• 인자(因子, factor)

제품이나 제조공정에 영향을 미치는 변수

인자란 제품이나 제조공정에 영향을 미치는 변수(變數)이며, 영향을 주는 방법에 따라 다음과 같이 분류된다.

• 제어인자 --- 설계자가 자유롭게 그 값을 설정할 수 있는 요인
• 오차인자 --- 설계자가 설정할 수 없는 요인
• 신호인자 --- 출력을 결정하는 요인
• 표시인자 --- 구별은 할 수 있으나 설계자가 설정하지 않는 요인
• 조정인자 --- 제어인자 중에서도 특히 출력의 평균치를 변화시키는 효과가 큰 요인

수도꼭지 설계의 경우를 예로 이들 인자를 설명하면 다음 그림과 같이 된다.

　

표시인자(액체의 종류: 물, 기름...)

신호인자(카란의 각도)

오차인자(액체의 온도)

오차인자(사용환경; 열화)

나사의 크기(나사의 종류)

고무의 종류

입구의 크기

밸브의 크기

출구의 크기

제어인자(조정인자?)

　

• 오차인자(誤差因子, Noise factors)

부재(部材)의 산포, 사용환경의 변동, 경시변화(經時變化) 등에 의해 기능이 변동하는 인자. 관리나 조정을 할 수 없는 인자

기능을 산포를 이루게 하는 원인의 총칭이며, 노이즈라고도 부른다. 오차인자는 환경조건의 산포, 열화에 의한 산포, 물품간의 산포를 3종으로 분류할 수 있다. 오차를 받아들여서 실험하는 것으로 안정성 있는 제어인자의 조건을 효율적으로 선택할 수 있다. 오차인자의 정성적 경향이 알 수 있는 경우는 조합하여 2수준이나 3수준으로 하는 것이 효율적인 좋은 방법이다.

　

• 신호인자(信號因子)

출력을 조정시키기 위해 사용하는 인자

모든 기능은 에너지의 변환이라고들 한다. 출력을 변화시키려고 하는 입력신호를 신호인자라 한다. 기본기능의 직선청을 평가하기 위해서는 입력신호를 변화시켰을 때의 출력 DATA를 측정한다. 신호인자는 직선성의 흐트러짐을 평가하기 위하여 통상 3수준 이상 필요하다.

　

• 제어인자(制御因子, Control factors)

설계자가 자유롭게 변화시킬 수 있는 인자. 제품의 파라미터나 관리시킬 제조공정에 관련되는 인자

설계자가 자유롭게 그 중심치나 수준을 결정할 수 있는 변수. 예를 들면 설계한 회로의 저항치를 10옴으로 할지 20옴으로 할지는 설계자가 자유롭게 정한다. 안정성이 좋은 조건을 선택하기 위해 실험에서는 중심치가 되는 후보를 몇 개를 준비하고 그 후보를 선택함으로써 그 시스템의 안정화를 꾀한다. 대개의 인자는 제어인자이다.

　

• OFF LINE TAGUCHI METHOD

품질개선을 제조 LINE에서 떨어진 곳에서 실시하려고 하는 수법

설계나 개발부서, 생산기술부서 등 LINE 외에서의 품질개선 활동을 의미한다.

　

• ON- LINE QC(line내 품질관리)

생산라인 내에서의 품질관리 활동을 의미한다.

1. ON-LINE 공정관리

제품의 특성값에 의한 feedback control, 공정 조건의 feedback control, 계측기의 교정, 공정 조건에 의한 예측과 수정, 공정의 예방보전 등이 포함된다.

2. ON-LINE 제품관리

   제품 하나하나에 대한 수정, 수리, 폐기 등의 처리를 말한다.

3. After service

   출하된 내구성 제품을 어떤 간격으로 점검 또는 보전을 하거나 claim 처리를 하는 것.

　

　

• 파라미터 설계(parameter design=Taguchi method)

낮은 COST로 성능을 최적화하기 위한 설계정수의 중심치를 결정하는 방법

먼저 품질의 특성을 분류해 보면

1. 정특성(static)--- 망목특성, 망소특성, 망대특성, 백분율 특성
2. 동특성(dynamic)---수동적 특성, 능동적 특성
3. 계수치 특성----- 계수 분류치 특성, 0,1 data 특성, digital 특성으로 분류할 수 있다.

　

• 내부파라미터(內部 parameter)

제품의 특성을 결정짓는 설계정수(設計定數)

　

• 허용차 설계(tolerance design)

설계자 자신이 공차(公差)의 적정성을 조사할 수 있는 방법

　

• 직교배열표(直交配列表)

구해야 할 많은 요인의 효과를 적은 실험회수로 재현성 좋게 구할 수 있게 궁리된 수치표

• 직교표(直交表, Orthogonal arrays)

  실험계획법을 실시하기 위한 제어인자를 할당하기 위한 표. 다인자(多因子)실험을 필요최소한의 실험수로 실시할 수 있도록 각 제어인자의 수준을 실험마다 설정하는데 사용한다. 취해야 할 제어인자의 수 및 수준수에 의해 사용해야 할 직교표가 저절로 정해지며, 실험수도 결정된다. 직교표로 수준 할당은 패턴이 정해져 있으므로 그 중에서 선택하여 적용하면 실험계획법으로 실험을 할 수 있다.

직교표란 할당되어진 어느 제어인자의 특정수준에 착상한 경우 다른 모든 제어인자의 수준이 균등하게 조합되도록 작성된 표이다.

Taguchi method에서는 제어인자를 가능한 한 대상으로 삼아 직교표의 조합에 따라서 실험을 행한다. 각각의 제어인자마다 가장 SN비가 높은 조건을 골라서 최적조건을 구한다. 최적조건은 각각의 제어인자가 다른 인자의 영향을 받지 않고 단독으로 안정성을 높일 수 있는 것과 같은 인자 수준의 조합이다.

최적 조건에 의한 개선 정도는 계산에 의한 추정뿐 아니라 확인실험이라 부르는 최적조건을 이용한 실제의 실험에 의해 검증한다. 개선 정도가 확인실험으로실현되면 각 제어인자의 조합에 의한 영향(교호작업)이 적게 하류에 대한 재현이 높은 것이 증명된다. 실험에서는 시장이나 대규모 생산 등 조건이 바뀌어도 재현하는 최적조건을 구하는 것이 중요하다. 직교표를 사용함으로써 그 재현성을 CHECK할 수 있다.

　

• 내측직교표(內側直交表)

주로 구하고 싶은 요인을 할당한 직교표

　

　

• 동특성(動特性)

시스템 등의 출력이 입력의 크기에 대응하여 변화하는 특성

　

• 동적SN비

폭넓은 조건으로 사용했을 때 제품이나 기술의 기능이 얼만큼 안정하고 있는지를 정량적으로 나타내는 수치

　

• 손실함수(損失關數)

품질이라는 애매한 언어를 경제성으로 평가 가능하게 한 관수

제품의 성능 특성치 y가 이상치(목표값: m)로부터 벗어나므로 인하여 생산자 및 소비자가 감당해야 하는 손실을 화폐단위로 나타낸 경우를 손실함수(L (y))라고 한다.

　

• 공간적 내부 잡음

똑같은 재료, 부품, 작업에 의한 제품이더라도 발생하는 기능의 산포

　

• 물품간 산포

똑같은 재료, 부품, 작업에 의한 제품이더라도 발생하는 기능의 산포

　

• 열화잡음

시간에 의한 열화 또는 마모에 의한 산포

　

• 시간적 내부 잡음

시간에 의한 열화 또는 마모에 의한 산포

　

• 외부잡음(外部雜音)

사용 환경의 차이에 따른 산포

　

• 환경잡음(環境雜音)

사용 환경의 차이에 따른 산포

　

• 내란(內亂)

시스템 내부에서 발생하는 노이즈, 설계치의 산포나 마모열화 등

　

• 외란(外亂)

시스템 외부에서 가해지는 노이즈, 환경온도나 외부진동 등

　

• OFF LINE 대책

기능품질의 산포에 대한 대책을 개발설계 단계(제품, 공정)에서 실시하는 것

　

• ON LINE 대책

기능품질의 산포에 대한 대책을 제조단계에서 실시하는 것.

　

• SN비(signal-to-noise ratio)

• Taguchi method에서 가장 중요한 개념의 하나. 통신 등의 분야에서 성능비교에 사용되는 신호대 노이즈비의 유사개념으로 사용된다. Taguchi method의 경우 신호는 출력 혹은 특성치에 대응하고 노이즈는 그들 특성치의 목표치로부터 벗어난 양을 취한다. 특성치가 목표치에 가까우면 당연 S/N비는 커진다. 즉 품질이 안정되어지게 된다. 많은 평가결과가 있을 경우에는 특성치의 산포가 작을뿐만 아니라 그 특성치가 목표치에 가까운지의 여부도 S/N비에 관계되므로 목표특성을 올바르게 정의할 필요가 있다. 또한 S/N비를 이용함으로써 품질 개선 효과를 정량적으로 평가할 수 있게 된다.

• 목적특성의 안정성을 정량적으로 나타낸 수치, 클수록 안정되어 있음을 나타낸다.

기능의 안정성을 재는 척도로서 통신공학 등에서 사용하는 신호대 잡음비와 같은 의미를 갖는다. 측정한 data가 이상으로 삼는 입력과 출력의 직선관계에 어느 정도 가까운지를 나타낸 것.

실제로는 그 대수의 10배가 디지탈 단위의 SN비이다. Taguchi method에서는 db단위를 사용한다.

• SN비 구하는 법;

각 실험마다의 SN비 구하는 법은 우선 신호와 측정 DATA에서 이상으로 삼는 1개의 직선을 긋는다. 이상이 되는 직선의 경사는 나중에 조정하면 되므로 그 직선은 측정 DATA에서 직선까지의 출력의 산포가 최소가 되는 ZERO를 통과하는 직선이다.(ZERO점 비열식의 경우)

그리고 그 산포의 시그마 2승을 직선의 경사 베타(감도)의 2승으로 나눈 것의 역수를 근간으로 대수를 취한다. 직선에서 산포만으로 판정하면 경사가 작을수록 SN비가 좋아져 버린다. 감도와의 비를 취함으로써 경사가 다른 DATA도 마찬가지로 비교할 수 있다. 제어인자마다의 SN비는 각 실험의 SN비를 합쳐서 평균치를 취한 것.

　

　

• 성능특성치 분류

성능특성치 y는 양의 연속적인 수치라고 할 때 다음의 3종류로 구분할 수 있다.

1. 작을 수록 좋은 경우(smaller better: 망소특성)
2. 클수록 좋은 경우(larger better: 망대특성)
3. 특정한 목표치가 주어진 경우(noninal the best) 망목특성)

　

• 망목특성(望目特性)

목표치가 주어져 있어서 그것보다도 크든 작든 나쁜 특성치. 예를 들면 길이, 전압

　

• 망소특성(望小特性, Smaller-is-better Performance)

"값이 작으면 작을수록 좋다"고 정의되는 특성은 여러가지 있다. 일반적으로는 폐혜가 될 항목, 예를 들면 마모특성, 소음, 진동 등을 들 수 있다.

부하 값은 없으나 작은 편이 좋은 특성치. 예를 들면 마모량, 구부러짐 등

　

• 망대특성(望大特性)

부하 값은 없으나 큰 편이 좋은 특성치. 예를 들면 증폭량, 강도, 수량 등

　

• 변동계수(變動係數)

표준편차를 평균치로 나눈 수치, 산포의 상대적인 크기를 나타내며 클수록 나쁘다.

　

• 감도(感度)

시스템이 신호에 대하여 얼마큼 민감하게 반응하는지를 나타내는 수치

입력신호에 의해 출력이 어떻게 영향을 받고 있는지를 나타내는 척도이며, 입출력의 직선관계의 기울어짐. 예를 들면 입력에 변형량,출력에 하중을 취한 경우 감도가 높다고 하는 의미는 변형량이 늘어나면 하중이 크게 변화하는 것. Taguchi method에서는 db단위를 사용한다.

　

• ROBUST 설계(Taguchi 설계)

외부잡음에 영향 받지 않는 강건한 제품, 기술을 설계하기 위한 수법

　

• 기능특성(機能特性)

제품이나 기술의 기능 그 자체를 폭넓은 조건하에서 평가하기 위한 특성

　

• 노이즈(noies) 조합(調合)

시스템의 출력을 크게 하거나 작게 하는 관점에서 오차인자를 조합, 실험규모를 축소하는 방법

　

• 혼합계 직교표(混合系 直交表)

2수준의 용인과 3수준의 것을 동시에 할당할 수 있는 직교표

　

• 요인 효과도(要因效果圖)

요인의 효과 크기를 그림으로 나타낸 것

　

• 실험계획법

제품의 특성에 영향을 미치는 여러가지 인자를 선정하고 이들의 관계를 알아보기 위한 실험을 실시하여 data를 얻고 이를 분석하므로서 올바른 행동방안 즉, 제품의 최적제조조건을 경제적으로 찾아내고자 하는 학문.

　

　

• 설계 파라미터(parameter) --- 제품의 특성을 결정짓는 설계정수

　

• 마할라노비스의 거리 Mahalanobis'(generalized) distance

동일한 공분산(共分散) 행렬을 갖고, 틀리는 평균을 가진 2개의 모집단간의 거리로서 마할라노비스(Mahalanobis)에 의해 제안된 거리.

유클릿 거리가 평지에서의 거리라면, 마할라노비스 거리는 산 경사의 완급(緩急)을 고려한 거리라고 할 수 있다.

　

• 기본 기능(基本機能) --- 제품이나 기술에 진정 요구되는 기능

Taguchi method에서는 제품이나 시스템을 개발할 때 고장이나 문제점 현상 등의 품질특성을 추적하지 않고 입력된 에너지와 출력의 비례관계를 고려할 것을 권장한다. 예를 들면 후크의 법칙에 의거 변형량과 하중치, 옴의 법칙에 의거 전류와 전압 등이다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단이나 메카니즘의 입출력 관계를 기본기능이라고 부른다.

　

• 품질 --- 제품을 출하한 후 제품이 사회에 영향을 미치는 손실

　

• 3 STEP 설계

　

• 시스템 설계

　

• 동적 기능창(動的機能窓)

　

• 노이즈(noise) --- 시스템의 기능을 흐트러뜨리는 원인

노이즈란 제품의 품질이나 공정조건 등 시스템의 기능을 산포를 이루게 하는 제어할 수 없는 요인을 말한다.

다음과 같이 3종류로 분류된다.

• 확인실험(確認實驗, Confirmation Experiment)

Taguchi method에서의 확인실험은 일반 재현성 확인이라는 그 이상의 특별한 의미를 갖고 있다. 실험을 효율적으로 하기 위하여 직교표를 사용하여 실험을 하며, 그 결과에로부터 최적조건을 추정하는데 실험이 제비뽑기식이 아니므로 최적조건의 실험이 그 안에 들어가 있는 일은 드물다. 따라서 추정한 최적조건에서의 확인실험은 불가결하게 된다.

그 경우 비교를 위해 현행조건 혹은 최악조건 등에서의 실험을 동시에 하는 것이 보통이다. 실험이 올바르면 SN비가 추정한 값에 가까워질 것이며, 만약 SN비가 큰 폭으로 틀릴 경우에는 실험 그 자체에 문제가 있다고 생각할 필요가 있다.

따라서 Taguchi method에서의 확인실험은 실험의 서투름(미비함)을 확인해 주고 있는 셈이다. 대부분의 기술자는 자신의 실험의 서투름(미비함)을 인정하고 싶어 하지 않으며, 결과의 불일치를 다른 요인으로 탓하여 판단을 그르치는 일이 많다. 그러나 실험의 서투름(졸렬함)을 인정한다는 것은 좀처럼 어렵기 때문에 이와 같은 확인실험이 갖는 의미는 매우 크다.

　

※ 출처: Taguchi method 관련 용어들로서 「日經 MECHANICAL, '97.11.」에서 발췌.

Last Updated 04-02-21