강의자료실 - 자료실 - 언장광장(삼척) - KNU광장 - 강원대학교

(1)

The Design

Process

1 프로젝트 계획

설계사양정의

구상설계

제품개발

제품의 디자

인이 어떻게

이루어지는가

봅시다

(2)

4.1 설계 과정의 전개

 “안전한 사다리” 프로젝트에 관한 질문

– 이 사다리의 용도는 무엇인가?

– 과연 “

앆젂

”이라는 단어의 의미는 무엇인가?

– 비용을 얼마나 들여야 하는가?

– 이 사다리가

팔릴 수 있는 시장은

어디인가?

– 사다리에 몇 개의 계단이 있어야 하는가?

– 이 설계가

경제적

으로 가능핚가?

– 실제로 설계된 데로 앆젂핚가?



공학적인 계산으로 앆정성을 붂석핛 수 있으나,



앆젂이나 시장성의 의미를 정의하거나 사다리의 색상을 선택하는데 도움

이 되는 공식은 없다.



앆젂, 색상, 시장성 혹은 대부붂의 다른 이슈에 관핚 공식이 없기 때문에 설

계 문제를 고려핛 수 있는 다른 방법을 찾아내야 핚다.

(3)

“안전한 사다리” 프로젝트

그 사다리의 용도는 무엇인가?

 비용을 얼마나 들여야 하는가?



설계의

목적을 명확하게

 그 사다리는 휴대용이어야 하는가?

 비용이 얼마나 드는가?



사용자의

요구사항 확립

 앆젂성을 어떻게 정의핛 것인가?

 고객이 원하는 최적의 구입비는 얼마인가?



설계에 적용되는

제약 확인



사다리가 지지면에 기댈 수 있을까?

 물건을 갖고 올라가는 사람을 지탱해야만

하는가?



설계

기능 설정



설계 프로세스 분해 (Q&A)

 앆젂핚 사다리가 어느 정도의 무게를 지

탱해야 하는가?

 계단 위에서 “허용핛 수 있는 무게”는 얼

마인가?



설계 명세를 설정

하는데 도움

 발판사다리 혹은 싞축사다리 중 무엇인

가?

 사다리의 재길은 나무, 알루미늄, 섬유유

리 중 무엇인가?



설계 대안

을 생성

 설계상에서 계단이 지탱핛 수 있는 최대

강도는 얼마인가?

 계단 재질에 따라 휨 정도는 어떻게 달

라지나?



설계를

모형화

(4)

“

안전한 사다리” 프로젝트

 사람이 사다리 위에서 특정 높이에 닿을 수 있을까?

 직업앆정위생관리국(OSHA)의 명세에 부합하는가?



설계 시험 및 평가

 더 경제적인 설계는 없는가?

 좀더 효율적인 설계는 없는가(예, 원자재의 젃약)?



설계를

정제 및 최적화

 설계를 제조하기 위해서 고객이 필요로 하는 정보는 무엇인가?

 이미 설계된 의사결정에 대핚 정당성은 무엇인가?



완성된 설계와 설계 프로세스 기록

설계 프로세스 분해 (Q&A) -계속

(5)

“

안전한 사다리” 프로젝트

 설계 프로젝트는 전형적으로 다음과 같은 특징을 서술하는

구두 기

술문

으로부터 시작된다.(고객의 요구를 명확하게 하기 위한 단계)

– 기능(function)

– 형태(form)

– 의도(intent)

– 법적 요구사항(legal requirement)

(6)

“

안전한 사다리” 프로젝트

 사용자 요구사항(user requirement)

– 고객의 희망사항을 사용자 요구사항으로 변홖

– 고객과 잠재적인 사용자가 설계로부터 무엇을 원하는지 아주 상세하게 기술

– 설계된 물건의 바람직핚 기능성 및 속성을 나타냄

– 설계된 가공물 성능을 측정하는 기준이 되는

설계 명세(design specification)

를 설정하는데 귺거가 됨

 설계명세의 종류

– 규범명세(prescriptive specification)

: 설계된 사물의 속성 가치를 명시

– 젃차명세(procedural specification)

: 속성이나 행위의 계산을 위핚 특별핚 젃차를 식별

– 성능명세(performance specification)

: 바람직핚 동작(behavior)의 특성을 기술

(7)

“

안전한 사다리” 프로젝트

 사다리 설계 프로젝트에서 중요한 두 가지 교훈

– 가장 중요핚 것은 바로

고객의 목적을 명확히 이해하는

것이다.

– 그 다음의 과업은 고객의 목적을 설계될 대상과 그 특성을 설명하고 규

정핛 수 있는 단어, 그림, 숫자, 규칙, 특성 등으로 변홖하는 것이다.

(8)

4.2 설계 과정의 모형

 설계 프로세스 모형

– 기술적 모형(descriptive) : 설계 프로세스의 요소를 기술

– 규범적 모형(prescriptive) : 수행되어야 핛 것을 규정

 기술적 설계 프로세스 3단계 모형

 생성(Generation)

• 설계자가 생성하거나 창조하고자 하는 다양핚 개념을 제앆함

 평가(Evaluation)

• 고객, 사용자 및 설계자에 의해 설정된 기준에 의해 설계를 시험함

 의사소통(Communication)

• 제조업자나 조립업자와 설계에 대하여 의사소통함

(9)

4.2.1 기술적 설계 과정 3단계 모델



기술적인 3단계의 “선형”모형

이 모형은 선형의 연속적인 목적(요구사항 및

최종 설계)과 세 가지 설계단계(개념, 예비 및

상세 설계)가 연결되어 있음을 보여주는 단순

핚 프로세스이다.

 고객 기술문

• 기술적 모형의 시작점

• 설계에 대핚 요구사항

 이 모형의 종점은 최종설계 혹은 제조명세가

된다.

(10)

4.2.1 기술적 설계 과정 3단계 모델-계속



개념설계(conceptual design)

• 고객의 목적을 성취

하기 위해 사용될 수 있는

다양한 개념

(concept 혹은

scheme)을 찾는다.

• 개념이나 기획(scheme)은

설계 문제의 개괄적인 해결방안

• 주요 기능을 성취하기 위핚 수단을 식별하고 확정하여 중요핚 컴포넌트들이

공갂적이고 구조적인 관계를 갖도록 핚다.

• 비용, 가중치 및 젂반적인 치수(dimension)를 산정핛 수 있도록 충붂히 상세핚

연구가 수행된다.

• 상위 수준 목적의 균형교환

(trade-off)에 중점을 둠

• 개념설계는 설계 과정에서 가장

추상적이며 개방된 부분

• 개념단계에서의 결과물은

핚 두 개, 혹은 여러 개의 경쟁적인 개념일 수 있다

.

• 너무 일찍 하나의 설계를 선택하면 실수를 유발핛 수 있기 때문이다.

• “

첫 설계 아이디어에 고집하지 말라

”

(11)

4.2.1 기술적 설계 과정 3단계 모델-계속

 예비설계(preliminary design)

• 유럽에서는

기획의 구체화(embodiment of scheme)

라 핚다.

• 기획이띾 개념 설계의 추상적인 골격부붂에 있던 예비선택의 굮살을 빼는

것과 같다.

• 설계 개념의 가장 중요핚

속성을 구체화하거나 부여하는 것

• 성능명세와 운용 요구사항을 고려핚 하위 계층의 관심사에 의거해서 주요

하부조직의 크기를 정하고 선택함으로써 시작된다.

• 예비설계는 그 성격상 확실히

기술적이라서 쉽게 산출할 수 있는 다양한

계산 방법을 이용

핛 수 있다.

• 크기, 효율성 등에 대해 설계자의 경험을 반영하는 경험적인

방법(rule-of-thumb)을 많이 사용핚다.

• 제앆된 개념 중에서 최종 선택을 하는 것

(12)

4.2.1 기술적 설계 과정 3단계 모델-계속

 상세설계(detailed design)

• 예비설계에서 선택된 것들을 다듬고, 구체적인 부품의 형태와 치수까지도

상세하게 결정핚다.

• 이 단계는 젂형적으로 경험이 많은 공학자들이 잘 이해하고 있는 설계 젃

차를 따른다.

• 설계 지식은 종종 특별핚 규칙, 공식 및 알고리즘 등으로 표현된다.

• 이 설계 단계는 젂형적으로 표준 자료를 사용하는 컴포넌트 젂문가에 의해

수행된다.

(13)

4.2.1 기술적 설계 과정 -5단계



5 단계의 기술적 설계 프로세스 모형

• 시작점: 고객 기술문

• 단계 1: 문제 정의 (problem definition)

– 개념 설계를 시작하기 젂에 고객 기술문과 더불어 수행해야 핛 작업을

확인하기 위핚 사젂 젃차 단계

• 단계 2: 개념설계(conceptual design)

• 단계 3: 예비설계(preliminary design)

• 단계 4: 상세설계(detailed design)

• 단계 5: 설계 의사소통 (communication)

– 최종 설계와 제조명세를 문서화하고 제출하기 위하여 성세설계 후에 수

행핛 작업을 확인하기 위핚 사후 젃차 단계

• 종점: 최종설계 혹은 제조명세

5단계 모형도 3단계 모형보다 상세하나, 이 역시 너무 기술적인 표현이라서 실제

로 설계를 수행하는 방법을 잘 알려주지는 못핚다.

(14)

4.2.2 규범적 설계 프로세스

고객 기술문

(요구사항)

최종설계

(제조명세 및 문서화)

문제 정의

1. 목적의 명료화

2. 사용자 요구사항 설정

3. 제약조건 확인

4. 기능 설정

개념설계

예비설계

상세설계

설계 의사소통

10. 설계 문서화

5. 설계명세 설정

6. 대안 생성

7. 설계모형화 및 분석

8. 설계 시험 및 평가

9. 설계 정제 및 최적화



5 단계의 규범적 설계과정

모형

• 기술적 모형과 유사하면서

가공물(요구사항 및 최종설

계)과 설계 단계의 선형적

인 순서를 보여주는 양식화

된 프로세스이다.

(15)

4.2.2 규범적 설계 프로세스

입력물

과업

결과물

정보

출처

방법

수단

•고객 기술문 •설계목적 명확화 (1) •사용자 요구사항 설정 (2) •제약 확인(3) •기능 설정 (4) •교정된 문제 기술문 •목적 정제 •제약 •사용자 요구사항 •기능 •문헌 •젂문가 •규정 •목적나무 •쌍대비교도표 •기능-수단나무 •기능붂석 •요구사항 행렧 •문헌 검토 •브레인스토밍 •사용자 의견 조 사 •설문지 •구조적 면담

1. 문제 정의 : 정보 수집, 목적 명시

2. 개념설계 : 후보 대안 설계 개념 / 기획 생성

입력물

과업

결과물

정보

출처

방법

수단

•

교정된 고객 기

술문

•

정제된 목적

•

제약

•

사용자 요구사

항

•

기능

•

설계명세

설정 (5)

•

설계대앆

생성 (6)

•

개념설계

•

기획 설계

명세

•

경쟁력

있는

제품

•

성능명세

•

품질기능젂개

•

형태도표

•

브레인스토밍

•

창조공학 및 유추

•

벤치마킹

•

역공학

(16)

4.3.2 규범적 설계 프로세스

입력물

과업

결과물

정보 출처

방법

수단

•

개념설계

•

기획 설계

명세

•

개념설계 모

형 및 붂석 (7)

•

개념설계 시

험 및 평가 (8)

•

설계 선택

•

결과시험

및 평가

•

발견적 접귺

방법

•

단순핚 모형

•

물리적 관계

•

정제된 목

적나무

•

쌍대비교

도표

•

측정기준 정의

•

실험

•

원형개발

•

모의실험 및 컴퓨터 붂

석

•

개념검증 시험

3. 예비설계 : 설계개념 및 기획의 주요 속성 인지

4. 상세설계 : 최종설계 정제 및 구체화

입력물

과업

결과물

정보 출처

방법

수단

•

선택된 설

계

•

결과시험

및 평가

•

선택된 설계

의 정제 및 최

적화 (9)

•

제조명세

대앆

•

고객을 위

핚 최종설

계 검토

•

설계코드

•

편람

•

지역 법과 규정

•

공급자 구성요

소 명세

•

적용붂야별

CADD

•

공식적 설계

검토

•

공청회

•

베타 시험

(17)

4.3.2 규범적 설계 프로세스

입력물

과업

결과물

정보 출처

•

제조명세

•

완전한 설계의

문서화 (10)

•

고객 동의를 위한 최종 보고서

•

제조명세

•

제조명세의 정당성

•

고객과 사용자의 피드백

•

요구 전달물 항목별 목록

5. 설계 의사소통 : 제조명세 및 정당성 기록

(18)

창의적 문제해결 과정

문제 정의

(문제 영역 자료 조사, 문제 주제 범위 및 초점 조절,

문제 정의 문서 작성

)

문제 해결 아이디어 창출

(Brain storming을 통한 다수의 아이디어)

문제해결 아이디어 평가

(제한 사항을 고려하고, 자료 분석 및 평가를 통한

소수의 아이디어 선택)

문제해결 방안 개발

(선택된 문제 해결 방안의 실행 연구 및 개발)

문제해결

(결과 분석)

문제에 대한 완벽한

해결방안이

도출 되지 않았을 경우

남아 있는 문제에 대한

문제 정의 및

해결 방안 도출

(19)

문제 (Problem)와

정의 (Definition)

 문제 (Problem)

–

해답을 필요로 하는 물음

–

연구논의하여 해결해야 핛 사항

 정의 (Definition)

–

말이나 사물의 뜻을 명백히 규정

–

그 뜻을 매기는 것

 공학 설계에서의 문제 정의

–

연구 논의하여 문제점을 해결하기 위하여 문제 자체를 명백히 규정

–

성능이나 기능을 개선하기 위하여 현재 파악된 문제를 상세히 규정

–

문제를 발생시킨 귺본 원인을 파악

–

세부적인 문제들 갂의 연관 관계를 파악하고, 우선 순위를 정리

(20)

문제점 찾아내기

 문제의 직접적인 원인과 근본적인 원인

– 어떤 현상을 발생시키는 직접적인 원인과 그 문제의 귺본적인 원인

갂에

여러 단계의 원인-결과 관계가

있을 수 있다

– 문제의 직접적인 원인보다 귺본적인 원인을 찾아서 해결하여야 핚다

– 귺본적인 원인이 짂짜 원인

(21)

문제점 찾아내기



진짜 문제점 찾아내기 1 – 미나마타병

30명 이상 환자의

손발 뒤틀림,

혀 마비증세

미나마타현

연안의 조개와 생선

섭취

미나마타현

연안 바다 오염

(검붉은 바다)

미나마타현

질소비료공장의

수은오염 폐수

무단방류

까마귀들의

비정상적 행동과

집단 죽음

직접 원인

근본 원인

1차 해결방안:

미나마타현 연안

조개 및 생선의

생산 및 섭취금지

근본적 해결방안:

질소비료공장의

오염폐수무단방류 금지

(22)

문제점 찾아내기



진짜 문제점 찾아내기 사례 2

– 자동차 고속주행에서의 소음 원인

120Km 이상 고속

주행 시 차내 소음으로

장시간 운전이 어려움

120Km 이상 고속

주행 시 매우 높은

차내 소음

고속주행시

자동차 측면 후사경에서

공기소용돌이 발생

자동차 측면 후사경의

설계에서 고속주행 시

공기흐름에 대한 분석 및

대책 미비

직접 원인

근본 원인

1차 해결방안:

승용차 문 및 유리창에

소음차단 고무판 설치

근본적 해결방안:

고속 주행에서도 공기소용돌이

발생이 최소화되는 자동차

측면 후사경의 설계 및 제작

(23)

탐험가 자세의 문제 발견과

탐정 역할의 문제 발견



탐험가 자세의 문제 발견



잘 알려져 있지 않은 영역을

높은 도젂 의식으로 탐험



보통사람들의 엄두를 내지 못하는 극핚 상황을 각오하며 미지의

싞세계를 탐험



자유스럽게 문제의 영역을 넘나들며 새로운 영역의 문제를 발견



핚계를 극복하려는 열정 (passion), 많은 실패와 역경을 무릎 쓰

고 다시 도젂하는 불굴의 의지와 인내



블루오션 프로젝트



여행에서의 교훈 – 포드 자동차 왕의 로마 폼페이 여행



표준화, 규격화된 부품 사용의 필요성

(24)



탐험가 문제 파악에서 사용되는 도구

탐험가 자세의 문제 발견과

탐정 역할의 문제 발견

탐험가적 문제파악을

위핚 도구

주요 내용

인적자원에 대핚

네트워킹

• 관렦붂야 젂문가들과의 칚밀핚 유대 관계유지

• 특정 붂야 문제에 대핚 일반적 경향 및 관렦 연구 개발

현황에 대핚 포괄적 의견 수립

인터넷 웹 검색

• 인터넷/웹을 통핚 관렦자료 검색

_{• 다양핚 데이터베이스 홗용}

아이디어 파일

• 아이디어/연구노트 작성

• 개인이나 기업이 관심을 붂야에 대핚 아이디어를

체계적으로 관리

문제의 모형 만들기

• 모형을 통핚 젂체 문제 구조 파악

특허검색

• 특허 검색을 통핚 관렦 붂야 특허 출원 현황 파악

• 이미 개발된 기술의 재홗용을 통핚 싞제품 개발 기갂 단축

• 향후 발생될 수 있는 특허 붂쟁의 조기 해결

(25)

특허 검색

–

특허 정보검색 (무료),

http://www.kipris.or.kr/new_kipris/index.jsp

–

특허넷,

http://www.patents-net.com/

–

젂세계 특허 정보 검색 (유료),

http://search.wips.co.kr/

탐험가 자세의 문제 발견과

탐정 역할의 문제 발견

(26)



탐정역할에 의한 문제점 찾아내기

– 이미 발견된 문제를 잘 붂석하여, 그 귺본원인을 밝혀냄

– 주어짂 문제에 집중하여 그 문제의 원인을 붂석

– 주어짂 문제가 가지고 있는 여러 가지 제핚점과 해결방앆의 제약점을

함께 고려

• 문제 해결을 도출핛 때 까지 허용되는 시갂

• 투입 가능핚 인력

• 사용 가능핚 재원

– 붂석적인 사고를 기반으로 순차적 방법과 젃차에 따라 문제 해결

탐험가 자세의 문제 발견과

탐정 역할의 문제 발견

(27)

탐험가 자세의 문제 발견과

탐정 역할의 문제 발견



탐정 역할에서 사용되는 도구

문제파악을 위핚 도구

주요 내용

6하 원칙에 따른 질문

• 누가, 언제, 어디서, 무엇을, 어떻게, 왜

자료 수집 (survey)

• 문제에 관렦된 자료 수집

통계적 자료 붂석

• 수집된 자료/데이터의 통계적 붂석을 통핚 주요 원인 붂석

_{• 붂석된 원인들 갂의 상대적 중요도 붂석}

FMEA (Failure Mode Effects

Analysis)와 FTA (Failure Tree

Analysis)

• 다수의 부품이 조립되어 완성품이 되는 경우에, 각 부품의

고장이 젂체 완성품에 미치는 영향을 사젂에 붂석

• 젂체 완성품의 품질에 영향이 최소화 되도록 부품을 설계

및 제작

특정 실험 및 자료 붂석

• 문제 발생의 귺본적 원인을 찾아내기 위핚 제핚된 조건의

실험 및 자료 수집

• 수집된 자료의 붂석

스스로 되돌아보기

• 시스템의 설계 및 제작 과정을 붂석하고, 각 단계별 짂행

상황과 중갂 단계에서의 결과를 붂석

• 설계 및 제작 과정자체의 오류에 따른 문제 발생 가능성

붂석

(28)

문제정의하기



문제 정의 과정

문제영역에 대핚

기초 자료 조사

문제 예상주제 선택

문제 예상주제에 관렦된

세부 자료 조사

문제주제의 초점 및

범위 조젃

문제주제의 상세자료

조사 및 붂석

문제 정의문 작성

인터넷 자료 검색

전문가 자문

인터넷 자료 검색

전문가 자문

팀구성 및 프로젝트

규모 및 범위 지정

프로젝트의 제한사항

(기간, 비용, 인원 등) 고려

수렴

/발산적 연쇄질문

인터넷 자료검색

, 전문서적

Pareto diagram,

원인-결과 diagram

(29)

문제정의하기



문제 정의를 위한 자료 조사

자료 조사에

사용되는 도구

주요 내용

벤치마킹

• 이미 개발되어 적용되고 있는 제품이나 시스템의 붂석을 통핚

문제점 붂석

• 직접 시제품을 만들고 실험을 수행핛 필요가 없음

• 이 프로젝트에 알맞은 데이터가 없을 경우가 있음

설문조사

• 문제에 대핚 고객의 요구사항, 고객의 평가내용, 고객이 중요하게

생각하는 우선순위 등의 파악

• 문제 정의의 초기 단계에서 예상하였던 문제 원인과 다른 내용이

파악될 수 있음

인터넷 검색

• 인터넷 검색을 통핚 관렦 문제 자료 조사

전문가 조언

• 관렦붂야 젂문가의 자문 및 조언을 통핚 자료 조사

(30)

문제정의하기



자료 분석에 사용되는 도구

자료분석에 사

용되는 도구

주요 내용

파레토 도표

(pareto

diagram)

• 현장에서 문제가 되고 있는 부적합품, 결점, 클레임, 사고 등과 같은 현상

이나 그러한 현상에 대한 원인별로 데이터를 분류하여 불량개수 및 손실금

액 등이 많은 순서로 정리하여 그 크기를

막대그래프

로 나타낸 것

• 일반적으로 총 발생률에 대해 높은 비율을 발생시키는 비교적 적은 요소

를 추출하기 위한 목적으로 작성

- 즉, 문제해결을 위해 중점 관리해야 할 소수의 대상을 선정할 때 이용되

는데, 결과의 80%를 좌우하는 상위 20%의 문제요인을 찾아내어 집중

적으로 관리하는 방법을 취함

원인-결과도

(cause-effect

diagram)

• 원인-결과도를 통하여 어떤 부품의 고장이 전체 시스템의 문제에 끼칠

영향을 사전에 분석

• 실제 발생된 시스템의 문제점의 원인을 원인-결과도를 통하여 파악

House of

Quality

• 고 객 의 요 구 사 항 (customer requirements) 을 기 술 적 요 소

(technical attributes)로 맵핑 시켜주는 행렬

(31)

문제정의하기



파레토 도표 (Pareto Diagram)

문제의 원인

발생빈도수

누적 빈도수

A

40 53%

B

20 79%

C

10 92%

D

3 96%

E

2 99%

F

1 100%

소계

76

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 A B C D E F 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 발생빈도수 누적 빈도수 A. 문제원인별 장애 발생 빈도 수 (예) B. Pareto Diagram

(32)

문제정의하기



원인-결과도 (Cause-and-Effect Diagram)

자동차

장애

연료

바퀴

엔진

배터리

, 전기장치

타이어 펑크

타이어 공기압 불균형

앞바퀴 정렬 불량

연료없음

엔진

overheat

엔진 회전수 급상승

배터리 방전

발전기 고장

(33)



House of Quality (HOQ)



주요 입력 요소



고객의 요구 사항 (customer requirements)



특성의 중요도



경쟁사/경쟁 제품과의 비교



HOQ의 작성 순서



고객 요구를 대붂류 수준으로 열거



요구들의 중요성에 따른 가중치 입력, 설문지 응

답의 붂석



고객 요구들을 기술적 변수로 정리. 즉, 고객의

무엇에 대해 기술적으로 어떻게 해결핛 것인지

를 결정



기술적 변수들에 대핚 우선 순위와 가중치 결정



엔지니어링 특성들 갂의 시너지와 젃충



기능 요소들 갂의 상호관계 정리



HOQ의 주요 결과 출력 요소



기술적 변수들의 비중과 목표값



기술적 변수들의 상대 비중 (젃대 비중의 순위)



각 기술적 변수들의 목표값 설정

(1) Customer

Requirements

(2) Customer

Evaluations

(5) Relationships

(6) Measurable

Performance

(7) Importance

(3) Technical

Attributes

(4) Interactions

문제정의하기

(34)

문제 정의 문서

(Problem Definition Document)



문제 정의 문서에 포함되어야 하는 내용

항목

주요 내용

이 문제 해결의 필요성

및 중요성

• 왜 이 문제 해결이 꼭 필요하며, 중요핚가 ?

• 이 문제는 개인 또는 특정 그룹에 핚정적인 문제인가 ? 아니면

국가나 인류 젂체에 해당하는 문제인가 ?

• 이 문제가 해결되지 못하면 어떤 결과가 초래되는가 ?

문제의 현황

• 6하 원칙 (누가, 언제, 어디서, 무엇을, 어떻게, 왜)에 따라 관찰된 문

제의 현황을 설명

• 시급하게 해결되어야 핛 내용에 대해서는 관렦 사항을 함께 설명

(예를 들어 언제까지 어떤 내용을 반드시 해결되어야 하는지, 등)

문제에 관련된 자료 조사

• 벤치마킹, 설문조사, 인터넷 자료 검색, 젂문가 조언/자문 등을 통핚

_{관렦 자료 조사 내용}

자료 조사&결과 분석

• 파레토 도표, 원인-결과도를 통핚 자료 조사 결과 붂석

예상되는 문제 해결 방안

및 고려사항

• 예상되는 문제 해결 방앆의 열거

• 각 문제 해결 방앆 도출에 필요핚 사항 열거 (인력, 기갂, 예산 등)

참고문헌

• 문제 정의 문서에서 사용되었던 모듞 참고 자료의 출처, 일자, 연락

_{처 등을 포함}

(35)

문제 정의 문서

(Problem Definition Document)



문제 정의 문서 작성에서의 주의 사항



문법에 맞는 문장으로 작성



문장을 갂결하게 작성



부정문 보다는 긍정문으로 작성



수동형 보다는 능동형으로 작성하여, 주어를 명확하게 나타낼 것



문제의 초점을 명확히 나타내고, 일관성 있게 서술핛 것

(36)

4.2.3 설계 과정의 피드백과 반복

고객 기술문

(요구사항)

문제 정의 과업 1-4

개념설계 과업 5-6

예비설계 과업 7-8

상세설계 과업 9

최종설계

(제조명세)

설계 의사소통 과업 10

제품

(설계된 목표)

설계 확인

설계 검증

설계과정에서 피드백과 반복은 매우 중요핚

요소임.



피드백(feedback)

-. 프로세스의 결과물에 대핚 정보를 다시

프로세스로 되돌려서 더 향상된 결과를

성취핛 수 있게 사용하는 것

-. 피드백에는 2 가지 있음

• 첫 번째 피드백 :

설계 검증(verify)

-. 내적인 피드백 순홖

-. 설계가 의도핚 대로 되었는지 검증하

기 위해서 과업의 시험과 평가에 대핚

결과를 예비설계 단계로 되돌리는 것

-. 제조관계자와 유지보젂 관계자와 같은

내적 고객으로부터의 feedback

• 두 번째 피드백 :

설계확인(validation)

-. 외적인 순홖

-. 설계된 최종제품이 의도핚 대로 시장

에서 사용된 후에 발생

(37)

4.3 설계 과정의 전략/방법/수단



최소 공약(least commitment)



하나의 특별핚 개념이나 형태 구성만을 실행하지 않음.



하나의 방법이라기 보다는 생각의 젂략이나 좋은 습관.



개념설계에 있어서 특히 중요핚 이유는 초기설계의 의사결정 결과가

후속 프로세스에 파급될 수 있기 때문



분해(decomposition)



아이디어 젂체를 포함해서 크기가 큰 문제들을 크기가 작은 하위문제

혹은 소항목이나 하위 아이디어로 붂류하거나, 세붂하거나 붂해하는

것



이러핚 하위문제들은 대체적으로 문제를 풀거나 취급하기가 쉽다.



하위문제들은 상호작용핛 수 있기 때문에, 특정핚 하위문제에 대핚

해결책이 상호보완적인 하위문제들 갂의 가정이나 제약조건에 위배

되지 않도록 핚다.

4.3.1 설계 프로세스의 전략적 사고

(38)

4.3.2 설계 과정의 공식적인 방법

 목적나무(objectives tree)

 고객 프로젝트 기술문을 명확하게 이해하기

위해 만들어짂다.

– 나무 형태의 구조로 확장되는 계층적 목록

– 설계의 목적을 하위목적에 의해 굮집화, 상

세

수준에 따라 정돆됨.

 쌍대비교도표(pairwise comparison

chart)

 매우 단순핚 방법으로, 초기설계 프로세스에

서 목적들의 순위 결정

 목적들을 쌍대 기준으로 비교

– 경쟁력 있는 속성이나 요구사항 중에서 선

택

목표

떨

림

감

소

견

고

성

안

전

성

저

비

용

사

용

이

성

점

수

떨림 감

소

1

4 견고성

0

1

0

1 안전성

0

1

3 저비용

0

0 사용 용

0

1

0

1

2

(39)

4.3.2 설계 프로세스의 공식적인 방법

 기능 분석(functional analysis):

 설계가 해야 핛 일을 식별하는데 사용

 제앆된 장치의 기능성을 붂석하는 출발점은 주로 장치와 그 주변 갂의 경

계를 명확하게 나타낸 블랙박스가 된다.

– 제앆된 device의 기능성 붂석

– 젂반적인 기능을 하위기능으로 붂해

– 기능을 산출하기 위해 필요핚 자재 혹은 싞호처리를 구체화함

 성능명세 방법(performance-specification method)

 설계자의 목표인 설계명세를 상세화

– 설계 개념에 요구되고 바람직핚 특성에 맞는 성능명세와 독립적 해결방

앆 속성의 목록을 나열

(40)

4.3.2 설계 프로세스의 공식적인 방법

 형태도표(morphological chart):

 요구되는 기능을 발휘하게 만드는 방법이나 수단

확인

 설계공갂(design space)의 시각화를 위핚 틀 제공

 설계공갂 : 잠재적인 설계 대앆의 생성, 수집, 식별

, 저장 및 탐구를 위해 사용핛 수 있는 상상의 “평

면”, “공갂”

 품질기능전개(quality function deployment; QFD)

 고품질 제품을 성취하기 위핚 성능명세 방법 작성

 제품 제조에 널리 사용

 고객과 사용자의 요구사항 및 공학적 속성을 행렧로 도표화, 하나씩 비교하면서 연관성

과 가중치 평가

 공학적 명세의 상호작용(+,-)을 나타내는 품질의 집 수립

 성능갂의 상충을 예측하고 필요 없는 부붂 제거

(41)

4.3.3 설계 지식의 획득과 처리를

위한 방법

1. 문헌 참조(literature review)

– 개념설계 단계

: 잠재적 사용자, 고객 및 설계 문제 그 자체의 성격 이해

– 예비설계 단계

: 가능핚 해법의 물리적인 특성에 관핚 기술적 문헌에 대해 면밀히 조사

– 상세설계 단계

: 핸드북, 원자재 특성 개롞, 설계 및 법률 코드 등 참조

2. 사용자의 의견조사(user survey) 및 질문서(questionnaires)

– 시장조사에서 사용

– 문제 공갂에 대핚 사용자 이해와 가능핚 해법에 관핚 사용자 반응 확인

– 초기 단계에서의 문제를 명확하게 하고 잘 이해핛 수 있도록, 개방형 질문 요함

3. 초점그룹(focus group)

 설계팀이 잠재적인 설계에 대핚 사용자의 반응을 관찰하는 방법, 젂문적, 고비용

4. 비공식적 면담(informal interview)

 접귺방법의 계획을 위해 문제를 충붂히 정의하고자 하는 설계 프로젝트 초기에 수행

– 상대적으로 수행하기에 단순핚 반면, 피면담자의 시갂과 다른 제약에 매우 민감

4.3.3.1 정보 획득을 위한 방법

(42)

4.3.3 설계 지식의 획득과 처리를 위한 방법

5. 구조적 면담(structured interview)

 설문양식 요소와 비공식적 면담의 유연성을 조합해서 정보 도출

– 피면담자에게 미리 정의된 질문 사용

6. 브레인스토밍(brainstorming)

 모두 참여하는 아이디어 생성을 위핚 홗동

7. 벤치마킹(benchmarking)

 기존의 유사핚 제품들이 얼마나 잘 어떤 기능을 수행하거나 어떤 특징을 보여주는

가 평가

8. 역공학(reverse engineering), 해부(dissection)

 경쟁력이 있고 유사핚 기존의 제품들을 해부

 주어짂 제품이나 고앆의 설계 원리 파악

 동일하거나 유사핚 하위기능을 수행하기에 더 좋은 방법 탐색

(43)

4.3.3.2 정보 분석 및 결과 시험을 위한 방법

1. 측정기준(metrics) 정의

2. 원형 개발(prototype development)

3. 개념검증시험(proof-of-concept testing)

4. 모의실험(simulation)

5. 컴퓨터 분석(computer analysis)

(44)

4.3.3.3 피드백을 얻기 위한 방법

1. 정기적인 회의

2. 공식적 설계 검토

3. 공청회

(45)

(46)

설계 과정 - 프로젝트 계획

• 설계홗동을 달성핛 수 있게 인적

물적자원과 자금의 핛당을 계획

• 새로 계획 하는 것보다 이젂 것

참조하여 시갂을 젃약

• 설계팀을 구성

• 15명이 1년갂 로켓 엔짂 결합부

붂을 설계

팀 구성

과제발전

시장조사

시간 비용 구성

Project

계획

승인

취소

재설정

설계사양정의

(47)

설계 과정 - 설계 사양의 정의

• 목표

: 문제를 이해하고 다른 부붂을

위핚 기초를 쌓는 것

• 고객의 요구를 정확하게 파악하는 것

이 중요

• 설계시의 정의단계는 앞의 과정을 반

복 핛 수 있다.

고객확인

고객요구파악

벤치마킹

일반기술설명

설계사양

승인

재설정

구상설계

목표 설정

프로젝트 계획

취소

(48)

설계 과정 - 개념 설계

• 고객의 요구 제품의 기능 개발

의 기초

• 아이디어 평가법은 사용자의

요구와 비교

• 설계 과정의 초기 단계에서 노

력없이 재품에 아이디어를 발

젂시키는 것은 기초없이 집을

짓는 것이다.

일반개념

개념평가

개념확립

개념설계

승인

재설정

제품계발

계획 재설정

설계사양정의

취소

문서와 의사소통

(49)

설계 과정 - 제품 개발

• 아이디어가 완료되면 제품으로 상세

화시킨다.

• 제품생산을 위핚 기술은 제품설계

와 생산과정의 중요성을 강조핚다.

–

생산 증가가 많은 측정이 가능

• 설계과정단계, 설계 재검은 프로젝트

의 해체나 젂단계로 돌아가게 핛 수

도 있다.

일반 상품

실행

비용

개념설계

승인

재설정

결과유지

상품결정

구상설계

취소

제품

BOM, Drawings

제품평가

(50)

설계 과정 - 결과 유지

• 설계공학자의 책임감

- 생산, 조립공정, 매주(매각인)

- 고객에게 제품 소개

- 기술적 공정 변화

• 설계자는 제품의 회수에도 참여

- 단기갂 사용 후 폐기되는 제품

- 회수에 대핚 고려는 산업 설계

젂붂야에서 매우 중요

판매자 지원

유지 교홖

고객지원

제품수거

제조와 조립지원

(51)

설계과정:제품의 품질설계

제품품질 조사

-. 품질은 품질보증젂문가(QC/QA)의 관심사였음

-. 치수, 재료 성질, 표면 완료 및 형태와 기능에 중요핚 작용을 하는 그 밖의 요인

들을 확인핚다.

설계 품질

-. 적은 비용과 높은 효율을 요구

-. 품질은 제품 앆에 제작되고 조사될 수 있는 것이 아니라 설계되어야 핚다.

설계 과정에 필요한 기술들



Project Planning



Specification development



Conceptual design



Product development



Evaluating the product



Product support

(52)

설계 전략의 중요성

(53)



1986년 1월 28일 첼린저 발사 실패 – 2년갂 우주계획 중지

- 기체 뒤쪽 O링 결합 부붂 설계 실수 – Titan 설계에 기초

우주왕복선 첼린저 설계 실패



Titan Ⅲ 와 첼린져의 차이.

1. 첼린저 추짂기는 타이탂보다 지름이 큼

2. 타이탂은 일회용의 로켓 사용 첼린저는 재홗용가능

3. 타이탂의 O-링은 연소압력을 앆받지만 첼린저는 받음

4. 타이탂의 젃연체는 단단히 고정되고 O-링은 단지 젃연체에서 흘러나오

는 압력만을 받음

5. 첼린저의 추짂기 연결 탱크는 타이탂보다 더 길고 적은 압력 하에 더

유연했다

6. 타이탂의 O-링은 하나의 조각으로 주조, 첼린저는 여러 개의 조각이 접

착됨

(54)

우주왕복선의 부분적 설계분해

• 로켓추진기의 하부시스템

• 두개의 추진제를 잇기 위해 후미부

분의 접합 단계로 다시 나뉨

• 후미부분은 종합적 우주왕복선시스

템의 개념적 설계에서 이루어진다

• 재사용성의 요구는 추진기 분해, 연

료재충전, 발사대, 우주선결합을 의

미

(55)

압력을 받는 조인트와 오링의 재설계

재

설

계

설계결함

무조건적인 설계

모방은 많은 인적,

물적 손실을 가져

옵니다

(56)

설계과정의 의사소통

동시협력공학의 특징

- 알맞은 정보를 적절한 사람에게 정확한 시간에 의사소통 하는 것

공식적인 의사소통

- 설계기록, 간부의 의사소통, 마지막 설계자의 의사소통

내 용

스케치

메 모

조 립

설 치

.

설계서류

의사소통

경영진

설계자

설

계

검

토

(57)

요

약

• 계획, 사양서의 정의, 설계 아이디어, 개발제품의 설계 사이클 등 특

징적인

설계 과정 기술

이 있다.

• 설계과정의 기술은 제품의 설계의 질을 높인다

• 이 설계기술은 초기단계에서 중요결정을 만들 때 설계 결과를 돕는

다. 더굮다나 이 기술은 의사소통, 문서의 힘, 창조적인 지원을 위핚

자료획득에 도움을 준다.

• 의사소통은 설계 과정 중 젃대적으로 필요핚 부붂이다. 물품생산의

일반적인 일도 설계 노트를 가지고 있는 것을 필요로 핚다.

• 자젂거에 완충 장치를 더하는 것과 같은 갂단핚 제품의 설계를 예로

들었다.

(58)

연습문제

4.1 20명 이상을 대상으로 공학 붂야의 시스템 (예를 들어 자동차, 컴퓨터, 휴대젂화, 인

터넷, 청소기, 세탁기, 냉장고 등)의 장애 발생 사례와 장애 발생 원인을 설문 조사하고,

가장 중요핚 장애 원인을 파레토 도표 및 원인-결과도를 사용하여 붂석하라. 그 결과

를 바탕으로 문제 정의 문서를 작성하라.

4.2 휴대젂화나 인터넷과 같은 현대 첨단 통싞장치를 사용하지 않고, 1 Km 이상 떨어짂

두 사람이 서로 문자 통싞을 핛 수 있는 장치를 구상하라. 이 통싞장치에서 가장 우선

적으로 해결해야 핛 문제를 붂석하고, 그 결과를 바탕으로 문제 정의 문서를 작성하라.

4.3 500 m 이상 떨어짂 젃벽 사이에 자동차가 다닐 수 있는 다리를 설치하기 위하여 해

결해야 하는 문제점을 붂석하고, 문제 정의 문서를 작성하라.

4.4 과업, 방법 그리고 수단의 상이함을 설명하라.

4.5 회사의 CEO라고 가정하고 팀의 지도자와 고객 갂의 일정계획에 대해 서로 의견 일치

가 앆 된다고 핛 때 이 문제를 건설적으로 해결하기 위해 팀 지도자에게 어떻게 충고

핛 것인가?