KR20140038265A - 고장관리장치 및 이의 고장관리방법 - Google Patents

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김범신
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 고장관리장치 및 이의 고장관리방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고장관리장치는, 대상설비에 대한 고장지수를 결정하는 고장지수 결정부, 상기 대상설비에 대한 비용지수를 결정하는 비용지수 결정부, 설비 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 이를 기반으로, 상기 결정된 고장지수 및 비용지수와, 문진을 통해 파악된 운영현황 및 피해비용에 따라 상기 대상설비의 상태를 준 정량적으로 평가하는 준 정량적 상태 평가부, 상기 평가된 대상설비의 상태에 따라 설비 안전도 평가의 수행 여부를 결정하고, 상기 설비 안정도 평가를 수행하여 상기 대상설비에 대한 설비 안정도를 결정하는 설비 안정도 평가부, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비방법을 결정하는 정비방법 결정부, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비주기를 결정하는 정비주기 결정부를 포함한다.

Description

고장관리장치 및 이의 고장관리방법{FAULT MANAGEMENT APPARATUS AND FAULT MANAGEMENT METHOD OF THE SAME}
본 발명은 고장관리장치 및 이의 고장관리방법에 관한 것이다.
설비의 가동 또는 정지 동안 설비의 운전상태 및 성능을 설계 범위 내로 유지시키고 고장 발생을 감소시키기 위해서는 설비의 고장을 사전에 예측하여 정비를 수행할 필요가 있다. 따라서, 설비의 고장을 사전에 예측하여 정비함으로써 고장 발생을 최소화할 수 있는 고장관리방안이 요구된다.
당해 기술분야에서는, 고장관리장치 및 이의 고장관리방법이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 태양은, 고장관리장치를 제공한다. 상기 고장관리장치는, 대상설비에 대한 고장지수를 결정하는 고장지수 결정부, 상기 대상설비에 대한 비용지수를 결정하는 비용지수 결정부, 설비 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 이를 기반으로, 상기 결정된 고장지수 및 비용지수와, 문진을 통해 파악된 운영현황 및 피해비용에 따라 상기 대상설비의 상태를 준 정량적으로 평가하는 준 정량적 상태 평가부, 상기 평가된 대상설비의 상태에 따라 설비 안전도 평가의 수행 여부를 결정하고, 상기 설비 안정도 평가를 수행하여 상기 대상설비에 대한 설비 안정도를 결정하는 설비 안정도 평가부, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비방법을 결정하는 정비방법 결정부, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비주기를 결정하는 정비주기 결정부를 포함한다.
본 발명의 제2 태양은, 고장관리장치의 고장관리방법를 제공한다. 상기 고장관리장치의 고장관리방법은, 대상설비에 대한 고장지수를 결정하는 과정과, 상기 대상설비에 대한 비용지수를 결정하는 과정과, 설비 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 이를 기반으로, 상기 결정된 고장지수 및 비용지수와, 문진을 통해 파악된 운영현황 및 피해비용에 따라 상기 대상설비의 상태를 준 정량적으로 평가하는 과정과, 상기 평가된 대상설비의 상태에 따라 설비 안전도 평가의 수행 여부를 결정하고, 상기 설비 안정도 평가를 수행하여 상기 대상설비에 대한 설비 안정도를 결정하는 과정과, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비방법을 결정하는 과정과, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비주기를 결정하는 과정을 포함한다.
덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
고장관리장치 및 이의 고장관리방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고장관리장치의 구성을 도시한 블럭도, 및
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고장관리장치의 고장관리방법을 도시한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명은 대상설비의 고장발생여부에 대하여 미리 예측하여 정비함으로써 고장발생을 최소화할 수 있는 고장관리장치 및 이의 고장관리방법에 관한 것이다. 특히, 준 정량적 상태 평가를 통해 설비의 현재 상태를 결정한 후, 이를 기반으로 설비 안정도를 계산하여 설비의 미래상태를 예측하기 위한 고장관리방안에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고장관리장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 고장관리장치는, 고장지수 결정부(100), 비용지수 결정부(102), 준 정량적 상태평가부(104), 설비 안정도 평가부(106), 정비방법 결정부(108), 정비주기 결정부(110)를 포함한다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 고장지수 결정부(100)는, 대상설비에 대하여 고장지수를 결정한다. 상기 고장지수 결정부(100)는 설비 손상도(Df), 검사 유효성(Ef), 검사결과의 심각도(Sf) 및 고장발생도(Gf)를 평가하고, 이들 각각의 인자에 가중치(A, B, C)를 곱하여 더함으로써, 대상설비에 대한 고장지수 F1를 결정한다.
여기서, 상기 설비 손상도(Df) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장지수 결정부(100)는, 운전자료, 즉 운전시간, 기동 및 정지 횟수, 운전온도 및 압력에 대한 정보를 기반으로 설비에 발생하는 손상기구에 대한 손상도를 결정함으로써, 상기 설비 손상도(Df)를 평가할 수 있다. 예를 들어, 플랜트에서 일반적으로 발생되는 크리프 손상도는 총 운전시간을 설계수명으로 나눈 값으로 결정될 수 있으며, 피로 손상도는 총 기동횟수를 설계 기동정지 수명으로 나눈 값으로 결정될 수 있다.
다음으로, 상기 검사 유효성(Ef) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장지수 결정부(100)는, 검사대상 전체설비 수량 대비 비파괴 검사를 수행한 설비의 수량에 따른 검사 유효값을 정의하고, 이를 기반으로 현재 검사 수량에 따른 검사 유효값을 결정함으로써, 상기 검사 유효성(Ef)을 평가할 수 있다.
다음으로, 상기 검사결과의 심각도(Sf) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장지수 결정부(100)는, 비파괴 검사를 통한 설비검사결과를 정상설비, 정비필요설비, 교체설비로 분류하고 이에 따른 심각도를 정의하여, 이를 기반으로 현재 검사 결과에 따른 심각도를 결정함으로써, 상기 검사결과의 심각도(Sf)를 평가할 수 있다.
마지막으로, 상기 고장발생도(Gf) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장지수 결정부(100)는, 고장이력정보, 즉 고장이력 존재여부, 동종설비 고장발생여부, 동일설비 고장발생여부, 고장 재발생 여부에 따른 평가값을 정의하고, 이를 기반으로 현재 고장이력에 따른 평가값을 결정함으로써, 상기 고장발생도(Gf)를 평가할 수 있다.
상기 비용지수 결정부(102)는, 대상설비에 대하여 비용지수를 결정한다. 여기서, 상기 비용지수 결정부(102)는 정비비용(If)과 정비기간(Hf)을 평가하고, 이들 각각의 인자에 가중치(D, E)를 곱하여 더함으로써, 대상설비에 대한 비용지수 C1를 결정한다.
여기서, 상기 정비비용(If) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 비용지수 결정부(102)는, 정비가 요구되는 설비에 필요한 예상소요비용을 분류하고 이에 따른 점수를 정의하여, 이를 기반으로 현재 예상소요비용에 따른 점수를 결정함으로써, 상기 정비비용(If)을 평가할 수 있다.
또한, 상기 정비기간(Hf) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 비용지수 결정부(102)는, 정비가 요구되는 설비에 필요한 예상정비기간을 분류하고 이에 따른 평가값을 정의하여, 이를 기반으로 현재 예상정비기간에 따른 평가값을 결정함으로써, 상기 정비기간(Hf)을 평가할 수 있다.
상기 준 정량적 상태평가부(104)는, 상기 결정된 고장지수(F1) 및 비용지수(C1)와, 설비 담당자의 운영현황 및 피해비용 문진을 기반으로, 상기 대상설비의 현재 상태를 준 정량적으로 평가한다. 즉, 설비 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 이를 기반으로, 상기 결정된 고장지수 및 비용지수와, 문진을 통해 파악된 운영정보(즉, 운영현황 및 피해비용)에 따라 상기 대상설비의 현재 상태를 준 정량적으로 평가한다.
이를 위해, 먼저 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 설비 담당자에게 운영현황 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 운영현황 문진값(PFn)의 합(Qf)을 결정한다. 이후 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 상기 결정된 운영현황 문진값의 합(Qf)과 고장지수(F1)를 더하여 고장확률지수 Fp를 결정한다. 상세히 설명하면, 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 상기 결정된 운영현황 문진값의 합(Qf)과 고장지수(F1)를 각각의 인자에서 산출되는 최고치(즉, Qfmax, F1max)로 나누어 일반화시킨 후, 일반화된 각각의 인자에 가중치(F, G)를 곱하여 더하고, 이를 각 인자에 적용된 가중치(F, G)의 합으로 나눔으로써, 고장확률지수 Fp를 결정한다.
다음으로, 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 설비 담당자에게 피해비용 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 피해비용 문진값(CFn)의 합(Qc)을 결정한다. 이후 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 상기 결정된 피해비용 문진값의 합(Qc)과 비용지수(C1)를 더하여 비용발생지수 Cp를 결정한다. 상세히 설명하면, 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 상기 결정된 피해비용 문진값의 합(Qc)과 비용지수(C1)를 각각의 인자에서 산출되는 최고치(즉, Qcmax, C1max)로 나누어 일반화시킨 후, 일반화된 각각의 인자에 가중치(H, I)를 곱하여 더하고, 이를 각 인자에 적용된 가중치(H, I)의 합으로 나눔으로써, 비용발생지수 Cp를 결정한다.
이후 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 상기 결정된 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp를 곱하고, 이를 기반으로 대상설비의 현재 상태를 준 정량적으로 평가한다. 즉, 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 고장확률지수와 비용발생지수의 곱에 따른 설비의 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 다수의 등급 중 상기 결정된 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp의 곱에 대응하는 등급으로 설비상태를 결정함으로써, 준 정량적으로 대상설비의 현재상태를 평가한다. 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 평가 결과에 대응하는 조치사항에 따라 정비를 수행할 수 있으며, 이를 통해 사전에 고장을 예방할 수 있다. 또한, 상기 준 정량적 상태평가부(104)는 상기 결정된 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp를 각각 그래프의 Y축, X축에 표시하여, 각 설비의 위험도 상태를 쉽게 알아볼 수 있도록 시각화할 수 있다.
상기 설비 안정도 평가부(106)는, 상기 평가된 대상설비의 상태에 따라 설비 안전도 평가의 수행 여부를 결정하고, 상기 준 정량적 상태평가에서 중간등급 이상의 등급(즉, 중간등급, 위험등급, 매우위험등급)의 고장 위험도를 가진 설비에 대하여 정량적인 설비 안전도 평가를 통해 설비 안정도(S)를 결정하여 위험도를 재검토한다. 상기 설비 안정도(S)는 고장이 발생하지 않을 확률을 나타내는 지표로서, 고장이력정보를 기반으로 결정된 설비별 년간 고장률(Tf)에, 상기 결정된 고장특성 즉, 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp를 반영하여 결정된다. 즉, 상기 설비 안정도 평가부(106)는, 설비별 년간 고장률(Tf)에 준 정량적인 상태평가 값(즉, Fp·Cp)을 곱하고, 이를 1에서 뺌으로써 설비의 안전도 S를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp는 다양한 설비로부터 수집된 고장이력정보를 기반으로 결정된 설비별 년간 고장률(Tf)에, 현재 설비상황과 운전조건을 반영하는 가중치의 역할을 한다.
상기 정비방법 결정부(108)는, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비방법을 결정한다. 즉, 상기 정비방법 결정부(108)는 설비 안정도에 따른 설비의 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 다수의 등급 중 상기 결정된 설비 안정도에 대응하는 등급으로 설비상태를 결정하며, 상기 결정된 설비상태에 대응하는 정비방법을 결정할 수 있다.
상기 정비주기 결정부(110)는, 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비주기를 결정한다. 즉, 상기 정비주기 결정부(110)는 상기 결정된 설비 안전도(S)를 기반으로 설비의 누적고장확률 P를 결정하고, 상기 결정된 누적고장확률 P를 이용하여 차기 정비주기 t를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 정비주기 결정부(110)는 누적고장확률이 50%인 지점의 시간을 차기 정비주기 t로 결정할 수 있다.
한편, 상기 설비 안정도 평가부(106)는, 상기 준 정량적 상태평가에서 중간등급 아래의 등급(즉, 안전등급, 매우안전등급)의 고장 위험도를 가진 설비에 대해서는 위험도를 재검토하지 않으며, 즉 설비 안전도 평가를 수행하여 설비 안정도(S)를 결정하지 않으며, 상기 정비방법 결정부(108) 및 정비주기 결정부(110)는 상기 준 정량적 상태평가부(104)에 의해 준 정량적 상태 평가 단계에서 결정된 조치사항에 따라 정비를 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고장관리장치의 고장관리방법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 고장관리장치는 201단계에서 대상설비에 대하여 고장지수를 결정한다. 여기서, 상기 고장관리장치는 설비 손상도(Df), 검사 유효성(Ef), 검사결과의 심각도(Sf) 및 고장발생도(Gf)를 평가하고, 하기 <수학식 1>과 같이, 이들 각각의 인자에 가중치(A, B, C)를 곱하여 더함으로써, 대상설비에 대한 고장지수 F1를 결정한다.
Figure pat00001
여기서, 상기 설비 손상도(Df) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장관리장치는, 운전자료, 즉 운전시간, 기동 및 정지 횟수, 운전온도 및 압력에 대한 정보를 기반으로 설비에 발생하는 손상기구에 대한 손상도를 결정함으로써, 상기 설비 손상도(Df)를 평가할 수 있다. 예를 들어, 플랜트에서 일반적으로 발생되는 크리프 손상도는 총 운전시간을 설계수명으로 나눈 값으로 결정될 수 있으며, 피로 손상도는 총 기동횟수를 설계 기동정지 수명으로 나눈 값으로 결정될 수 있다.
다음으로, 상기 검사 유효성(Ef) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장관리장치는, 하기 <표 1>과 같이, 검사대상 전체설비 수량 대비 비파괴 검사를 수행한 설비의 수량에 따른 검사 유효값을 정의하고, 이를 기반으로 현재 검사 수량에 따른 검사 유효값을 결정함으로써, 상기 검사 유효성(Ef)을 평가할 수 있다.
검사 수량 (%) 검사 유효값
30% 미만 검사 0.1
30%∼50% 검사 0.5
50% 이상 검사 1
다음으로, 상기 검사결과의 심각도(Sf) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장관리장치는, 하기 <표 2>와 같이, 비파괴 검사를 통한 설비검사결과를 정상설비, 정비필요설비, 교체설비로 분류하고 이에 따른 심각도를 정의하여, 이를 기반으로 현재 검사 결과에 따른 심각도를 결정함으로써, 상기 검사결과의 심각도(Sf)를 평가할 수 있다.
검사 결과 심각도
정상설비 0.1
정비필요설비 0.6
교체설비 1
마지막으로, 상기 고장발생도(Gf) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장관리장치는, 하기 <표 3>과 같이, 고장이력정보, 즉 고장이력 존재여부, 동종설비 고장발생여부, 동일설비 고장발생여부, 고장 재발생 여부에 따른 평가값을 정의하고, 이를 기반으로 현재 고장이력에 따른 평가값을 결정함으로써, 상기 고장발생도(Gf)를 평가할 수 있다.
고장이력 평 가 값
고장이력 없음 0.1
동종설비 고장발생
(생산회사, 모델이 상이한 설비)		 0.5
동일설비 고장발생
(생산회사 및 모델이 동일한 설비)		 0.8
고장 재발생 1
이후, 상기 고장관리장치는 203단계에서 대상설비에 대하여 비용지수를 결정한다. 여기서, 상기 고장관리장치는 정비비용(If)과 정비기간(Hf)을 평가하고, 하기 <수학식 2>와 같이, 이들 각각의 인자에 가중치(D, E)를 곱하여 더함으로써, 대상설비에 대한 비용지수 C1를 결정한다.
Figure pat00002
여기서, 상기 정비비용(If) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장관리장치는, 하기 <표 4>와 같이, 정비가 요구되는 설비에 필요한 예상소요비용을 분류하고 이에 따른 점수를 정의하여, 이를 기반으로 현재 예상소요비용에 따른 점수를 결정함으로써, 상기 정비비용(If)을 평가할 수 있다.
예상소요비용 점수
10억이상 1
1억∼10억 0.8
3,000만원∼1억 0.6
1,000만원∼3,000만원 0.4
1,000만원 이하 0.2
또한, 상기 정비기간(Hf) 평가 방법에 대해 살펴보면, 상기 고장관리장치는, 하기 <표 5>와 같이, 정비가 요구되는 설비에 필요한 예상정비기간을 분류하고 이에 따른 평가값을 정의하여, 이를 기반으로 현재 예상정비기간에 따른 평가값을 결정함으로써, 상기 정비기간(Hf)을 평가할 수 있다.
예상정비기간 평 가 값
3개월 이상 1
3개월 이내 0.8
1개월 이내 0.6
1주 이내 0.4
3일 이내 0.2
이후, 상기 고장관리장치는 205단계에서 상기 결정된 고장지수(F1) 및 비용지수(C1)와, 설비 담당자의 운영현황 및 피해비용 문진을 기반으로, 상기 대상설비의 현재 상태를 준 정량적으로 평가한다. 즉, 설비 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 이를 기반으로, 상기 결정된 고장지수 및 비용지수와, 문진을 통해 파악된 운영현황 및 피해비용에 따라 상기 대상설비의 현재 상태를 준 정량적으로 평가한다.
이를 위해, 먼저 상기 고장관리장치는 설비 담당자에게 운영현황 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 운영현황 문진값(PFn)의 합(Qf)을 결정한다. 상기 운영현황 문진은 예를 들어, 하기 <표 6>과 같이 총 5개의 문진으로 구성되며, 문진들 간의 상대적 중요도를 나타내기 위해 각 문진에 가중치가 부여된다. n번째 문진에서 얻어진 값 PFn는
Figure pat00003
으로 결정되고, 여기서 W는 가중치를 나타내며, V는 문진에 대한 답변이 갖는 값을 나타낸다. 상기 운영현황 문진값의 합 Qf는 하기 <수학식 3>과 같이 결정된다.
Figure pat00004
구분 문진내용 평가인자
1
 파손이 발생할 가능성

 없다 1
중간이다 2
높다 10
2


 검사방법이 적절하다


 매우적합 1
적합 2
보통 5
부적절 9
3

 기동 및 정지를 자주한다

 아니다 1
보통이다 3
자주한다 6
4

 운전상태가 안전하다

 매우 안정 1
간혹 불안정 3
잦은 불안정 6
5


 권고기준에 따라 운전한다


 권고기준보다 낮게 운전 1
권고기준으로 운전 3
설계한계에 근접 운전 5
설계한계 초과 운전 6
상기 고장관리장치는 상기 결정된 운영현황 문진값의 합(Qf)과 고장지수(F1)를 더하여 고장확률지수 Fp를 결정한다. 상세히 설명하면, 상기 고장관리장치는 상기 결정된 운영현황 문진값의 합(Qf)과 고장지수(F1)를 각각의 인자에서 산출되는 최고치(즉, Qfmax, F1max)로 나누어 일반화시킨 후, 하기 <수학식 4>와 같이, 일반화된 각각의 인자에 가중치(F, G)를 곱하여 더하고, 이를 각 인자에 적용된 가중치(F, G)의 합으로 나눔으로써, 고장확률지수 Fp를 결정한다.
Figure pat00005
여기서, Fg1과 Qf1은 각각
Figure pat00006
,
Figure pat00007
를 나타낸다.
다음으로, 상기 고장관리장치는 설비 담당자에게 피해비용 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 피해비용 문진값(CFn)의 합(Qc)을 결정한다. 상기 피해비용 문진은 예를 들어, 하기 <표 7>과 같이 총 3개의 문진으로 구성되며, 문진들 간의 상대적 중요도를 나타내기 위해 각 문진에 가중치가 부여된다. n번째 문진에서 얻어진 값 CFn는
Figure pat00008
으로 결정되고, 여기서 W는 가중치를 나타내며, V는 문진에 대한 답변이 갖는 값을 나타낸다. 상기 피해비용 문진값의 합 Qc는 하기 <수학식 5>와 같이 결정된다.
Figure pat00009
구분 문진내용 평가인자
1

 고장을 복구하는 정비비용 낮은 복구비용 1
중간 복구비용 2
높은 복구비용 3
2

 2차 피해규모
 없음 1
중요설비 영향 없음 2
중요설비 영향 있음 3
3

 인명/환경 영향

 없음 1
인명 또는 환경피해 발생 2
인명과 환경피해 발생 3
상기 고장관리장치는 상기 결정된 피해비용 문진값의 합(Qc)과 비용지수(C1)를 더하여 비용발생지수 Cp를 결정한다. 상세히 설명하면, 상기 고장관리장치는 상기 결정된 피해비용 문진값의 합(Qc)과 비용지수(C1)를 각각의 인자에서 산출되는 최고치(즉, Qcmax, C1max)로 나누어 일반화시킨 후, 하기 <수학식 6>과 같이, 일반화된 각각의 인자에 가중치(H, I)를 곱하여 더하고, 이를 각 인자에 적용된 가중치(H, I)의 합으로 나눔으로써, 비용발생지수 Cp를 결정한다.
Figure pat00010
여기서, Cg1과 Qc1은 각각
Figure pat00011
,
Figure pat00012
를 나타낸다.
상기 고장관리장치는 상기 결정된 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp를 곱하고, 이를 기반으로 설비의 상태를 평가한다. 또한, 상기 고장관리장치는 이에 대응하는 조치사항에 따라 정비를 수행할 수 있으며, 이를 통해 사전에 고장을 예방할 수 있다. 하기 <표 8>은, 고장확률지수와 비용발생지수의 곱에 따른 설비의 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나눈 것으로서, 상기 고장관리장치는 하기 <표 8>에서 다수의 등급 중 상기 결정된 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp의 곱에 대응하는 등급으로 설비상태를 결정함으로써, 준 정량적으로 대상설비의 현재상태를 평가할 수 있다.
Fp·Cp 설비상태 조치사항
1 ∼ 0.64 매우 위험 즉시 검사를 수행하여 이상부위 정비
0.36 ∼ 0.63 위험 검사주기 단축 및 감시장치 설치로 중점감시
0.16 ∼ 0.35 중간 예방점검활동 강화
0.04∼ 0.15 안전 현행 관리방법 유지
0 ∼ 0.03 매우 안전 조치사항 없음
상기 고장관리장치는 상기 결정된 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp를 각각 그래프의 Y축, X축에 표시하여, 각 설비의 위험도 상태를 쉽게 알아볼 수 있도록 시각화할 수 있다.
이후, 상기 고장관리장치는 207단계에서 상기 평가된 대상설비의 상태에 따라 설비 안전도 평가의 수행 여부를 결정하고, 상기 준 정량적 상태평가에서 중간등급 이상의 등급(즉, 중간등급, 위험등급, 매우위험등급)의 고장 위험도를 가진 설비에 대하여 정량적인 설비 안전도 평가를 통해 설비 안정도(S)를 결정하여 위험도를 재검토한다. 상기 설비 안정도(S)는 고장이 발생하지 않을 확률을 나타내는 지표로서, 고장이력정보를 기반으로 결정된 설비별 년간 고장률(Tf)에, 상기 결정된 고장특성 즉, 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp를 반영하여 결정된다. 즉, 상기 고장관리장치는, 하기 <수학식 7>과 같이, 설비별 년간 고장률(Tf)에 준 정량적인 상태평가 값(즉, Fp·Cp)을 곱하고, 이를 1에서 뺌으로써 설비의 안전도 S를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 고장확률지수 Fp와 비용발생지수 Cp는 다양한 설비로부터 수집된 고장이력정보를 기반으로 결정된 설비별 년간 고장률(Tf)에, 현재 설비상황과 운전조건을 반영하는 가중치의 역할을 한다.
Figure pat00013
이후, 상기 고장관리장치는 209단계에서 상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비방법 및 정비주기를 결정한다. 하기 <표 9>는, 설비 안정도에 따른 설비의 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나눈 것으로서, 설비 안전도별 파손가능성과 정비방법을 정의하고 있다. 상기 고장관리장치는 하기 <표 9>에서 다수의 등급 중 상기 결정된 설비 안정도에 대응하는 등급으로 설비상태를 결정하고, 이에 대응하는 정비방법을 결정할 수 있다.
설비 안전도 설비상태 파손 가능성 정비방법
> 10-2 매우 안전 파손발생 가능성이 거의 없음 차기 정비로 주기연장
10-3∼10-2 안전 수명기간 동안 1회의 파손발생능성 있음 분해정비 주기유지
10-4∼10-3 중간 수명기간 동안 다수의 파손발생능성 있음 예방정비활동 강화
10-5∼10-4 위험 수명기간 동안 파손이 자주 발생될 수 있음 분해정비 주기단축
< 10-5 파손 예상 매년 파손이 발생될 가능성 있음 운전정지 및 분해정비
또한, 상기 고장관리장치는 상기 결정된 설비 안전도(S)를 기반으로, 하기 <수학식 8>과 같이, 설비의 누적고장확률 P를 결정하고, 하기 <수학식 9>와 같이, 상기 결정된 누적고장확률 P를 이용하여 차기 정비주기 t를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 고장관리장치는 누적고장확률이 50%인 지점의 시간을 차기 정비주기 t로 결정할 수 있다.
Figure pat00014
Figure pat00015
한편, 상기 고장관리장치는 상기 준 정량적 상태평가에서 중간등급 아래의 등급(즉, 안전등급, 매우안전등급)의 고장 위험도를 가진 설비에 대해서는 위험도를 재검토하지 않으며, 즉 설비 안전도 평가를 수행하여 설비 안정도(S)를 결정하지 않으며, 상기 205단계의 준 정량적 상태 평가 단계에서 결정된 조치사항에 따라 정비를 수행한다.
이후, 상기 고장관리장치는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 운전데이터를 기반으로 다양한 정보를 지표화한 고장지수 및 비용지수, 그리고 이를 보완하는 문진에 의한 설비 담당자의 운영정보를 함께 고려하여 준 정량적으로 설비의 현재 상태를 평가한 후, 준 정량적 평가에서 고장 발생 위험성이 높은 설비로 판정받은 설비에 대해서는 다시 안전도 평가를 통해 미래 상태를 예측하고 이에 적합한 정비방법 및 정비주기를 제공하기 위한 고장관리방안을 제공한다.
이와 같은 두 번의 평가 수행을 통해 본 발명은 적은 비용 및 기간으로 평가의 정확도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 위험도가 높은 설비만을 대상으로 미래의 설비 안전도를 예측하여 정비에 반영함으로써 효율적으로 최적의 정비 시점을 결정할 수 있는 이점이 있다. 또한, 평가 결과를 X-Y 그래프에 표기함으로써, 정량적 평가와 같이 설비의 상태를 정확한 수치로 나타낼 수 있으며, 준 정량적 설비 상태 평가 시, 운전데이터를 기반으로 한 객관적 정보와, 설비 담당자가 장기간 설비 관리를 통해 습득한 주관적 정보를 반영함으로써, 좀 더 합리적으로 설비의 현재 상태를 평가할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 고장지수 결정부
102: 비용지수 결정부
104: 준 정량적 상태평가부
106: 설비 안정도 평가부
108: 정비방법 결정부
110: 정비주기 결정부

Claims (12)

  1. 대상설비에 대한 고장지수를 결정하는 고장지수 결정부,
    상기 대상설비에 대한 비용지수를 결정하는 비용지수 결정부,
    설비 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 이를 기반으로, 상기 결정된 고장지수 및 비용지수와, 문진을 통해 파악된 운영현황 및 피해비용에 따라 상기 대상설비의 상태를 준 정량적으로 평가하는 준 정량적 상태 평가부,
    상기 평가된 대상설비의 상태에 따라 설비 안전도 평가의 수행 여부를 결정하고, 상기 설비 안정도 평가를 수행하여 상기 대상설비에 대한 설비 안정도를 결정하는 설비 안정도 평가부,
    상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비방법을 결정하는 정비방법 결정부,
    상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비주기를 결정하는 정비주기 결정부를 포함하는 고장관리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고장지수 결정부는,
    운전시간, 기동 및 정지 횟수, 운전온도 및 압력에 대한 정보 중 적어도 하나를 기반으로 설비 손상도를 평가하고,
    검사대상 전체설비 수량 대비 비파괴 검사를 수행한 설비의 수량에 따른 검사 유효값을 기반으로 검사 유효성을 평가하고,
    검사결과를 정상설비, 정비필요설비, 교체설비로 분류하고, 이에 따른 심각도를 기반으로 검사결과의 심각도를 평가하고,
    고장이력 존재여부, 동종설비 고장발생여부, 동일설비 고장발생여부, 고장 재발생 여부에 따른 평가값을 기반으로 고장발생도를 평가하고,
    상기 설비 손상도, 검사 유효성, 검사결과의 심각도 및 고장발생도 중 적어도 하나를 기반으로 상기 대상설비에 대한 고장지수를 결정하는 것을 특징으로 하는 고장관리장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비용지수 결정부는,
    정비가 요구되는 설비에 필요한 예상소요비용에 따른 점수를 기반으로, 정비비용을 평가하고,
    정비가 요구되는 설비에 필요한 예상정비기간에 따른 평가값을 기반으로, 정비기간을 평가하고,
    상기 정비비용과 정비기간 중 적어도 하나를 기반으로 상기 대상설비에 대한 비용지수를 결정하는 것을 특징으로 하는 고장관리장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 준 정량적 상태 평가부는,
    설비 담당자에게 운영현황 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 운영현황 문진값의 합을 결정하며,
    상기 결정된 운영현황 문진값의 합과 고장지수를 기반으로 고장확률지수를 결정하고,
    설비 담당자에게 피해비용 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 피해비용 문진값의 합을 결정하고,
    상기 결정된 피해비용 문진값의 합과 비용지수를 기반으로 비용발생지수를 결정하고,
    상기 결정된 고장확률지수와 비용발생지수를 곱하고, 이를 기반으로 상기 대상설비의 상태를 준 정량적으로 평가하는 것을 특징으로 하는 고장관리장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 설비 안정도 평가부는,
    고장이력정보를 기반으로 결정된 설비별 년간 고장률과 상기 결정된 고장확률지수와 비용발생지수의 곱을 기반으로 상기 설비 안전도를 결정하는 것을 특징으로 하는 고장관리장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 정비주기 결정부는,
    상기 결정된 설비 안전도를 기반으로 설비의 누적고장확률를 결정하고,
    상기 결정된 누적고장확률를 이용하여 차기 정비주기를 결정하는 것을 특징으로 하는 고장관리장치.
  7. 대상설비에 대한 고장지수를 결정하는 과정과,
    상기 대상설비에 대한 비용지수를 결정하는 과정과,
    설비 상태를 기 설정된 다수의 등급으로 나누고, 이를 기반으로, 상기 결정된 고장지수 및 비용지수와, 문진을 통해 파악된 운영현황 및 피해비용에 따라 상기 대상설비의 상태를 준 정량적으로 평가하는 과정과,
    상기 평가된 대상설비의 상태에 따라 설비 안전도 평가의 수행 여부를 결정하고, 상기 설비 안정도 평가를 수행하여 상기 대상설비에 대한 설비 안정도를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비방법을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 설비 안정도에 따라 정비주기를 결정하는 과정을 포함하는 고장관리장치의 고장관리방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고장지수 결정 과정은,
    운전시간, 기동 및 정지 횟수, 운전온도 및 압력에 대한 정보 중 적어도 하나를 기반으로 설비 손상도를 평가하는 과정과,
    검사대상 전체설비 수량 대비 비파괴 검사를 수행한 설비의 수량에 따른 검사 유효값을 기반으로 검사 유효성을 평가하는 과정과,
    검사결과를 정상설비, 정비필요설비, 교체설비로 분류하고, 이에 따른 심각도를 기반으로 검사결과의 심각도를 평가하는 과정과,
    고장이력 존재여부, 동종설비 고장발생여부, 동일설비 고장발생여부, 고장 재발생 여부에 따른 평가값을 기반으로 고장발생도를 평가하는 과정을 포함하며,
    여기서, 상기 고장지수는, 상기 설비 손상도, 검사 유효성, 검사결과의 심각도 및 고장발생도 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 고장관리장치의 고장관리방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 비용지수 결정 과정은,
    정비가 요구되는 설비에 필요한 예상소요비용에 따른 점수를 기반으로, 정비비용을 평가하는 과정과,
    정비가 요구되는 설비에 필요한 예상정비기간에 따른 평가값을 기반으로, 정비기간을 평가하는 과정을 포함하며,
    여기서, 상기 비용지수는, 상기 정비비용과 정비기간 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 고장관리장치의 고장관리방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 준 정량적 상태 평가 과정은,
    설비 담당자에게 운영현황 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 운영현황 문진값의 합을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 운영현황 문진값의 합과 고장지수를 기반으로 고장확률지수를 결정하는 과정과,
    설비 담당자에게 피해비용 문진을 수행하고, 각 문진에 가중치를 부여하여 피해비용 문진값의 합을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 피해비용 문진값의 합과 비용지수를 기반으로 비용발생지수를 결정하는 과정을 포함하며,
    여기서, 상기 대상설비의 상태는, 상기 결정된 고장확률지수와 비용발생지수의 곱을 기반으로 준 정량적으로 평가되는 것을 특징으로 하는 고장관리장치의 고장관리방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 설비 안전도는, 고장이력정보를 기반으로 결정된 설비별 년간 고장률과 상기 결정된 고장확률지수와 비용발생지수의 곱을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 고장관리방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 정비주기 결정 과정은,
    상기 결정된 설비 안전도를 기반으로 설비의 누적고장확률를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 누적고장확률를 이용하여 차기 정비주기를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고장관리장치의 고장관리방법.
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