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품질기능전개품질기능전개(QFD)(QFD)

2007 통합기계설계 1

품질기능전개 (QFD: Quality Function Deployment)

• 품질기능전개

– 1970년대 중반 일본에서 개발, 1980년대 말에 미국 사용

QFD를 이용하여 Toyota는 신차 출시가격 60% 제품 출시 기간도 33% 줄임– QFD를 이용하여 Toyota는 신차 출시가격 60%, 제품 출시 기간도 33% 줄임

• 품질기능전개란?

– 고객의 요구사항과 설계변수의 상관관계 행렬

– 제품설계 및 제조에서 항상 고객을 의식하고자 하는 노력

– 동시공학을 적용한 전사적 품질관리의 일환– 동시공학을 적용한 전사적 품질관리의 일환

– 즉, 고객 요구조건을 만족시킬 수 있는 가장 바람직한 방법을 찾는 행위


품질의 집 (QFD 도표의 구조)

• QFD 단계를 적용하는 것은 ‘양질의 집’을 세우는 것

– 1단계: 고객이 누구?

2단계: 고객의 요구조건?– 2단계: 고객의 요구조건?

– 3단계: 요구조건의 상대적 중요도?

– 4단계: 경쟁사 제품 확인/평가

– 5단계: 제품의 설계변수 작성

– 6단계: 고객요구조건과 설계변수 사이의 관계

– 7단계: 설계변수 목표 값?7단계: 설계변수 목표 값?

– 8단계: 설계변수 사이의 관계


품질기능전개 절차

① 단계: 고객확인고객확인: 그들은 누구인가?

– 누가 제품을 살 것인가?

또는 다른 고객들에게 제품의 장단점을 얘기할 소비자– 또는 다른 고객들에게 제품의 장단점을 얘기할 소비자

– 즉, 고객이 누구인가를 완전히 결정

– 일반 소비자, 정부 관계자, 표준단체, 제조직원, 운송직원, 판매직원

– 만약 자전거를 만드는 경우 고객은 자전거 타는 사람, 자전거가게의 판매자, 자전거 수리 담당자 등.



② 단계: 고객의고객의 요구조건요구조건 결정: 고객이 원하는 것은?

– 소비자의 요구조건을 정리(팀 내 토론 결과, 고객과의질의응답 시장조사 )질의응답, 시장조사 )

• 대부분의 새로운 제품은 기존 제품을 개량한 것. 따라서, 현 제품을 사용하는 고객의견 청취 중요

전화 메일 직접 인터뷰• 전화, 메일, 직접 인터뷰

– 관계되는 정부표준을 확인 (환경처, 보건복지부, 산업안전부)

③ 단계: 각 요구조건에요구조건에 대한대한 상대적인상대적인 중요도중요도 결정③

– 고객으로부터 결정된 상대적인 중요도를 수치적으로표현하는 방법

• 각 요구조건에 대한 가중치 부여 (1 ~ 10 사이)• 각 요구조건에 대한 가중치 부여 (1 10 사이)

• 전체 합을 100으로 유지하며, 상대적인 측정으로 표시



④ 단계: 경쟁사경쟁사 제품제품 확인확인 및및 평가평가: 고객은 지금얼마만큼 만족하는가?

경쟁사 제품에 대하여 고객이 어떻게 느끼고 있는지 조사– 경쟁사 제품에 대하여 고객이 어떻게 느끼고 있는지 조사

– 시장에 출시된 경쟁사 제품의 성능, 설계, 제조방법 조사(제품개선에 반영)

⑤ 단계: 설계변수설계변수를 작성: 고객의 필요조건들은 어떻게대처될 것인가?

– 불명확하고 측정하기 어려웠던 목표들을 구체적으로 정의– 불명확하고 측정하기 어려웠던 목표들을 구체적으로 정의

– 예를 들어, 하나의 목적이 제품의 경량화라고 할 때,

• 제품의 부피는 [적절한 값]보다 작아야 한다.

• 제품의 질량은 [적절한 값]보다 작아야 한다.

• 제품의 도는 [적절한 값]보다 작아야 한다.


제품의 도는 [적절한 값]보다 작아야 한다.


⑥ 단계: 고객요구조건과고객요구조건과 설계변수설계변수 사이의사이의 상관상관 정도정도 규명

고객 요구조건과 설계변수 사이의 관계를 세 히 조사– 고객 요구조건과 설계변수 사이의 관계를 세 히 조사

• 행에는 고객요구조건(② 단계)

• 열에는 설계변수 또는 정량화된 목표들을 나열(⑤ 단계)

• 각 고객의 요구가 적어도 하나의 설계변수와 관계되도록평가

– 각 셀의 연관성을 기호 또는 수치적으로 표현

• ⊙ 또는 9 = 강한 관계

○ 또는 3 중간 관계• ○ 또는 3 = 중간 관계

• △ 또는 1 = 약한 관계

• 빈칸 = 관계없음

• X = 절대적 요구사항



⑦ 단계: 설계변수의설계변수의 목표목표 설정

– 각 설계변수의 구체적인 목표치를 설정

– 예를 들어, 만들고자 하는 자전거의 전달되는 에너지를90% 로 설정

⑧ 단계: 설계변수들설계변수들 사이의사이의 관련성관련성 규명

– 설계변수(공학적 특징)는 서로간에 관련 깊음

– 예를 들어, 출력이 높은 엔진은 대부분의 경우 무거운엔진이다이다

– 이러한 연관성을 매트릭스 윗부분에 추가

– 각 셀의 연관성을 기호 또는 수치적으로 표현

부정적 관계 1• 부정적 관계 -1

• × 매우 부정적 관계 -3

• ⊙ 매우 긍정적 관계 9


• ○ 긍정적 관계 3

품질기능전개 절차 핵심내용 요약

① 고객 요구조건을 조사하여 행렬의좌측에 열거

② 각각 요구조건의 상대적인②중요도를 수치적인 척도로 기록

③ 행렬의 상부에 고객 요구조건을만족시키는 데 필요한 기업의역할을 나열 (설계변수)역할을 나열 (설계변수)

④ 행렬의 수평축과 수직축에 있는항목 사이의 연결관계 강도를표시표시

⑤ 행렬 상부에 있는 설계요구조건을조사하여 고객 요구조건을만족시킬 수 있는 가장 바람직한만족시킬 수 있는 가장 바람직한방법을 찾고 이러한 평가수치를행렬 하부에 기록


품질의 집 예: 자전거 물튀김막이 (1/2)


품질의 집 예: 자전거 물튀김막이 (2/2)


일반 설계변수

•• 설계변수는설계변수는 설계문제를설계문제를 정의하는정의하는 기초기초

• 설계사양에 의해 개념설계에 부과된 구속조건


개념설계개념설계


개념설계

• 개념설계

– 설계사양으로부터 시작

다양한 아이디어 착상• 다양한 아이디어 착상

• 제품 기능을 설명하는 문서기록 또는 스케치

• 각 아이디어를 분석하고 설계사양과 비교

– 제품에 대한 많은 수의 다양한 Vision 제시

– 창의적 사고를 요구 (설계 = 창의적 사고와 연역적사고의 반복 적용)사 의 복 적용)

• 개념설계 활동 분류

– 고유설계 : 제품의 신세대를 위한 개념 설계 완전히 새로운 제품/개념 창조고유설계 : 제품의 신세대를 위한 개념 설계 완전히 새로운 제품/개념 창조

– 변형설계 : 크기나 형상은 바뀌지만 작동원리는 바뀌지 않는 개념 설계

– 적응설계 : 달라진 사양을 만족시키기 위해 원래의 작동원리에는 변화가없지만 다른 문제의 해결을 위해 제품에 가벼운 변화를 주는 개념 설계없지만 다른 문제의 해결을 위해 제품에 가벼운 변화를 주는 개념 설계


설계사양으로부터 개념 설계하는 예

• 만들고자 하는 제품의 다양한 수준의 여러 기능들이 파악되면, 그 기능에대한 작업규칙/기본개념을 찾기

• 설계 카탈로그의 계통도 (예: 기계적인 야채 수거 시스템)

– 각 세부기능은 왼쪽 칼럼에 있고, 가능한 해답들은 각 해당 줄에 나타냄


설계사양으로부터 개념 설계하는 예


제품의 기능으로부터 개념을 전개하는 순서

• 1 단계: 각 기능에 대해 개념들을 전개한다.

– 주어진 기능에 대해 후보 기능들을 많이 도출

• 2 단계: 각 기능들에 대하여 사용될 수 있는 방법이나 수단들을 열거한다.

– 각 세부기능에 대해 그 기능을 달성할 수 있는 많은 수단/방법 개발

• 3 단계: 모든 가능한 해법들을 포함하는 차트를 만든다.

• 4 단계: 가능한 조합들을 찾아낸다.


제품의 기능으로부터 개념 전개 예

• 기계적 배기구에 대한 형태학적 차트


• 휠체어 보조장치


개념설계의 유형

개인이나 그룹을 위한 전략

1. 복제 (Duplication)2. 요소들의 조합 (Combination of elements)3 역사적 진화 (Historical evolution)창

의적

3. 역사적 진화 (Historical evolution)4. 가설-시험 (Hypothesize and test)5. 유추 (Analogy)6. 형태론 (Morphology)사

고전

. 형태 ( p gy)7. 감정이입 (Empathy)8. 점검목록 (Chekclists)9. 생체모방학 (Biomimetics)략

by GAMEC

( )10. 트리즈 (TRIZ)

그룹만을 위한 전략by GAMEC

11. 브레인스토밍 (Brainstorming)12. 시넥틱스 (Synectics)


개념설계 유형의 세부 내용

1. 복제 (Duplication)– 누군가가 비슷한 문제를 해결한 적이 있는가? (know-how, know-who ?)

유관공학분야 또는 무관한 분야의 탐색– 유관공학분야 또는 무관한 분야의 탐색

– 특허침해를 피하면서 변형설계로 추진해야 한다.

– 복제의 대상 : 작동원리, 설계속성, 부조립품, 재질, 공정, 형상

– Reverse engineering(역공학) 이용

– 기술간행물, 전시회, 박람회 이용


2. 통상적인 요소들의 조합

– 익숙해진 대상물들 사이에서 새로운 관계를 규명할 때 창의적 해를 얻음

즉 재구성 능력 + 넓은 지식기반– 즉, 재구성 능력 + 넓은 지식기반

• 정기간행물, 일람표, 특허기록, 학술잡지, 전시회 등

– G. Daimler : 4 행정 피스톤기관 + 목재프레임 자전거 = 모터 싸이클 개발

– J. Gutenberg : 포도주 만드는데 흡사한압착기를 이용하여 인쇄기법 개발

– 수직운동을 수평운동으로 변환하는 개념

– 통상적인 기성품 이용통상적인 기성품 이용


3. 역사적 진화 (Historical Evolution)– 제품들의 특징들에 대한 경향으로 미래 추정

일정기간 동안 개선되지 않고 있는 상품의 특징?– 일정기간 동안 개선되지 않고 있는 상품의 특징?

– 최근에 일어난 기술적 발전을 제품에 접목시킴

4. 가설-시험 (Hypothesize and Test)– 제품의 기본개념으로 한 아이디어를 제안하고 그 다음– 제품의 기본개념으로 한 아이디어를 제안하고 그 다음

그 것이 믿을만한 것인지 시험 (독창적 가설 필요)

– 해가 1부터 8까지 있는 해 평면을 한 사람이 떠맡을경우의 시행착오 전략 특성 (local minima 빠질 가능성)경우의 시행착오 전략 특성 (local minima 빠질 가능성)

– 가설-시험 전략의 제품 예

• 1910 A. Wilm : 10,000번 시도로 두랄루민 개발

• 1953 WD-40 : 40번의 시도 끝에 개발

• 1797 parachute : 반복된 하강실험


5. 유추 (Analogy)– 공학의 서로 다른 분야간 유사성 조사

공학외 무관한 분야로부터의 유사성– 공학외 무관한 분야로부터의 유사성조사

– 유사성을 적용한 복제

• 플로터와 Overhead Crane 또는링머신

– 자연계로부터의 모방 : 생체모방학

– 설계사양 사이의 유사성을 발견하라!

1) 직접유추(direct): 서로 다른 분야간1) 직접유추(direct): 서로 다른 분야간비슷한 기술, 기법의 직접 비교

2) 상징적 유추(symbolic): 문제를 언어적표현으로부터 수학적 또는 상징적표현으로부터 수학적 또는 상징적표현으로 변환 (블록다이어그램 등)

말 <-> 수식 <-> 도표

3) 환상적 유추(f ) 이상적인 해의


3) 환상적 유추(fantasy): 이상적인 해의특성들로부터 실제 문제 해결법 모색

직접유추를 수반하는 해 전략의 기본

6. 형태학 (Morphology)– 설계자로 하여금 문제를 해결하기 위해 필요한 주요 속성이나 하위 시스템의

수많은 상이한 해들을 제안하게 한 후 이런 해들의 조합을 체계적으로 만들어수많은 상이한 해들을 제안하게 한 후, 이런 해들의 조합을 체계적으로 만들어전체문제의 해를 찾는 방법

개인 수송시스템에 대한 형태론적 분석 행렬– 개인 수송시스템에 대한 형태론적 분석 행렬

1) 수송시스템 작동매체

2) 동력원

3) 승객 지지방법


7. 감정이입 (Empathy)– 설계자 자신이 문제의 환경에 처해 있다고 상상해 보는 것

아인슈타인의 상대성 이론 : 빛의 속도로 여행중인 상상– 아인슈타인의 상대성 이론 : 빛의 속도로 여행중인 상상…

8. 점검목록 (Checklist of Question)– 개방형문제를 풀기 전, 일련의 질문 일람표를 검토하여 해결책을 찾는 방법

– 질문을 읽어 봄으로써 많은 수의 가능성 있는 해결책에로의 자극이 됨

– 기존의 제품을 개조할 필요가 있는 변형설계 또는 적응설계에 효과적– 기존의 제품을 개조할 필요가 있는 변형설계 또는 적응설계에 효과적

– 예 : 거꾸로? 복제? 소형화? …


점검목록 예


9. 트리즈 (TRIZ): 창의적 문제 해결 이론

– 1950년대 초반 러시아(구 소련)에서 개발

TRIZ 는 영어의 TIPS (Theory of Inventive Problem Solving) 의미를 갖는– TRIZ 는 영어의 TIPS (Theory of Inventive Problem Solving) 의미를 갖는러시아어 頭문자어

– “같은 학문의 몇몇은 전체적으로 다른 산업들 또는 많은 해에 걸쳐 분리되었던분야에서 유사한 문제를 해결하기 위하여 몇 번이고 반복되어 사용되었던 것”분야에서 유사한 문제를 해결하기 위하여 몇 번이고 반복되어 사용되었던 것”이라는 아이디어에 바탕

– 즉, “우리들은 ‘영감’을 기다릴 필요가 없으며, 또한 더 일찍 사용된 다른방법들에 공통의 시행착오를 거칠 필요가 없다” 는 내용방법들에 공통의 시행착오를 거칠 필요가 없다” 는 내용

– 1940년 러시아 특허 심사관 Genrich Altshuller에 의해 처음 제안됨

1) 20만 건의 특허를 발명혁신의 수준별로 조사

2) 그 중 20%인 오직 4만 건 만이 ‘혁신적 개선’임을 알게 됨

3) 4만 건에서 문제해결에 반복적으로 사용된 40가지 발명원리 발견3) 4만 건에서 문제해결에 반복적으로 사용된 40가지 발명원리 발견

4) 39가지의 설계변수를 이용한 문제의 해결


– TRIZ 방법의 원리

1 문제들이 해결하기 어려워진 중요한 모순들을 찾고1. 문제들이 해결하기 어려워진 중요한 모순들을 찾고,

2. 이러한 모순을 극복하기 위하여 40가지의 발명원리 중에서 적절한 원리를적용하여 해결

– 모순은 하나의 목표를 수행하기 위한 능력이 한편으로는 다른 능력을저하시키는 상황

• 완충장치가 커질수록 보다 큰 큰 충격을 흡수할 수 있지만, 반면에울퉁불퉁 길에서 발생되는 작은 충격은 오히려 흡수할 수 없다.

• 장갑을 두껍게 했더니 tank의 방호력은 증강되었지만 tank의 무게가장갑을 두껍게 했더니 tank의 방호력은 증강되었지만 tank의 무게가증가되어 기동성이 저하되었다.


– “완충장치가 커질수록 보다 큰 충격을 흡수할 수 있지만, 반면에 울퉁불퉁길에서 발생되는 작은 충격은 오히려 흡수할 수 없다” 에 TRIZ 적용 예길에서 발생되는 작은 충격은 오히려 흡수할 수 없다 에 TRIZ 적용 예

• 40개의 발명원리를 검토 ⇒ 2개의 원리가 해당

– 원리 1: 분할

» 독립적인 부분으로 물체를 나눈다

» 물체를 구분한다

» 물체 분할의 차원을 늘린다체 의 차 다

(전략): 부드러운 흡수기와 단단한 흡수기를 갖는 아이디어 도출!

– 원리 10: 선행행동

» 전체적으로 또는 부분적으로 미리 요구되는 행동을 실행하라» 전체적으로 또는 부분적으로 미리 요구되는 행동을 실행하라

» 물체들이 다음 행동을 바로 진행할 수 있도록 그것들을 정렬하라

(전략): 반자동 완충장치 도입. 즉, 완충장치 강도와 댐핑을 제어하기위하여 다음에 무슨 일이 일어날지 예상한다!

– 현재는 상용 TRIZ S/W 이용 가능 (예: Goldfire)


현재는 상용 TRI S/W 이용 가능 (예 Goldfi e)

– 입력(문제정의) – 문답식 의사결정 – 해결책

10. 브레인스토밍 (Brainstorming)– 1953 심리학자 A.F. Osborn

다양한 분야 전문가 4 8명 구성– 다양한 분야 전문가 4~8명 구성

- 하나의 문제에 대해 동시에30~45분 생각

- 참여자 각자 약 1분 아이디어 발표

- 새로운 발상 + 다른 사람의 아이디어발전

– 회의 중에 다른 아이디어에 대한비판을 삼가 하라.비판을 삼가 하라.

– 좀 거칠고, 어리석으며, 미친 듯한아이디어도 환영하라 (어리석게 보이는아이디어가 오히려 창의적이고아이디어가 오히려 창의적이고천재적인 경우가 많다).

– 가능한 많은 아이디어를 창출하라.

도출된 아이디어에 첨가하거나

해 1, 2, 3, 4가 있는 경우


– 도출된 아이디어에 첨가하거나개선시키는 것도 환영하라.

11. 시넥틱스 (Synectics: 창조적 문제해법)– 1961 W.J.J. Gordon에 의해 개발

– 문제를 보는 관점을 완전히 다르게 하여 이 곳에서연상되는 점과 관련성을 찾아내어 아이디어를발상하는 방법발상하는 방법

– 유추, 은유, 감정이입, 환상

– 시넥틱스의 두 가지 운영기법

1) 異質同化 : 사람에게 어떤 익숙하지 않은 문제를제기했을 때 그의 경험적 정보에 비추어보아 문제를제기했을 때 그의 경험적 정보에 비추어보아 문제를분석하여 이를 익숙한 것으로 바꾸려는 경향

2) 同質異化 : 일상적 사물을 보는 습관적 관점을의도적으로 왜곡하고 바꾸어 익숙해져 있는 세상을의도적으로 왜곡하고 바꾸어 익숙해져 있는 세상을새롭게 조명하려는 의식적 노력이다


capstone design (jun) 06 [호환 모드]dasan.sejong.ac.kr/~cad/files/capstonedesign/capstone... ·...

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