상호작용 기반 모듈 FMEA 실행

Abstract

대부분의 제조업체에서는 설계 초기 단계에서 제품의 신뢰성을 확보하기 위한 방안으로 고장물리(Physics of Failure) 관점에서 개별 부품에 대한 고장모드를 예측하는 FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)를 실시하고 있다. 그러나 최근 신기술/신모델의 디자인 차별화와 가격 경쟁력 확보를 위해 경량화, 슬림화 등 부품/설계/제조 마진의 감소로 부품과 부품, 공정과 공정 간의 상호작용에 의해 고장이 증가하고 있고 이를 예측하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 기존 FMEA 논문에서는 자동화, RPN 개선 등 많은 연구가 진행되었으나 부품과 부품 간 상호작용(Interaction)으로 발생되는 고장모드 예측에 관련해서는 일부 논문에서 언급만 되어있고 상세 절차에 대해서는 제시되지 않았다. 본 논문에서는 전자제품의 모듈에서 부품과 부품 간 상호작용으로 발생되는 고장 사례와 현재 FMEA에서의 고장모드 예측에 있어서 문제점을 파악하고 상호작용 기반의 고장모드를 예측할 수 있는 새로운 FMEA 절차를 제안하고자 한다.

본 연구에서는 현재 단계적 절차를 적용하고 있는 A사의 FMEA 절차를 토대로 부품과 부품 간 상호작용 기인 고장모드를 예측하기 위한 절차를 수립하였다. 설계 FMEA에서 부품과 부품 간 상호작용 모델을 정의하고 표준사양 분류표를 활용한 단일 부품 선정과 연관 부품을 선정하는 4가지 방법을 제시하였다. 기능/요구특성 분석을 위하여 Function Tree를 도입하였고 상호작용에 영향을 미치는 스트레스 분석을 위해 표준 스트레스 일람표의 활용과 1차 스트레스 분석표 및 2차 스트레스 분석표를 제안하였다. 마지막으로 상호작용 메커니즘 다이어그램을 제안하고 이를 사용하여 고장 메커니즘 추론을 실시하였다. 공정 FMEA도 설계 FMEA와 유사한 문제점을 가지고 있었다. 따라서 공정에 적합한 상호작용 모델을 정의하고 전(前) 공정에서의 1차 스트레스를 체계적으로 도출하기 위하여 공정 FMEA의 대상을 작업기능 구성요소와 작업기능 방해요소로 5M1E 관점으로 세분화하였다. 1차 스트레스를 토대로 연관 부품이 후(後) 공정의 2차 스트레스에 의해서 발생되는 불량모드를 추론할 수 있는 상호작용 기인 불량 분석 단계와 상세 수행 절차를 수립하였다.

실제 현업적용에 있어서 제안된 새로운 절차에 따라 FMEA를 수행시 기존 FMEA 절차에 의해 고장모드를 예측할 때 보다 부품과 부품 간 상호작용에 대해서 명확하게 인식하고 예측함으로써 고장모드가 체계적이고 빠짐없이 도출될 것으로 기대된다. 제안된 상호작용 FMEA 절차를 개발모델에 시범 적용한 결과 기존 FMEA에서 예측하지 못했던 상호작용 고장모드들이 신규로 도출되어 효과를 확인할 수 있었다.