열화시스템의 특정 신뢰성수준을 보증하는 최적 예방보전 수의 결정

Abstract

공학시스템은 대부분 마멸과 노화 등으로 열화현상을 겪는다. 이러한 열화현상은 시스템에 고장 빈도를 증가시키는 원인이 된다. 고장은 시스템의 수명을 단축시킬 뿐 아니라, 시스템이 가동되지 못하는 시간 동안의 기회비용을 발생시킨다. 이러한 손실을 줄이려면 시스템을 대상으로 보전활동이 필요하다. 본 연구는 열화현상으로 발생되는 손실을 최소화하기 위하여 보전을 실시할 때에 그 효과를 최대화하기 위하여 시스템의 성과를 측정하는 다수의 척도를 고려하여 예방보전 수를 결정하는 것이 목적이다. 기존의 일정기간의 주기를 정하여 예방보전 활동을 수행하는 경우, 열화시스템의 특성에 따라 예방보전시점에서의 신뢰성수준은 시간이 지나면 점차 감소한다. 따라서 신뢰성수준을 일정 수준이상으로 유지하려면 예방보전을 빈번히 수행해야 한다. 신뢰성수준을 일정하게 유지하여 특정 신뢰성수준을 유지하는 예방보전 정책의 예방보전시점은 일정 기간의 주기가 아닌 고장 수를 기준으로 정할 수 있다. 그리고, 예방보전을 계획할 때에 비용의 감소, 가용도의 증가와 같은 다양한 관점에서 평가하고 이를 반영하여야 한다. 따라서, 시스템의 성과를 측정하는 척도로 가용도와 비용을 선정한다. 본 연구에서는 의사결정의 방법으로 세 가지를 제안한다. 첫째는 가용도만을 고려하여 이를 최대화하고, 둘째는 비용만을 고려하여 이를 최소화한다. 셋째는 가용도와 비용을 동시에 고려하는 방법으로서 다속성 가치함수를 이용하여 이를 최대화한다. 가치함수를 이용하여 성과 척도를 동시에 고려하여 예방보전을 결정하는 방법은 가용도만을 고려한 방법에 비해 비용을 감소시키고 비용만을 고려한 방법에 비해 가용도를 증가시키는 효과가 있다. 또한 가치함수를 이용하는 방법은 가용도와 비용의 절충효과를 나타내어 각각을 고려한 방법에 비해 더 최적의 예방보전을 결정할 수 있다.; This paper deals with the determination of the optimal number of preventive maintenance(PM) for degradation system guaranteeing a critical reliability level. Most engineering systems undergo degradation due to abrasion and aging. Such degradation causes the system to increase failures. These failures make the system lifetime shorten and total cost, including operation cost and opportunity cost during the failure time, increase. In order to reduce such losses, the system needs PM actions. Conventional PM policies generally hold same length of time intervals for PM actions. The same length of maintenance intervals tends to decrease system reliability. This phenomenon is also true for the case that such PM actions are taken to degradation system with imperfect PM effect. In order to keep an acceptable and critical reliability level, the PM policies with same length of time intervals should be avoided. One way to guarantee the critical reliability level is to take PM actions at the occurrence of fixed number of failures. Effectiveness of PM actions guaranteeing the critical reliability level could be evaluated from multiple performance measures such as availability and relevant cost. We suggest three means for determining the optimal number of preventive maintenance. The first is to use‘availability’as a performance measure. The second is to use‘cost’ as a performance measure. The last is to use a multiattribute value function for considering availability and cost simultaneously. The method using the value function leads to decreasing total cost and increasing availability when compared with resulting cost and availability using the methods with availability and cost as respective performance measures. Since the value function comprises trade-off relationship between availability and cost, the decision making using the value function is an effective way to find the optimal number of PM actions.