2024년 1학기 방송통신대 중간과제물 신뢰성공학)여러 가지 업무 중 신뢰성인증 또는 신뢰성평가를 하는 연구원을 검색하여, 해당 부서에서는 어떤 일을 하고 있는지 조사 수명분포 불신뢰도 신뢰도 고장률 병렬계 리던던트 대기 리던던트 시스템 등

소개글

2024년 1학기 방송통신대 중간과제물 신뢰성공학)여러 가지 업무 중 신뢰성인증 또는 신뢰성평가를 하는 연구원을 검색하여, 해당 부서에서는 어떤 일을 하고 있는지 조사 수명분포 불신뢰도 신뢰도 고장률 병렬계 리던던트 대기 리던던트 시스템 등에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 여러 가지 업무 중 신뢰성인증 또는 신뢰성평가를 하는 연구원(예를 들어, 한국자동차연구원)을 검색하여, 해당 부서에서는 어떤 일을 하고 있는지 조사하라. (10점)

1) 개요(한국기계연구원 신뢰성평가연구실)
2) 연혁
①기반구축단계(2000~2005) ②보급 및 기술확산단계(2005~2011) ③도약단계(2011~ )
3) 주요 업무

2. 어느 아이템 40개에 대한 수명시험 결과 다음과 같은 데이터를 얻었다. 히스토그램을 이용하여 수명분포 를 추정하고, 불신뢰도 , 신뢰도 , 고장률 를 도시하라.(5점)

3. 병렬계, 리던던트 시스템, 대기 리던던트 시스템의 현실적인 예를 들어라. (5점)

4. 특정 베어링의 수명을 조사하기 위하여 n=18개의 베어링을 가지고 시험을 시작하여 모두 고장 날 때까지 시험이 계속되었다. 고장시간에 대한 관측값은 다음과 같다.

(1) 의 그래프를 그려라. (5점)
(2) 의 점추정값과 95% 신뢰구간은? (5점)

5. 참고문헌

본문내용

7
0
time <- c(0.5,1.5,2.5,3.5,4.5,5.5)
Ft <- c(0,0,0,1/40,17/40,40/40)
Rt <- c(1,1,1,39/40,23/40,0)
ht <- c(0,0,0,1/40,16/39,23/23)
par(mfrow=c(2,2))
plot(time, Ft, type = \"b\", col=\"green\", pch=8, panel.first = grid(7, 7))
plot(time, Rt, type = \"b\", col=\"blue\", pch=15, panel.first = grid(7, 7))
plot(time, ht, type = \"b\", col=\"red\", pch=17, panel.first = grid(7, 7))
3. 병렬계, 리던던트 시스템, 대기 리던던트 시스템의 현실적인 예를 들어라. (5점)
①병렬계
병렬계(parallel system)는 시스템의 구성품이 모두 고장날 때 시스템이 드디어 고장 난다. 즉, 병렬계 시스템은 여러 개의 구성요소가 병렬적으로 작동하는 구조를 가진 시스템으로, 일부 구성요소가 고장이 나더라도 다른 구성요소들이 여전히 작동하여 전체 시스템이 계속해서 작동할 수 있도록 하는 구조이다. 병렬로 연결하면 시스템 신뢰도는 구성품의 신뢰도보다 더 높아진다. 그러나 이는 시스템에 여분을 확보하는 것이므로 무게나 부피 등이 많이 나가 비경제적일 수 있다. 따라서 경제성뿐 아니라 신뢰도까지 높이려면 시스템 내 구성품의 신뢰도 자체를 높여야 한다.
일상에서 쉽게 관찰할 수 있는 병렬계 시스템의 예로는 전기 공급망이 있다. 전기 공급망은 여러 개의 발전소, 수송선로, 분배선로 등 여러 구성요소들이 병렬적으로 작동하여 전기를 제공한다. 따라서 일부 발전소나 수송선로, 분배선로 등에서 고장이 나더라도 다른 구성요소들이 여전히 작동하며 전기를 제공할 수 있도록 보장한다. 그러나 모든 발전소, 수송선로, 분배선로 등이 고장이 나면 전기 공급망은 마침내 작동하지 않게 된다. 따라서, 전기 공급망은 병렬계 시스템의 현실적인 예시 중 하나라고 할 수 있다.
②m/n 리던던트 시스템
m/n(m out of n, 1≤m≤n) 리던던트 시스템은 n개의 구성품 중 적어도 m개가 작동하면 시스템이 작동하는 것이다. 단일 구성품보다 리던던트 시스템으로 하면 신뢰도는 높아지지만 동일 기능을 가진 요소를 복수 개 사용하게 되므로 비용, 중량, 용적 등이 증가한다. 따라서 시스템 신뢰도 향상을 위해서는 리던던트 시스템으로 할 것인지, 시스템 내 구성품의 신뢰도를 향상시킬 것인지는 Q(quality, 질), C(cost, 비용), D(delivery, 납기), S(safety, 안정성) 면에서 종합적으로 판단해야 한다.
n개의 겹줄로 움직이는 승강기에서 최대부하를 견디는 데 적어도 m개의 겹줄이 필요한 경우가 예가 된다. 자동차의 제동 시스템은 브레이크 패드, 브레이크 디스크, 브레이크 플루이드, 브레이크 캘리퍼 등 여러 부품으로 이루어져 있다. 이때, 일부 부품이 고장이 나더라도 충분한 수의 부품이 올바르게 동작하면 전체 시스템은 여전히 정상적으로 작동하므로, 자동차의 브레이크 제동 시스템은 m/n 리던던트 시스템의 예가 될 수 있다.
또한 대부분의 대형 항공기는 두 개 이상의 엔진을 가지고 있는데, 두 개 이상의 엔진 중 적어도 하나 이상이 작동해야 항공기가 안전하게 비행 가능하므로 m/n 리던던트 시스템의 예라고 할 수 있다.
③대기 리던던트 시스템
대기 리던던트 시스템[standby redundant system 또는 passive parallel system(수동 병렬계)]은 하나의 구성품(주부품)만 사용상태에 두고 나머지는 필요할 때까지 대기상태로 두는 시스템이다. 따라서 대기 리던던트 시스템의 수명은 주부품 1개만 있는 시스템의 수명보다 더 길다. 일상에서 쉽게 관찰할 수 있는 대기 리던던트 시스템의 예로는 가정용 발전기가 있다. 가정용 발전기는 일상 생활에서 정전이 발생했을 때 사용되는데, 이때 대기 리던던트 시스템으로 작동한다. 발전기는 일반적으로 전원 공급이 원활하지 않은 상황에서만 사용되므로, 그 외의 경우에는 대기 상태로 남겨둔다. 그리고 전기가 필요한 상황에서 발전기를 즉시 사용할 수 있다. 따라서, 가정용 발전기는 대기 리던던트 시스템의 예시 중 하나로 볼 수 있다.
4. 특정 베어링의 수명을 조사하기 위하여 =18개의 베어링을 가지고 시험을 시작하여 모두 고장 날 때까지 시험이 계속되었다. 고장시간에 대한 관측값은 다음과 같다.
17.88 28.92 33.00 41.52 42.12 45.60 48.48 51.84 51.96
54.12 55.56 67.80 68.64 71.23 78.88 84.12 93.12 98.64
(1) 의 그래프를 그려라. (5점)
failure_times <- c(17.88, 28.92, 33.00, 41.52, 42.12, 45.60, 48.48, 51.84, 51.96,
54.12, 55.56, 67.80, 68.64, 71.23, 78.88, 84.12, 93.12, 98.64)
# 고장시간 오름차순 정렬
t <- sort(failure_times)
d = rep(1, 18) # 중도중단 시간이 없는 완전데이터이므로 모두 1로 함.
rel.data = data.frame(t, d)
library(survival)
rel <- survfit(Surv(t, d) ~ 1, type=\"kaplan-meier\", conf.type=\"plain\", data=rel.data)
summary(rel)
plot(rel, xlab=\"time\", ylab=\"reliability\")
(2) 의 점추정값과 95% 신뢰구간은? (5점)
신뢰도에 대한 구간추정은 교재 p72의 식 (4-4)를 활용하면 된다.
따라서 95% 신뢰구간은 (0.6111±1.96×0.1149)
이 결과는 (1)에서 R코드로 구한 48.5와 51.8의 신뢰구간 사이에 있는 값임을 알 수 있다.
5. 참고문헌
백재욱·박정원(2023), 신뢰성공학, 한국방송통신대학교출판문화원.
한국기계연구원 https://www.kimm.re.kr/

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