Part 6. ICT 기반 예지보전

Module 1. 품질과 신뢰성은 한양대학교 배석주 교수님이 강의를 하셨고 Module 1에 관한 모든 내용은 LG Aimers 및 한양대학교 배석주 교수님으로부터 나왔다.

 

 

이번 파트는 ICT 기반 예지보전으로 Module1 품질과 신뢰성의 마지막 파트이다.

 

먼저 보전이란 잘 보호하고 간수한다는 뜻으로

산업현장에서 보전의 목적은 안전하고, 경제적으로 운전될 수 있는 조건으로 장비를 유지하는 것이다.

 

보전 방식의 분류를 보도록 하자

크게 예방보전과 사후보전으로 나누어진다.

 

이제 각 보전도에 대한 특성을 살펴보도록 하자

 

 

 

사후보전(Breakdown Maintenance)

 - 점검 및 정기교환을 전혀 하지 않고 장비 고장 후 수리

 - 보존비용이 적다

 - 고장이 나면 수리, 운용 비용이 크다

장점	단점
장비의 수명이 다할 때까지 사용가능 하기 때문에 2차 고장이 없다면 보전비 및 수리비가 모두 저렴	고장이 늘어나고 생산공정에 미치는 영향이 크면 수율 및 생산능력 저하

그래서 사후보전은 주로

 1. 고장이 발생해도 다른 곳에 미치는 영향 및 손실이 적은 경우

 2. 열화경향의 산포가 크고 점검 및 검사할 수 없는 경우

의 조건일 때 하는 것이 좋다.

 

 

 

 

시간기준보전(Time Based Maintenance)

 - 장비의 열화에 가장 비례하는 파라미터(생산성, 작동회수 등)로서 수리주기(이론값, 경험값)을 정하고

   주기까지 사용 시 무조건 수리

 - 보전비용이 크다

 - 운용비용이 적다

장점	단점
점검 등의 보전 공수가 적고 고장도 적음	Over Maintenance가 되어 수리비가 많이 듦

 

그래서 시간기준보전은 기업에서 제일 많이 사용하는 중이다.

 

 

 

상태기반보전(Condition Based Maintenance)

 - 장비 열화상태를 각 측정 데이터와 그 해석에 따라서 오프라인, 온라인 상태로 파악하며,

   열화를 나타내는 값이 미리 정한 열화 기준에 달하면 수리

 - 사후보전비용 최소화

 - 예지보존

 - 잔존수명 손실비용 최소화

 - 보존, 운용 비용 적다

장점	단점
TBM의 단점인 과잉 유지 관리를 방지	감시 체계 설치에 대한 비용이 들며 TBM에 비해 보전인력이 더 필요한 가능성 대두

 

 

 

이렇게 주요 보전활동 개념을 다시 정리한 사진을 보자

 

TBM(시간기준보전)과 CBM(상태기반보전)의 보존 비용을 나타낸 그래프이다.

 

이렇게 다양한 보전기법으로 보전 비용을 최소화 하는 것이 기업의 목표이다.

 

 

 

마지막으로 CBM(상태기반보전)의 프로세스를 살펴보도록 하자

 

 

프로세스를 처리하는 과정에서 중요한 과정과 특성 4개를 알아보자

 

1. 신호전처리 프로세스

 1 - 1 : 데이터가 추출될 때 잡음을 포함하는 경우가 대부분이기 때문에, 원신호만으로 시스템의 이상여부를 판단하기 힘듦

 1 - 2 : 신호 데이터로부터 잡음을 제거

           -> 신호 처리 기법으로는 퓨리에 변환, 웨이블릿 변환 이 있음

 1 - 3 : 웨이블릿 변화는 사인 함수 및 코사인 함수를 기본함수로 하는 퓨리에 변환과 유사하지만 비선형 변환으로써 선형             변환인 퓨리에 변환과는 차이가 존재

 

 

2. 특징추출 프로세스

 2 -1 : 웨이블릿 변환을 통하여 산출된 웨이블릿 계수에 대한 특징추출 방법은

          -> Hurst exponent, 허스트 지수가 존재(최근에 개발), PCA(주성분분석)

 2 - 2 : 웨이블릿 계수의 분산에 대하여 회귀분석을 실시, 허스트 지수를 추정 가능

 2 - 3 : 허스트 지수는 특정 구간에서 신호 데이터의 특징을 대표하며, 고장 및 예지를 하기 위한 기초 데이터로 활용

 2 - 4 : PCA는 다차원 데이터로부터 차원을 축소하고 특성을 추출하기 위한 대표적인 방법

 2 - 5 : 주성분분석은 변ㄴ수의 공분산행렬을 직교분해함으로써 주성분이라 불리는 새로운 변수를 반환

 2 - 6 : 주성분분석은 잡음 데이터에 강건하며 원변수의 변동을 80~90% 이상 설명할 수 있는 장점이 있어 특징추출 방법               으로 널리 사용

 

 

3. 이상진단 및 예측 프로세스

 - 대표적인 고장 진단 및 예지 방법으로는 단변량 관리도, 다변량 관리도가 존재

 - 관리도란 제품의 불량을 사전에 억제할 수 있는 방법론

 - 다변량 관리도 중 가장 많이 사용되는 관리도는 hotelling의 T2 관리도

 - T2관리도는 추정된 통계량이 관리상한선을 초과할 경우 이상이 발생하였다고 판단

 - 최근에는 인공신경망이나 SVM등이 활용

 - 인공신경망은 뛰어난 일반화 능력 및 병렬 처리의 특성

 - SVM은 일반화 오류를 최소화하는 특성

 

 

 

4. 최적의사결정시스템 구출 프로세스

 - 언제 설비를 어떻게 수리하는 것이 최적인지를 결정하는 의사결정 알고리즘의 개발

 - 일반적으로 보전 만족도와 관련있는 신뢰도 및 보전도를 제약조건으로 간주

 - 가용도를 최대화하거나 보존비용을 최소화하는 최적의 방안을 도출 가능

 

 

 

 

이렇게 ICT 기반 예지보전에 대한 전반적인 내용을 알아보았다.

 

 

이번 Module에서는 기업의 입장에서 제품을 접근하는 시야가 넓어짐을 경험할 수 있었다.