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21 세기 유망핵심부품 기술 세미나. 信賴性기술 동향 및 部品  素材 信賴性向上事業 推進現況. 2001. 9. . 이화석 , 윤종구 , 이두면 , 신성호 산업자원부 기술표준원. 목 차. ◈ 신뢰성의 정의 및 도입필요성  국내외 현황 ◈ 신뢰성향상 인증사업을 위한 제도 구축 ◈ 신뢰성향상사업  신뢰성평가장비구축 , 신뢰성평가기준 제정 및 신뢰성인력 양성  2000 년도 시범사업 추진결과 및 2001 년도 사업추진 방향 ◈ 신뢰성인증

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  1. 21세기 유망핵심부품 기술 세미나 信賴性기술 동향 및 部品素材 信賴性向上事業 推進現況 2001. 9. 이화석, 윤종구, 이두면, 신성호 산업자원부 기술표준원

  2. 목 차 ◈신뢰성의 정의 및 도입필요성  국내외 현황 ◈ 신뢰성향상인증사업을 위한 제도 구축 ◈ 신뢰성향상사업  신뢰성평가장비구축, 신뢰성평가기준 제정 및 신뢰성인력 양성  2000년도 시범사업 추진결과 및 2001년도 사업추진 방향 ◈ 신뢰성인증  신뢰성인증의 특성, 신뢰성인증절차 및 신뢰성평가기관의 지정 ◈ 신뢰성정보센터 운영  국내외 신뢰성정보의 확보 및 평가결과의 실시간 저장

  3. 신뢰성의 정의 및 도입 필요성 • ◈신뢰성의 정의 • 부품이나 시스템이 주어진 환경에서 규정된 기간 동안 고장없이 원래의 성능을 유지하는 특성 • 信賴性기술은 선진국과 후진국의 기술수준 비교의 주요 척도 • ◈ 신뢰성향상기반구축 필요성 • 국산 部品·素材 시장진입 장애요인인 信賴性 문제의 원천적 해소대책 마련이 시급 • - 개발품시장진출시 진입장벽: 수요기업사용기피(52.6%), 기존 수입품가격인하(28.2%) 등 • 제조물책임법의 2002년 7월 시행에 대비 및 경쟁력있는 부품소재의 Global Sourcing 촉진을 도모

  4. 해외 신뢰성평가 현황(I) • ◈미국 • 1950년대 군수분야 및 우주항공 분야의 고장에 의하여 Mission 성공률이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 시작 • 초창기 국방부 주도로 조직된 AGREE(Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment)가 신뢰성기술의 기반을 다짐 • 초기에는 신뢰성관리를 위한 통계적기법과 FMEA,FTA등의 신뢰성수법들이 주도적으로 개발되었으나 현재는 고장물리와 같이 결함(Flaw)의 근본적원인을 해소하는 전분야 공학적으로 발전(특히 재료공학의 중요성이 증대) • 우주항공등의 고신뢰성요구 산업분야로부터 민수산업분야로 diffuse 되는 중임

  5. Finished item reliability control •Traditional stress screening •Burn-in •Dynamic (tailored)stress screening 100 Failure cause detection •Numerical reliability analysis •Statistical techniques •Reliability prediction •Parts program •Failure modes and efforts analysis 90 • Reliability effort emphasis, percent 80 Flaw control Physics of failure •Wear life •Flaw identification 70 • Mathematical tools to deal with nonconstant failure rates Reliability methods •Fatigue • Stress evaluation 60 •Inspection •Quality control •Acceptance test •Stress- strength •Design reviews •Reliability growth •Reliability demonstration • 50 •Safety margin 40 •Failure reporting and corrective actions •Supplier controls •Sneak circuit analysis •Warranty Physics of flaw failure Design control 30 •Derating •Qualification test 20 Manufacturing control Self-repair • •Dynamic(tailored) quality control •Redundancy application 10 1950 2000 1960 1970 1980 1990 Calendar year 미국 신뢰성기술의 발전 과정 From NASA

  6. RELIABILITY TECHNOLOGY SERVICES RELIABILITY ENGINEERING MAINTAINABILITY ENGINEERING RELIABILITY PREDICTION METHODS RELIABILITY SYSTEMS TECHNOLOGY MAINTAINABILITY PREDICTION METHODS MAINTAINABILITY DEMONSTRATION MIL-STD-1472C MIL-HDBK-759A MAINTENANCE ANALYSIS MIL-STD-1390 AFLCM/AFSCM 800-4 ELECTRONIC ELECTRICAL AND ELECTROMECHANICAL SYSTEMS MECHANICAL SYSTEMS AUTOMOTIVE SYSTEMS FAILURE MODE EFFENTS AND CRITICALITY ANALYSIS (FMEA) WEIBUL ANALYSIS FAULT TREE ANALYSIS MIL-HDBK-472 PROCEDURE  &Ⅳ METHOD B MIL-STD-470A MIL-STD-471A RADAC-TR-84-165 MAINTAINABILITY TIME STANDARDS FOR ELECTRONIC EQUIPMENT METHOD MIL-HDBK-217F INDUSTRIAL BELLCORE TR-NWT-000332 DTC-90/010 SAE 870050 MIL-STD-1629A MIL-STD-2165 AMC-P 750-2 PLOTTING AND MODELING PREDICTION METHODS BAYESIAN STATISTICAL METHODS MONTE CARLO SIMULATIONS COMPLEX SYSTEMS MOLELING PROCESSES ACCELERATED AGING METHODS DURABILITY AND LIFE ANALYSIS EARLY PHASE PLANNING AND DESIGN DESIGN PHASE MATURE DESIGN  MIL-STD-756B  MIL-HDBK-338  RADC-TR-77-287  MIL-STD-785B SAFETY ENGINEERING SUPPORT ANALYSIS MIL-STD-882B LOGISTICAL SUPPORT ANALYSIS AND INTEGRATED LOGISTICS SUPPORT FAILURE ANALYSIS RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE PART COUNT METHOD PART STRESS METHOD RELIABILITY PREDICTION AND MAINTAINABILITY PREDICTION 보 전 도 예 측 DERATING  AS-4613 MIL-STD-975 MIL-STD-1547 AFSCP-800-27 AVAILABILITY PREDICTION SPARES PREDICTIONS MIL-STD-1388 2A,2B, LSAR 미국에서 적용하고 있는 신뢰성수법 및 기술기준

  7. METHODS FOR ESTIMATING RELIABILITY and/or METHOD A PREDICTION USING ONE OR MORE OF THE PREDICTION METHODS AND DATA BASES METHOD B ASSESSMENT OR DEMONATRATION USING ACTUAL PRODUCT HISTORICAL DATA METHOD C LABORATORY SIMULATION OF NORMAL USAGE AND ENVIRONMENTAL CONDITIONS METHOD D LAB. SIMULATION USING SPECIFICALLY DESIGNED ACCELERATED AGING METHODS ADVANTAGES • Generally simple • Relatively inexpensive • Provides an idea of how the product will behave in application • Value lies in the ability to compare various concepts and potential modifications and/or redesigns • Good estimator of a product reliability before the product has accrued failure history • Not as good as estimates based on failure history • Requires customers to keep records of the time the device or system has been operating and to keep records of failures • Customers usually will not cooperate without incentive or may not have warranty data on product • Can be done by the manufacturer • Test is run at normal time and stress (unaccelerated) • Total number of failures during test time used to compute failure rate • Requires large number of test article/devices • Requires long time to complete to test • Usually costly • Accelerated aging shortens test time • Requires fewer test articles than Method C • One-Stress versions are used in the nuclear industry to quality systems • Process of testing and test control are tedious and complex • Based on assumption that failure models in accelerated test are the same as in unaccelerated testing .(Verity by testing at more than one stress level.) • Could require 6 months to run two test groups at three stress levels Method D was formulated by R. Giuntini. DISADVANTAGES 민간 신뢰성평가기관의 제품수명평가 기법

  8. 해외 신뢰성평가 현황(II) • ◈유럽 • 프랑스는 우주항공, 원자력, 고속철도산업 분야의 발전으로 대형시스템에 대한 시험평가기술의 발전은 매우 높은 상태이며, 국가 중심의 인프라 구축 및 신뢰성평가를 수행하고 있음 • 독일은 1990년대에 반도체, MEMS등의 첨단산업의 경쟁력향상을 위해 Fraunhofer IZM(미세집적 및 신뢰성연구소)를 신설하여 막대한 정부예산을 투입하여 세계 최고수준의 신뢰성평가기반을 갖추었음 • ◈ 일본 • 고도경제성장기간인 7,80년대에 민수분야의 신뢰성향상활동에 집중한 결과 세계 최고 수준의 민수제품경쟁력 확보 • 전자부품의 경우 정부와 민간공동으로 전자부품신뢰성센터를 설립하여 전자부품신뢰성을 향상시켰음

  9. 신뢰성 향상인증을 위한 제도 구축 • ◈부품소재 전문기업의 육성등에 관한 • 특별조치법 제정(2001.4.1시행) • 시행령 및 시행규칙 제정 • 운영요령 제정 및 관련세칙 제정중 • <주요 내용> • 신뢰성 향상기반구축사업 : • - 향상기반구축사업추진체계 • - 실시기관의 지정 • 신뢰성 인증제도 운영 • - 인증기관,평가기관의 지정 • - 신뢰성인증절차 • 신뢰성향상사업에 대한 정부지원 근거

  10. 신뢰성향상사업 추진목표 • ◈세계수준의 부품소재 신뢰성 평가기반 구축 •  2003년까지 165개 품목에 대한 평가장비 구축 •  품목별 신뢰성평가기준 개발(800여 기준 제정) • ◈신뢰성평가인증제도의 정착 •  신뢰성평가기관의 육성 및 신뢰성의 산업계 확산 •  국제수준의 신뢰성평가기법의 도입(IEC60605, IEC60721) • ◈신뢰성 정보의 실시간 공급시스템 구축 •  국내외신뢰성정보의 확보 및 평가결과의 실시간 저장 • ◈ 신뢰성 전문인력의 양성 •  신뢰성평가 전문인력 양성코스 신설 •  NASA등 선진국 신뢰성평가기관에 인력파견 및 교류

  11. 신뢰성향상사업 추진계획 및 예산 • ◈총 사업기간 : 44개월 • 2000. 5. 1. ~ 2003. 12. 31. • ◈총 사업비 : 2,264 억원 •  정부출연 : 1,474 억원(민간부담 : 790 억원) • ◈ 2000년도 사업비 : 60 억원 •  정부출연 : 45 억원( 민간부담 : 15 억원) • ◈ 2001년도 사업비 : 400 억원 •  정부출연 : 300 억원(민간부담 : 100 억원)

  12. 신뢰성평가장비의 개발 및 확충 ◈신뢰성평가장비의 집중 구축  일반 시험분석장비는 기존의 장비를 최대한 활용 ◈ 가속시험, 초가속시험장비의 구축  신뢰성평가기준에 가속시험방법(Accelerated Life Testing, Highly Accelerated Life Testing)을 적극 채택 ◈ 국산신뢰성장비의 개발 지원  설계는 연구기관, 제작은 국내 제작사

  13. 신뢰성평가인력의 양성 ◈신뢰성평가 전문코스 신설  대학등 교육전문기관의 전문가 활용  기계류 부품등 분야별 특성을 활용한 맞춤식 교육 ◈ 해외 전문기관과 인력교류 활성화  미국 NASA, Wyle Lab, 독일 Fraunhofer IZM등과 MOU 체결 추진  공동연구 수행등으로 직접적인 신뢰성평가 방법의 습득 ◈ 기업체 신뢰성인력의 양성  교육기관 신뢰성코스에 대한 지원

  14. 신뢰성평가기준(I) • 신뢰성평가기준=품질시험기준+수명(고장률)시험기준 • 시험방법은 ISO/IEC, MIL, ASTM, API, 선진회사 자체규격을 참조하여 가장 앞선 방법 채택 • 품질시험기준(Go-No Go Criteria) : 국내외 규격 중 가장 앞선 기준 채택 원칙 • 수명(고장율)시험기준 : 신뢰성평가를 통하여 설정 • 국내외 시료에 대한 신뢰성평가를 통하여 정확한 Data를 확보 후 세계 최고 수준의 실질적인 기준개발

  15. 신뢰성평가기준(II) • 국제기준과의 일치화된 신뢰성시험 및 평가방법 채택 • 신뢰성평가(Reliability Assessment)방법은 IEC60605와 일치 • 환경조건은 IEC60721, 환경시험방법은 IEC60068을 채택 • Backup Data 및 고장해석(Failure Analysis) 결과를 기준의 부속서에 삽입하여, 신뢰성향상을 위한 자료로 활용 • 신뢰성평가결과의 Backup Data 확보 • Physics of Failure에 기초를 둔 신뢰성평가방법의 채택 • NASA의 2-stage QFD(Quality Function Deployment) 활용(Failure Modes/Mechanisms-Test Methods Matrix)

  16. 신뢰성향상기반구축2001년도사업계획 • ◈총괄기관 : 산업자원부 기술표준원 • ◈ 실시기관 : 기존5개에서 8개분야로 확대(평가기관 : 14개 기관) • 기존실시기관 : 기계연구원, 자동차부품연구원, 전자부품연구원, 생산기술연구원, 화학연구원 • 전기부품 ⇒ 전기연구원 • 기초금속소재 ⇒ 포항산업과학연구원 • 섬유소재 ⇒ 생산기술연구원 • ◈ 대상품목 : 54개 품목(신규 42품목) • ◈장비구축에 예산 집중지원 : 약 80% 규모(약190억원) • ◈평가인력에 대한 인건비 지원으로 평가의 활성화 유도 • ◈ 교육예산 확충 : • 해외 신뢰성기관에 대한 인력교류 지원 활성화 및 신뢰성평가전문코스 신설(약 7억원)

  17. 신뢰성인증 • 품질인증 시험 • Conformity to Specification • 인증평가기관은 시험의 적합성, 재현성, 공정성등에 중점 • 신뢰성평가인증: 미래 품질(고장률, 수명)의 보증 • 실질적인 규격개발을 수반하는 평가인증 • 평가기관은 부품소재의 신뢰성 향상을 위한 Tool 개발 주력 • 고장해석기술(Failure Analysis)의 확보 및 적용 • 고장(Failure)에 대한 Data 확보 필수 • 기본적으로 신뢰성을 향상시키기 위한 Tool임

  18. 신뢰성인증절차의 특성 • 기업체 신청시 신뢰성확보에 필요한 서류 제출 • Drawings, Parts List, Quality System Certification, Process Chart • 신뢰성평가기관은 도면심사시 실질적인 Design Review 수행 • 신뢰성평가기관은 Failure Report나 Debugging Report 작성 • 실질적인 부품소재의 신뢰성향상방안 제시 • 신뢰성인증에 대한 주요 Reference로 활용 • 분야별 기술위원회와 신뢰성전문위원회에서는 신뢰성분석자료와 Failure Report등을 참고로 하여 인증부여

  19. 신뢰성인증 흐름도 신뢰성평가 평가기준부적합 부적합원인분석 및 향상방안제시 설계변경 신뢰성향상 평가기준적합 -Failure Report -Debugging Report 신뢰성인증 (기술표준원) 시장진입(기업) 시장진입촉진

  20. 신뢰성인증의 세계적 신뢰수준확보대책 • 신뢰성평가기관의 KOLAS인정 국제공인시험기관화 • 측정장비의 주기적 교정검사, 평가인력의 숙련도 평가 • 개발시험장비에 대한 검증 및 교정(KRISS) 강화 • 신뢰성인증은 品質시스템이 정착된 기업의 생산 품목에 대해 부여(ISO 9000, QS 9000 등):필요시 공장심사 수행 • 인증후 주요 공정변화발생시 신뢰성평가기관의 승인필요 • 설계변경이나 부품 구매선 변경시 • 신뢰성평가정보 및 데이타의 On-Line 집중관리 • 평가기관시험장치 평가기관서버 신뢰성정보센터서버

  21. 신뢰성 향상기반 구축 체계도 신뢰성 향상기반구축 신뢰성 인증 신뢰성보장 신뢰성정보센터 (신뢰성 D/B구축) 수 요 기 업 • 산업자원부 • 실시기관 지정 • 평가기준제정 평가조회 정보공개 • 보상청구 • 보험금지급 분쟁조정기관 • 인증결과 통보 • 실시기관 • 장비개발 확충 • 평가기준개발 • 평가전문인력 양성 • 신뢰성향상 기술자문 • 평가결과 • 통보 신뢰성보장사업자 (공제조합,손보사) 지정평가기관 (신뢰성평가) 인증기관 (신뢰성인증) • 판매 • 인증신청 • 인증서 교부 • 보험가입 부 품 ·소 재 제 조 업 체

  22. 기대 효과 ◈ 신뢰성 평가기술의 확산을 통한 설계기술의 자립 및 제품경쟁력 강화 ◈ 신뢰성평가기준의 개발로 규격의 자체생산 Know-How확보 ◈개발 부품소재의 신뢰성 확보로 시장개척 및 산업화 촉진 ◈ 신뢰성정보망의 운영을 통한 산업기술정보화 촉진

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