유효성 평가에 의한 효과적인 신뢰성 시험 설계

Abstract

신뢰성 시험을 실시함에 있어서 가장 어려운 점은 과연 무슨 시험항목을 어떠한 조건에서 얼마만큼의 시료로 언제까지 시험을 실시하여야 하는가를 결정하는 것이다. 이때 결정해야 되는 시험항목, 시험조건, 시료의 크기 그리고 시험기간을 시험인자라고 하고, 시험인자의 정성적인 값이나 정량적인 값을 결정하는 것을 시험설계라고 한다. 설계인자 중 시료의 크기나 시험시간은 커질수록 시험에 투입되는 비용, 시간, 인력 등의 자원들이 증가하게 되므로, 시험비용을 최소화하기 위한 시료크기와 시험시간을 최적화하는 연구가 많이 진행되었다. 특히 시험시간을 최소화하기 위한 방법으로 가속수명시험과 초가속수명시험 등이 개발되고, 이를 최적화하기 위한 설계방법들이 연구되었다. 한편 아이템의 사용환경 조건을 시뮬레이션하기 위하여 환경조건을 결정하기 위한 방법들도 연구되었다. 이러한 기존의 최적화 시험설계방법들은 개별 시험항목들을 최적화하기 위한 방법이기 때문에 신뢰성 평가를 위하여 꼭 필요한 시험항목이 선정되었다는 가정을 기반으로 한다. 그러나 아직까지 신뢰성 평가를 위하여 요구되는 시험항목을 효과적으로 결정하는 설계방법은 연구된 바가 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 현재 실시되고 있는 신뢰성 시험항목들이 아이템의 신뢰성 평가를 위하여 꼭 필요한 시험인가를 평가하여 신뢰성 설계에 요구되는 시험을 효과적인 시험항목으로 결정할 수 있는 설계방법을 제안하였다. 제안된 방법은 시험의 유효성을 평가하는 방법으로, 개별 시험항목들이 아이템의 전체 신뢰성 요구사항들을 얼마나 검증할 수 있는지를 상대적 평가를 실시하여 결정한다. 이를 위하여 아이템에 대하여 알고 있는 정보가 환경조건만인 경우에는 신뢰성 요구사항을 환경조건으로 정의하고, 효과적인 시험항목은 개별 시험항목이 실제 사용조건을 모의하기 위하여 어느 정도 효과적인가에 대한 평가를 통하여 결정하였다. 그리고 이를 사용조건에 대한 유효성 평가(Usage Conditions Coverage Test)라고 정의하고 그 방법을 제안하였다. 한편 아이템에 대하여 환경조건뿐만 아니라 강도조건과 고장모드/메커니즘을 알고 있는 경우에는 아이템에 대한 신뢰성 요구사항을 정의할 수 있다. 그러므로 모든 신뢰성 요구사항을 정의하여 기술하고, 신뢰성 요구사항에 대한 유효성 평가(Reliability Require- ments Coverage Test)를 통하여 효과적인 시험항목을 결정할 수 있는 방법을 제안하였다. 이러한 시험의 유효성 검증을 수행하여 그 결과 선정된 시험항목들을 중심으로 신뢰성 시험을 실시하고자, 기존에 제안된 시험조건, 시료의 크기 및 시험시간을 결정하기 위한 방법들을 현업에서 실무적으로 적용을 할 수 있도록 분류하고 정리하여 제시하였다.