과 P_Value 값은 0.03으로 0.05보다 작기 때문에 대립가설을 채택하였다. 즉, 전원 이중화로 인한 MTBF 시간의 변화가 있음을 확인할 수 있었으며 X₃ 인자는 Vital Few X 인자로 선정한다.

상기와 같은 데이터 분석 과정을 통해 하기 <표 6>과 같이 핵심원인변수, 즉, Vital Few X's를 선정할 수 있다.

<표 6>에 따르면, 정량적 검증이 불가한 X₁, X₄ 인자는 사내 전문가 그룹 회의를 통해 Vital Few X로 선정하였으며, 정량적 데이터 분석이 가능한 X₂, X₃ 인자의 경우 Minitab 도구를 활용하여 상관분석, 상관회귀분석, 2-Sample t Test 등을 수행하였다. 이러한 분석 과정을 통해 X2 인자는 CMS 무게, X3 인자는 CMS MTBF 항목에서 각각 Vital Few X인자로 선정하였다.

개선 단계

개선 단계(S207)는 각 인자별 개선전략 수립(S2071), 최적안 선정(S2073) 및 결과 검증(S2075) 순으로 진행된다.

하기 <표 7>은 Vital Few X 항목에 대한 개선 전략 수립 결과의 일 예이다.

X₁ 인자의 경우, 현 설계를 유지하되 알루미늄 재질이나 모노크크 구조 적용으로 구조물 설계를 변경하는 전략을 수립하였다. X₂ 인자의 경우에는 CMS 무게 감소를 위해 장비 수량을 줄일 수 있는 체계구조 설계로 개선 전략을 수립하였으며, X₃ 인자의 경우에는 전원 이중화가 가능한 장비를 선정한 후 전원 이중화 모듈을 탑재하는 방안을 수립하였다. X₄ 인자는 X2 인자와 연계하여 물리 아키텍처 변경으로 장비 수량을 감소하는 개선전략을 수립하였다.

개선 전략이 수립되면 각 Vital Few X에 대한 대안을 도출하고 장애요인 및 각 대안 별 위험평가를 실시한다. 하기 <표 8>은 Vital Few X에 대한 대안 도출 결과의 일 예이다.

X₁ 인자의 경우, 현 설계에서 소재 및 하우징 설계 변경에 대한 내용만 채택한 관계로 별도의 대안은 없으며 X₂, X₃ 및 X₄ 인자에 대해서는 각각 2~3가지의 대안을 수립하였다.

잠재원인 X₂, X₄ 인자는 설계 사항이 상호 연관된 관계로 대안 별 설계를 동시에 진행하였다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 X₂ 및 X₄ 인자에 대한 대안창출 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이며, 수립된 3가지 안을 제시하였다.

다음으로 앞서 선정된 3가지 대안의 대안평가를 수행하였으며, 대안평가 도구로 Must/Want Matrix를 사용하였다. 하기 <표 9>는 X2인자 최적화 대안평가 결과의 일 예이다.

전문가 그룹의 평가를 통해 2안을 최적 대안으로 선정하였다. 2안의 경우, 기존 체계 구성에서 연동단을 제거하는 형태이기 때문에 제거된 연동단의 기능을 다른 구성품에서 수행해야 하며 이에 따라 설계 복잡성이 증가되는 제약사항이 발생할 수 있다. 설계 복잡성 증가에 따른 리스크 제거를 위해 사전 프로토타입 개발 등 일부 기술에 대한 사전 연구가 필요한 반면 무게 및 재료비 감소 측면에서 가장 효율성이 높으므로 향후 다양한 함급에 적용 가능하며 가격 경쟁력을 동시에 확보할 수 있는 측면에서 2안이 선정되었다.

이러한 대안평가 단계 수행결과 각 X 인자 별 최적대안을 하기 <표 10>과 같이 선정하였다.

상기 <표 10>에서 선정된 대안 중 X₃ 인자 도출에 따라 전원 이중화 모듈을 시스템 캐비넷의 통합연동장치 구성품 설계에 반영하였으며, 반영 결과는 도 8a와 같다.

도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 전원공급모듈 이중화 설계 방안의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.

또한, X₄ 인자에서 물리 아키텍처 설계 중 시스템 캐비넷 공간 부족에 따라 다기능 콘솔의 형상 변경을 제시하였으며, 공간 활용 방안을 추가하여 도 8b에서와 같이 2가지 형태로 설계하였다.

도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 다기능 콘솔 타입 설계 방안의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.

이러한 과정에 의한 최적대안을 기준으로 수출형 호위함 전투관리체계 아키텍처를 설계한 결과는 도 9와 같다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 최적대안에 따른 개선 실시의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.

개선실시에 따라 전투관리체계의 MTBF를 Relex Tool을 활용하여 모델링 하였으며, 모델링 결과 316 hr으로 산출되었으며, 그 산출 결과는 도 10과 같다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 방법의 개선 단계에서 Relex를 활용한 개선안 MTBF 산출 결과의 일 예를 나타내기 위한 도면이다.

개선실시 결과를 반영하여 시뮬레이션을 수행한 결과 전투관리체계의 총 무게는 기존 3140kg에서 2600kg으로 기존 구성대비 17.2% 감소되었으며 시그마(σ) 수준은 기존 4.2σ에서 5.07σ 수준으로 향상되었다. MTBF의 경우 270hr에서 316hr으로 17% 증가되었으며 기존 5.26σ에서 5.69σ 수준으로 향상됨을 확인할 수 있었다.

그 결과에 따라 CMS 무게 및 CMS MTBF 시간을 기준으로 산출된 현 시그마 수준은 하기 <표 11>과 같다.

	산출식	산출 결과
CMS 무게	=	5.07
CMS MTBF	=	5.69

관리 단계

관리 단계(S209)는 개선 단계(S207)를 통해 획득된 개선의 성과를 지속적, 안정적으로 유지하기 위한 단계로서, 관리항목 선정(S2091) 및 계획 수립(S2093) 순으로 진행된다.

먼저, 관리항목 식별을 위해 고장유형 및 영향분석 도구인 FMEA(Failure Modes and Effects Analysis)를 사용하였다. FMEA를 통해 개발 프로세스 과정에서 발생할 수 있는 고장 유형의 식별과 고장 유형에 의한 영향을 명확히 하고, 고장 유형과 관련된 위험도를 수치화 하여 개선의 우선순위를 선정하였다. 또한, 각 고장 유형에 대한 위험평가를 수행하여 위험 발생 전에 수행 가능한 조치사항을 식별 및 적용하여 개발 Risk를 최소화하였다. 하기 <표 12>는 FMEA를 활용하여 관리항목을 식별한 결과의 일 예이다.

다음으로 과제의 목표 Y's에 영향을 제공할 수 있는 주요 관리항목과 조치사항을 각 개발 프로세스 단계별로 식별한다. 식별된 결과는 하기 <표 13>과 같은 관리계획서를 통해 문서화한다.

이 관리계획서는 개선된 사항을 지속적으로 유지할 수 있도록 관리 항목과 방법을 표준화한 문서로서, 개발 프로세스 진행과정에 사용될 시스템을 요약하고, 관리 방법에 대해 기술한다. 이를 통해 향후 체계 개발 시 과제 목표 Y's 가 달성가능 할 것으로 기대할 수 있다.

마지막으로 개발 단계 별 설계 반영 요소와 수행부서 및 관련 산출물을 식별하여 문서화를 수행함으로써, 향후 수행 부서에서 개선된 결과가 반영될 수 있도록 하는 것은 물론, 획득된 지식이 보관되고 공유되도록 할 수도 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치를 나타내기 위한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치(10)는 정의부(11), 측정부(13), 분석부(15), 개선부(17) 및 관리부(19)를 포함한다.

정의부(11)는 SWOT 분석을 기반으로 현재의 상황을 분석하여 개발 전략을 도출하고, 상위프로세스 맵(SIPOC)을 통한 업무범위를 정의한다.

이때, 정의부(11)는 개발 전략을 도출하기에 앞서 고객의 반응(V0C)와 사업 이해관계자의 반응(VOB)를 입력 받고, 이를 기반으로 고객의 핵심요구조건(CCR)을 도출함으로써 경영 목표 및 전략과 연계된 주요 품질특성(CTQ)를 수립할 수 있다. 이로써, 정의부(11)는 과제를 선정하여 SWOT 분석을 통해 개발 전략을 도출할 수 있다. 또는, 정의부(11)에 선정된 과제가 직접적으로 입력됨에 따라 SWOT 분석을 통해 개발 전략을 도출할 수도 있다.

측정부(13)는 CMS(Combat Management System)의 무게 및 MTBF(Mean Time Between Failure) 등의 측정 가능한 지표를 선정하고, 그 측정 가능한 지표에 영향을 미치는 잠재원인변수를 발굴 및 우선순위화 한다.

이때, 측정부(13)는 벤치 마킹(Bench Marking) 방법, Cause & Effect(C-E) 다이어그램 및 Functional Deployment Matrix(FDM) 중 어느 하나를 기반으로 측정 가능한 지표에 영향을 미치는 잠재원인변수를 발굴하고, 그 결과를 기능전개매트릭스(FDM)을 활용하여 잠재원인변수를 우선순위화 할 수 있다.

분석부(15)는 측정부(13)에 의한 잠재원인변수의 우선순위 결과를 기반으로 데이터를 수집 및 분석하여 핵심원인변수를 선정한다.

개선부(17)는 분석부(15)에 의해 선정된 핵심원인변수를 기반으로 최적안을 선정하여 결과를 검증한다. 이때, 최적안은 핵심원인변수에 대하여 각 인자별 개선전략을 수립하고, 그에 대한 최적화 과정을 거쳐 선정될 수 있다.

관리부(19)는 획득된 개선의 성과를 지속적, 안정적으로 유지하기 위한 주요 관리항목을 선정하고, 관리항목과 그 조치사항을 각 개발 프로세스 단계별로 식별한다.

앞서 설명한, 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치(10)에 포함된 각 장치들은 머신 러닝을 기반으로 동작할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 린6시그마 방법론의 DMAIC 프로세스를 적용하여 수출형 호위함 전투관리체계 아키텍처를 효율적으로 설계할 수 있으며, 설계 결과, 기본 설계 형상 대비 개선된 수준을 보이는 결과를 도출할 수 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (9)

1. 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치에 있어서,
   기존 함정 전투관리체계 아키텍처에 대한 고객 반응과 사업 이해관계자 반응을 입력받으며, 상기 입력된 고객 반응과 상기 입력된 사업 이해관계자 반응을 기반으로 고객의 핵심요구조건을 도출하고, 상기 도출된 고객의 핵심요구조건을 기반으로 주요 품질특성인 호위함 소형 및 경량화를 수립하는 정의부;
   상기 호위함 소형 및 경량화를 달성하기 위한 측정 가능한 지표인 전투관리체계의 무게 및 MTBF(Mean Time Between Failure)를 선정하며, 기전력화된 전투관리체계 개발 결과를 기반으로 상기 전투관리체계의 무게 및 MTBF에 대한 공정능력을 분석하여 목표를 수립하며, 상기 전투관리체계의 무게 및 MTBF에 영향을 미치는 다수의 잠재원인변수들을 발굴하여 우선순위화하는 측정부;
   상기 잠재원인변수들의 우선순위에 따라 데이터를 수집 및 분석하고, 상기 잠재원인변수들 중에서 복수의 핵심원인변수들을 선정하는 분석부;
   상기 선정된 핵심원인변수들에 대응하는 복수의 개선전략들을 수립하며, 상기 수립된 개선전략들에 대한 최적화 과정을 통해 복수의 최적 개선 전략들을 수립하고, 상기 수립된 최적 개선 전략들을 적용한 상기 전투관리체계의 무게 및 MTBF를 시뮬레이션하여 개선 실시 결과를 검증하는 개선부;
   상기 전투관리체계의 무게 및 MTBF에 영향을 주는 관리 항목을 선정하여 관리 계획을 수립하는 관리부를 포함하며,
   상기 잠재원인변수들은, 상기 전투관리체계를 구성하는 장비의 내부 구조물의 설계에 따른 상기 장비의 무게 및 MTBF의 변화, 상기 장비의 수량에 따른 상기 장비의 무게 및 MTBF의 변화, 상기 장비에 공급하는 전원의 이중화에 따른 연동단의 무게 및 MTBF의 변화, 상기 장비의 물리 아키텍처의 변경에 따른 상기 장비의 무게 및 MTBF의 변화 및 상기 장비의 기능 아키텍처의 변경에 따른 상기 장비의 무게 및 MTBF의 변화를 포함하고,
   상기 핵심원인변수들은, 상기 전투관리체계를 구성하는 상기 장비의 상기 내부 구조물의 설계에 따른 상기 장비의 무게 변화 여부, 상기 장비의 수량에 따른 상기 장비의 무게 변화 여부, 상기 전원의 이중화에 따른 MTBF의 변화 여부, 상기 장비의 물리 아키텍처의 변경에 따른 상기 장비의 무게 및 MTBF의 변화 여부를 포함하는 것을 특징으로 하는 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 고객의 핵심요구조건은, 상기 입력된 고객 반응과 상기 입력된 사업 이해관계자 반응을 SWOT(Strength, Weakness, Opportunity, Threat) 기법으로 분석하여 도출되는 것을 특징으로 하는 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 잠재원인변수들은, 벤치 마킹(Bench Marking) 방법, Cause & Effect(C-E) 다이어그램 및 Functional Deployment Matrix(FDM) 중 어느 하나를 기반으로 발굴되는 것을 특징으로 하는 함정 전투관리체계 아키텍처 설계 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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