Transcript 제품설계
담당교수 : 김 영 훈 ([email protected]) 목 차 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 제품설계 서론 공학설계의 과정 고객의 욕구 파악 제품 계획 개념 설계 개념 선택 제품 설계 제조고려설계 2 1. 서론 1.1 공학설계의 개요 1.2 공학설계의 역사 1.3 설계자에 요구되는 지식 1.4 성공적 제품 개발의 특성 제품설계 3 1.1 공학 설계의 개요 공학 설계 욕구의 실현을 목표로 하는 학문 공학의 실현 과정 공학적 설계 기능 및 성능 사양 등의 구체적 목표를 제한된 요소와 조건에서 형상화하는 일련의 과정 교과의 목표 제품설계 4 욕구의 형태 무형 자연현상과 별개로 추상화 가능 (컴퓨터 그래픽, 소프트웨어) 명확히 주어지는 것 (주택, 교통, 환경, 전자제품) 유형 잠재적인 것 (ABS, HITE 맥주) 신기술을 이용하는 것 (신소재, 세라믹, 기억합금 등) 공학과 예술의 차이점 제품설계 5 공학 설계의 속성 다분야간 연계된 과정이다. 매우 복잡하다. 창조성과 분석을 필요로 한다. 상호작용적 활동이다. 반복되는 과정이다. 과학적, 예술적 재능을 동시에 요구한다. 제품설계 6 공학 설계에서 수행되는 일 문제를 정의한다. 계획을 수립한다. 창의적이어야 한다. 수학적 모델을 개발한다. 분야를 통합한다. 경제성 분석을 수행한다. 타인과 의사소통을 한다. 제품설계 7 공학 설계의 분류 분 류 기 준 a. 영역 분류 1. 설계 대상 설 계 내 용 재료설계, 기계설계, 구조설계, system 설계, Plant 설계, 공정설계 b. 제품 분류 열관리설계, 항공기설계, 차체설계 2. 구체적인 설계 내용 구분 기구설계, 성능설계, 배치설계, 형상설계 3. 사용되는 해석 방법 강도설계, 열역학설계 4. 설계 수행 방법 시행착오설계, 최적설계 5. 설계 방법론 창조설계, 개발설계, 수정설계(유사설계) System의 요건 제품설계 8 1.2 공학 설계의 역사(기원전) 인류 역사에 있어 설계의 첫 번째 증거 불의 이용과 제어 → 도기산업, 주물작업 인류의 첫 번째 예술품, 동굴 벽화 문자의 개발, 종이의 사용 바퀴의 발명, 고온화로의 개발 피라미드의 설계 → 토목공학의 발전 그리스 문명 → Archimedes(287-212 BC) 제품설계 9 공학 설계의 역사(기원후) 제련기술의 발명, 금속처리 기술의 개발 대수와 기하학 → 공학적 원리의 사용 기계를 토대로 하는 문화의 시작(중세시대) 유럽의 르네상스 → Leonard da Vinci 공학원리에 근거한 분석적 방법의 공학설계 Galileo, Kepler, Newton, Boyle, Hooke 등 영국의 산업혁명 (1750-1900년) 제품설계 10 좋은 설계란? 쉽게 제품화되고, 잘 팔릴 수 있는 설계 (What you design is what you make is what you sell.) 이익 설계능력을 지속적으로 향상시킬 수 있는 방안 필요 제품설계 11 미국 공학인증협회(ABET)의 제안서 교과과정에 있어 강조되어야 할 공학설계의 요소 학생들의 창의성 개발 개방형 문제의 취급 설계방법의 개발과 사용 설계문제의 요구사항과 사양의 정식화 대안을 심각하게 고려할 수 있는 능력 타당성 검토 제조공정 향상된 설계방법 동시공학설계 제품의 수명에 대한 고찰 시스템 요소 설계 설계과제에 있어 다른 전공자들과의 교감 등 추가되어야 할 실제적인 다양한 제약 조건들 경제적인 요인, 안정성, 신뢰성, 미적 감각, 윤리관 등 제품설계 12 1.3 설계자에 요구되는 지식 일반 상식(General knowledge) 전문 지식(Domain-specified knowledge) 경험(Procedural knowledge) 오랜 기간에 걸친 후천적 경험이 가장 중요한 능력 예시 - 기계설계에 필요한 지식과 기술 제품설계 13 설계에 필요한 지식과 기술 보조지식 및 기술 기획 시스템 지식 및 기술 제어계측 규격화 기본설계지식 표준화 분석 기구학 기계요소 설계 데이터베이스 응용수학 재료역학 정보 관리 기계제도 기계공작법 가공, 조립 (경제성, 신뢰성, 안전성 등) 컴퓨터 열역학 재료 강도 공학 해석 유체역학 기계재료학 평가 EDPS 정역학 기능 CAE 응용기계 설계 CAD CAM 시뮬레이션 최적화 (설계, 생산, 판매, 수요 등) 의사결정 제품설계 14 공학 설계에 의한 제품 개발 경험 Need 유형의 욕구 무형의 욕구 설계 과정 제품 지식과 기술 창조적 문제 해결을 위한 방법이 필요 제품설계 15 설계자가 지켜야 할 2가지 기본 원리 반복의 원리(Principle of iteration) 다소간의 기간을 두고 반복되는 특성을 갖는 설계 업무 과거의 경험을 활용 정확하게 습득하는 자세가 필요 최소언질의 원리(Principle of the least comments) 변경이 불가능한 결정을 가급적 최종 설계 단계까지 유보 현재의 곤란함에 대한 철저한 분석과 해결 방안을 검토 장래의 가능성에 대비 제품설계 16 1.4 성공적 제품 개발의 평가 기준 제품 품질 제품 비용 개발 기간 개발 비용 개발 능력 궁극적으로 기업의 이익과 관련된다. 제품설계 17 제품 개발의 중심이 되는 기능 마케팅 설계 제조 대부분 프로젝트 팀을 구성하여 제품을 개발한다. 제품설계 18 제품 개발에 영향을 주는 인자 절충(Trade-off) 동적 특성 → 환경의 지속적 변화 세부 사항 시간 압박 창조 사회적, 개인적 욕구의 만족 팀의 다양성 팀의 사기 제품설계 19 2. 공학설계의 과정 2.1 설계 방법론 2.2 제품 개발 과정 2.3 제품 개발 방식 2.4 제품 개발 조직 2.5 체계적 설계 절차 제품설계 20 2.1 설계 방법론 ¾ÆÀ̵ð¾î âÁ¶ ¾ÆÀ̵ð¾î Æò°¡ ¾ÆÀ̵ð¾î ºÐ¼® 창조적 문제 해결과 제품설계를 위한 설계자의 능력 제품설계 21 예) 시스템으로서의 기계 Design Need 1. 용도 2. 사용조건 3. 요구성능 기계 Energy In 1. 2 이상의 부품 결합 2. 제한된 상대운동 Out Effective Work 기계 설계의 순서 기계(Machine), 공구(Tool), 기구(Instrument) 제품설계 22 2.2 제품 개발 과정 개념 개발 시스템 수준 설계 상세 설계 검사 및 개량 생산 초기 진입 임무서술서(혹은 설계 개요)로 시작, 제품 출하까지 제품설계 23 개념 개발 : 전방 과정 ÀÓ¹« °í°´ÀÇ ¸ñÇ¥ »ç¾ç Á¦Ç° Á¦Ç° ¼-¼ú¼- ¿å±¸ ÆÄ¾Ç È®¸³ °³³ä »ý¼º °³³ä ¼±Åà °æÀï·Â ÀÖ´Â °æÁ¦¼º Á¦Ç° ºÐ¼® ºÐ¼® ½Ç½Ã »ç¾ç °³·® ÀÜ¿© °³¹ß ÇÁ·ÎÁ§Æ® °èȹ °³¹ß °èȹ °³³ä °³¹ß 이 단계는 기능간의 조정을 보다 많이 요구한다. 시장 주도형 제품의 개발에 일반적으로 적용된다. 제품설계 24 주요 설계 모델 문제 정의 제1모델 제2모델 제3모델 제4모델 개념설계 기능과 구조의 결정 개념설계 기초설계 구체화 설 계 형식설계 상세설계 상세설계 해법의 원리 탐구 제품설계 실형 가능한 모듈로 분할 전체적 배치 완성 생산 문서 준비 설계 과정을 정의하고 실천하는 다양한 방법론 제품설계 25 공학설계의 과정 구 분 외부 설계 좁 은 의 미 설 계 과 정 목적 또는 필요의 인식 (Recognition of Goal or Need) 문제 설정 (Definition of Problem or Task Specification) 개념 창출 (Conceptualization) 내부 설계 가능성 검토 (Feasibility Study) 기본 또는 초기 설계 (Preliminary Design) 상세 설계 (Detail Design) 평가 평가 (Evaluation) 생산 설계 (Production Design) 생산 넓 은 의 미 제품설계 생산 (Production) 판매 판매 (Marketing) 이용 단계 사용 보수 관리 계획 (Service & Maintenance Plan) 폐기 계획 (Retirement Plan) 26 좁은 의미의 설계 좁은 의미의 설계 과정 목적 또는 필요의 인식 시장 조사 기술 예측 Design Need? 요구 성능 문제 설정 용도 및 사용조건 기능해석 및 Lay-Out 작성 개발동기 목표품질 (제원 및 외형) 개발비용 기대효과 (판매액, 이익) 개념 창출 제품개발계획서 작성 목표품질의 타당성 구조 및 성능 가능성 검토 시장성, 경제성(이익의 규모) 원가 구조, 경쟁력 주요 기능품의 상세 Spec. 및 도입 방법 결정 기본 또는 초기설계 전체 조립도 및 부분조립도 제작 상세 설계 평가 부품 설계 및 도면 제작 부분적 역학 계산 필요 설계에서의 경험이 중요 부품 제작 및 검사 부품 제작성 Prototype(원형) 조립 조립성 성능시험 및 내구성 시험 실시 제품설계 부품설계 기준 목표품질 달성 여부 27 넓은 의미의 설계 과정 좁은 의미의 설계 부품업체의 품질 향상 도모 Pilot 생산 생산라인의 공정 설계 생산 설계 제품 Spec. 결정 완성품 성능 시험 취급설명서 작성 부품 제작업체 기술 지원 생산 생산 지원 업무 생산 현장의 문제점 해결 제품 Catalogue 제작 판매 판매 지원 업무 영업 지원, Field Survey Trouble Shooting 사용 보수 관리 계획 A/S 지원 업무 사용자 Claim 처리 지원 자원 재활용 방안 강구 폐기 계획 환경 보호 대책 포장재 최소화 설계 중요 제품설계 28 잘 정의된 공학설계 과정의 유용성 품질 보증 조정 계획 관리 개선 공학설계는 개념설계와 제품설계의 단계를 거친다. 제품설계 29 제품 개발 과정의 적용 기술 원천적 제품 플랫폼 제품 공정집약적 제품 맞춤 제품 시장 주도형 개발 과정에 추가되는 여러 변이 각 회사만의 독특한 상황에 따라 선택적으로 변경 제품설계 30 2.3 제품 개발 방식 각 비용 요소들의 총 제품 비용에 대한 영향 제품설계 31 설계 단계별 비용 측면에서의 영향 제품설계 32 설계 단계별 비용 절감 가능성 제품설계 33 품질-지렛대 제품설계 34 순차적 제품 개발 ¿ä±¸ »çÇ× ÆÄ¾Ç ¸¶ÄÉÆà °øÇÐ ¿¬±¸ ¼³°è °³¹ß Á¦Á¶ ÆǸŠ¹× ¸¶ÄÉÆà °í°´ 제품설계 35 동시적 제품 개발 ´ÙºÐ¾ß Á¦Ç° °³¹ß ÆÀÀº ¸¶ÄÉÆÃ, ¿¬±¸, ¼³°è, °³¹ß, Á¦Á¶ ¹× ÆǸŸ¦ Æ÷ÇÔÇÑ´Ù. ¿ä±¸ »çÇ× ÆÄ¾Ç ¸¶ÄÉÆà °øÇÐ ¿¬±¸ ¼³°è °³¹ß Á¦Á¶ ÆǸŠ¹× ¸¶ÄÉÆà °í°´ 제품설계 36 ½ÃÀÛ 동시적 제품 개발 °í°´ ½ÃÀå ºÐ¼® ¹®Á¦ ÆÄ¾Ç ¹®Á¦ ºÐ¼® ¹× Á¤ÀÇ ¼³°è »ç¾ç °³¹ß ¸¶ÄÉÆà ¿¬±¸ °³¹ß ¼³°è ´ë¾È Á¦½Ã ÆÀ ºÎÇ° °ø±ÞÀÚµé Á¦Á¶ ÃÖÀûÇØ ¼±Åà 동시 공학 ¼-ºñ½º ºÎÇ° ¼³°è ½ÃÀÛÇ° Á¦ÀÛ CE, SE 제품설계 ÃÖÁ¾ ¼³°è CPD »ý»ê IPD °í°´ ULE ¼-ºñ½º Á¾·á 37 동시공학적 설계 과정 제품설계 38 동시공학의 이점 제품의 부품 수 감소 신속한 제품 조립 단순하고 값싼 제조 최종 단계에서의 수정 감소 제품 신뢰성의 향상 낮은 비용 고객의 요구 사항을 정밀하게 만족시키는 제품 개념에서 고객 단계까지의 기간 단축 재무적으로 빠른 손익 분기점 짧은 출시 기간 제품 출시 후의 변경 감소 제품설계 39 동시공학의 구성 요소 È°¿ë °¡´É ±â¼ú ¿ø¸®, ±â¹ý ¹× µµ±¸µé µ¿½Ã°øÇÐ °úÁ¤ Áö¼ÓÀû °øÁ¤ °³¼± Á¦Á¶¼º °í·Á ¼³°è Á¶¸³ °í·Á ¼³°è Ç°Áú °í·Á ¼³°è Á¦Ç°¼ö¸í °í·Á ¼³°è ºñ¿ë °í·Á ¼³°è Á¶Á÷°ú ÆÀ 제품설계 40 동시공학 적용시의 주의 사항 고객을 이해한다. 제품 개발 팀을 배치한다. 제조고려설계 전략을 도입한다. 공급자로부터 일찍 조언을 구한다. 디지털 제품 모델을 채택한다. CAD/CAM 도구들을 통합한다. 제품과 공정의 시뮬레이션을 수행한다. 품질공학의 원칙과 신뢰성 기법을 채택한다. 효율적 업무 환경을 창조한다. 지속적으로 설계 과정을 개선한다. 제품설계 41 순차공학과 동시공학의 비교 제품설계 42 순차공학과 동시공학의 비교 제품설계 43 2.4 제품 개발 조직 제품 개발 조직의 분류 조직적 구조 선택의 기준 제품설계 44 제품 개발 조직의 분류 제품설계 45 서로 다른 조직 구조의 특성 제품설계 46 조직적 구조 선택의 기준 기능 교차적 통합 중요도 사업 성공에 대한 첨단 기능 전문성의 중요도 각 기능의 개인들의 활용도 제품 개발 속도 제품설계 47 2.5 체계적 설계 절차 문제의 정의 가능성 있는 해의 창안 각 개념의 분석 및 평가 가장 좋은 개념의 선정 가장 좋은 개념의 반복적인 개선 이 개념의 제품 계획으로의 변환 제품설계 48 예) 종이 비행기의 설계 제품설계 49 설계 과정의 핵심 요소 ½ÃÀÛ ¹®Á¦ ¿µ¿ªÀ» Á¤¸³ÇÑ´Ù ¹®Á¦¸¦ Á¤ÀÇÇÑ´Ù °³³ä¼³°è¸¦ â¾ÈÇÑ´Ù °³³ä¼³°è¸¦ ºÐ¼®ÇÏ°í Æò°¡ÇÑ´Ù Á¦Ç°¼³°è¸¦ °³¹ßÇÑ´Ù. Á¾·á 제품설계 50 3. 고객의 욕구 파악 3.1 제품 개발 방법 3.2 수요 예측 3.3 기술 예측 3.4 고객의 욕구 파악 제품설계 51 3.1 제품 개발 방법 Seed-oriented Need-oriented 고객의 욕구 심리적 측면 물리적 측면 경영합리 측면 생산 기술 이익의 규모 제품 개발의 3차원 제품설계 52 판매자 측에서 보는 마케팅 개념의 변천 1차원 : 판매 중심 경영 이념 회사 있는 물건을 판매 2차원 : 고객 중심 경영 이념 회사 + 고객 고객이 원하는 물건을 제작, 판매 3차원 : 사회 복지 경영 이념 회사 + 고객 + 사회 판매에 환경 비용 부담 등의 제약 조건 제품설계 53 시장의 특성 a (고객의 욕구) Y 시장의 규모 Z X (대체기술) (사용자) 시장(Market) : 고객의 욕구를 만족시켜주는 장소 서로 모순되는 요구 발생 가능 제품설계 54 시장 조사(Market research)의 방법 표본 조사(Sampling research) 시계열 분석(Time series research) 시장 시험(Market test) 제품설계 55 시장 분석(Market analysis/identification) 소비자는 누구인가? 소비자가 진정 원하는 것은? 제품 지원 측면에서 소비자가 원하는 것은? 제품의 적절한 시장 도입 시기는? 경쟁 제품은? 적정한 가격은? 잠재적인 관련 제품과 서비스는? 제품설계 56 Need-Oriented : 경제, 사회적 부족 요인 검토 에너지, 자원 대체 에너지, 절약형 기술 개발, 경량화 신소재, 세라믹, 복합재료, 비결정 재료, 기억합금 교통 신교통 시스템, 신호체계 주거 도시 공동화 방지 고임금, 노동력 자동화 기술 환경, 범죄, 정보 관련 제품설계 57 Need-Oriented : 시장조사 연구에 의한 방법 생활 분야 분석 주택 환경, 식생활, 여가 이용 기존 제품의 용도를 변경 제습기, 가습기, ABS 기존 개발품을 개선 Laser disk player, 재생화장지 보급 저해 요인 분석 세탁기(세탁 전용 → 탈수기 부착 → 건조기능 추가) 기술 성과의 응용 잘 안 깨지는 맥주병, 꿈의 와이셔츠 제품설계 58 제품의 수명 사이클 개발 제품의 이익이 발생하는 시기에 새로운 제품의 개발에 착수하여야 한다. 제품설계 59 확장된 제품의 수명 사이클 1. Idea Generation 2. Idea Evaluation 3. Feasibility Analysis 4. Technical R&D 5. Product R&D 6. Preliminary Production 7. Market Testing 8. Commercial Production 9. Product Introduction 10. Market Development 11. Rapid Growth 12. Competitive Market 13. Maturity 14. Decline 15. Abandonment 제품설계 60 3.2 수요 예측(Demand forecasting) 거시적 예측 방법 내부적 예측 방법 • 시계열 분석 • Logistic 곡선 외부적 예측 방법 • GNP 카메라 구매 형태의 비율 제품설계 61 미시적 예측 방법 시간가치 개념에 따른 교통기관의 종합 평가 제품설계 62 3.3 기술 예측(Technological forecasting) 기술 진보의 단계 : 발명→기술혁신→보급 기술 진보의 형태 a. 대사적 변형(Metabolic transform) b. 변신적 변형(Metamorphic transform) 제품설계 63 기술 예측 방법 탐구적 예측 수송기관의 최대 속도 제품설계 64 기술 예측 방법 직관적 예측 Brain storming 방법 A. F. Osborn(1941년) 여러 사람의 아이디어로부터 적절한 결과를 도출 주의 사항 아이디어의 흐름을 돕는 질문의 유형 • 조합, 대체, 수정, 삭제, 다른 용도 Delphi 방법 다수의 전문가를 대상으로 하는 설문조사 실시 비연속적인 기술 변화 등을 예측할 때 효과적 제품설계 65 기술 예측 방법 규범적 예측 규범이란 Space shuttle 제품설계 66 기술 예측 방법 기술의 전조 예측 발표된 기술로부터 전조(Signal, 징후, 조짐)를 탐색 특허 공고, 기술 논문, 신문, 잡지, 학회지 등을 참조 실용화, 제품화까지의 기간(3-5년)을 단축, 시장 선점 기타 보다 사업적이고 경제적인 요인에 기인하는 예측 방법 인구의 규모나 연령층의 분포 변화 → 소비재의 형태 예측 에너지 단가 예측 → 대체에너지 개발, 새로운 엔진 개발 등 대출 금리에 대한 평가 → 신규 투자의 규모 결정에 참고 제품설계 67 3.4 고객의 욕구 파악 중요성 제품을 고객의 욕구에 초점을 맞출 수 있도록 함. 명시적인 욕구뿐만 아니라 잠재적인 욕구도 함께 파악함. 제품 사양을 정당화하는 기준이 되는 사실을 제공함. 개발 과정에서 욕구 파악을 위해 하였던 여러 가지 행위들을 기록으로 남김. 중대한 고객의 욕구를 놓치거나 잊지 않도록 함. 고객의 욕구를 개발팀원 모두에게 공통되게 이해하도록 함. 과정의 의미 제품 개발 과정의 종합적인 부분이며, 향후 개념 생성, 개념 선택, 경쟁력 비교 및 제품사양 확립과 매우 밀접하게 관계가 있다. 제품설계 68 고객은 누구인가? 나의 고객은 다음 공정 Ishikawa(1985) 생산라인에서 가장 중요한 요소는 바로 고객 Deming(1986) 품질을 결정하는 사람은 엔지니어가 아니라 고객 Feigenbaum(1988) 기업이 생산하는 제품과 서비스를 구매하거나 또는 그것에 의해 영향을 받는 사람들 외부 고객과 내부 고객 Juran(1989) Juran(1992) 고객의 욕구는… 갈망하는 잠재적 제품의 모든 속성을 표현한다. 고객의 속성(characteristics) / 고객의 요구 사항(requirements) 제품설계 69 6단계 방법론 노력의 범위를 정의 → 임무 서술서 고객으로부터의 원시데이터 수집 원시데이터를 고객 욕구의 관점에서 해석 욕구들의 계층 구조화 욕구의 상대적 중요도 확립 결과를 과정에 반영 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 70 코드 없는 드라이버를 위한 임무 서술서 예시 제품설계 71 고객 욕구 데이터의 추출 기술 제품설계 72 원시데이터의 해석 제품설계 73 제품설계 74 제품설계 75 4. 제품 계획 4.1 설계 사양 4.2 제품 사양의 결정 4.3 제품 계획 분석 제품설계 76 4.1 설계 사양 설계 문제에 대한 구속 조건 설정 시장 조사와 개념 설계 단계의 중간 과정 설계사양의 공식화는 설계구현의 첫 단계 설계 목표의 설정 단계 최종적 제품의 품질 특성으로써 표출 제품의 가치를 좌우 제품설계 77 제품에 요구되는 품질 특성에 관한 요소 물리적 요소 외관 특성(크기, 길이, 두께, 무게) 역학적 성질(속도, 강도, 취성), 물성(통기성, 투광성, 신축성) 광학적 성질, 음향적 성질, 화학적 성질, 전기적 성질 기능적 요소 효율, 안전성, 기능의 다양성, 휴대성, 전문가의 범위 인간적 요소 이미지, 희소성, 습관, 지적 정서적 충실감 시간적 요소 내한성, 내습성, 내진성, 지속성, 속효성, 내구성, 보전성 경제적 요소 저가, 유지비 저렴 생산적 요소 작업성, 원재료, 수율 시장적 요소 적시성(유행, 계절), 품종의 다양성, 신용, 수명사이클 제품설계 78 수명사이클의 관점에서 본 품질 특성 설계 단계 간결성 제조 단계 제조성, 경제성 분배 단계 수송성, 포장성, 안전성, 불가역성, 양립성 소비, 운용 단계 경제성, 안전성, 신뢰성, 취약성, 무공해성 보전성, 접근성, 발전성, 가전성, 유연성 제품설계 79 설계 사양이란, 모든 문제 해결의 첫 단계 자동차 구입, 여행 일정 수립, 신제품 개발 등에 공통적 지배 변수와 구속 조건의 정의 필요 일반적 설계 변수 기능/성능 유지 보수 소음 발산 제품 비용 기계적 하중 운전 지침 납기일 크기 인간적 요소 수량 중량 건강 문제 환경 문제 공간 구속조건 정부 규정 안전 심미성 보존 기간 품질 운송과 포장 운전 비용 에너지 소모(소비) 인사 문제 환경 조건 신뢰성 사용 수명 제품설계 80 품질 기능 전개(Quality Function Development) 대상 고객의 정의로부터 시작 QFD의 필수 요소 Á¦Á¶ Áöħ °í°´ ¿ä±¸Á¶°Ç Á¦Ç°»ç¾ç Á¦Ç°°èȹ ¼³°è ¿ä±¸Á¶°Ç 제품설계 Á¦Ç°Àü°³ °øÁ¤°èȹ »ý»ê°èȹ °øÁ¤ ¿ä±¸Á¶°Ç 81 품질 기능 전개 행렬 °í°´ ¿ä±¸Á¶°Ç ¼³°è º¯¼ö °í°´ ¿ä±¸Á¶°Ç°ú ¼³°èº¯¼ö °ü°èÀÇ °-µµ °í°´ Áß¿äµµ (¼öÄ¡ ôµµ) 제품설계 Æò°¡ ±â·Ï 82 설계 변수 사이의 상호작용 ±â´É Á¦Ç°ºñ¿ë ³³±âÀÏ Ç°Áú ¼ö·® ¾ÈÀü ȯ°æ¹®Á¦ Å©±â ¿¡³ÊÁö ¼Ò¸ð ½Å·Ú¼º »ç¿ë¼ö¸í ±â°èÀû ÇÏÁß À¯Áöº¸¼öÀýÂ÷ ÁÖº¯È¯°æÁ¶°Ç Áß·® ½É¹Ì¼º °ø°£ ±¸¼ÓÁ¶°Ç ¼ÒÀ½ ¹ß»ê Àλ繮Á¦ Á¤ºÎ±ÔÁ¤ ¿îÀüÁöħ Àΰ£¿ä¼Ò 제품설계 ¿î¼Û°ú Æ÷Àå ¿îÀüºñ¿ë º¸Á¸ÀúÀå 83 제품 설계 사양의 구조 Àüü Á¦Ç°¿¡ ´ëÇÑ ¼³°è»ç¾ç Á¶¸³Ç° 1¿¡ ´ëÇÑ ¼³°è»ç¾ç Á¶¸³Ç° 2¿¡ ´ëÇÑ ¼³°è»ç¾ç Á¶¸³Ç° 1.1¿¡ ´ëÇÑ ¼³°è»ç¾ç Á¶¸³Ç° 1.2.1¿¡ ´ëÇÑ ¼³°è»ç¾ç Á¶¸³Ç° 1.2¿¡ ´ëÇÑ ¼³°è»ç¾ç Á¶¸³Ç° 1.2.2¿¡ ´ëÇÑ ¼³°è»ç¾ç 각 설계변수의 중요도를 정량화하는 것이 필수적 제품설계 84 4.2 제품 사양의 결정 사례 연구 사양 확립 시기 목표 사양 사양 개량 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 85 사례 연구 제품설계 86 사양 확립 시기 제품설계 87 제품설계 88 4.3 제품 계획 분석 제품 계획 입출력 분석 바람직한 출력 바람직스럽지 못한 출력 환경 입력 제품 개발 계획서 제품명, 목표사양, 일정 계획(인원, 소요 시간) 등 제품에 대한 비용 배분 목표 비용( = 기초비용 + 전략비용 ) 제품설계 89 (예) 승용차 개발 계획서의 주요 내용 기획의 배경 기획이 겨냥하는 것 기본 개념 : 대체적 작품 개요, 이미지 제품의 위치 : 등급, 가격, 성능 등 시장에서의 위치 목표 시장 제품 구성, 외형 판매 가격 수요량 제품 내용 : 외관치수, 성능, 구조 개요 투자액 : 개발비용, 생산설비 투자 채산성 : 목표비용, 매출액, 이익 등 제품설계 90 5. 개념 설계 5.1 설계의 창의성 5.2 개념 생성 방법론 5.3 개념 설계 5.4 환경 친화적 제품 설계 제품설계 91 개념(Concept) 사물의 본직적인 특징을 나타낼 수 있는 대표적, 보편적 생각 동일한 본질을 갖는 사물에 적용할 수 있는 일반성이 필요 개념설계는 좋은 제품을 생산하기 위한 필수적 요소 기능적 접근 방법을 통해, 고객의 요구사항을 수용하는 개념을 창출 기능적 설계모델의 개발 제품의 작동 방식을 결정 개념설계는 제품설계 단계에서의 시행착오를 방지 개념을 창출하고 평가하는 기법은 반복적인 과정 개념설계 단계에서의 반복으로 충분한 검토와 수정이 가능 제품설계 92 창의적 사고 능력을 배양하기 위한 노력 항상 문제의 경계를 명확히 한다. 섣부른 판단에 따른 선입견을 갖지 않는다. 마음을 연다. 많은 자료를 꾸준히 분석한다. 여러 가지 가능성에 대해 충분히 검토한다. 실행을 위한 창조적 행동을 개발한다. 개념설계 단계는 설계자의 창의성에 지배된다. 제품설계 93 5.1 설계의 창의성 설계에는 상상력과 능숙한 솜씨, 통찰력이 필요하다. 제품설계 94 창의적 사고와 연역적 사고의 특성 창의적 사고 우측 뇌에서 발생 무비판적이다. 여러 가지 아이디어를 개발한다. 모든 정보를 고려한다. 확률적(stochastic)이며, 무질서적(chaotic)이다. 기상천외한 정신적 상상력을 포함한다. 모든 가능한 해결책을 찾아낸다. 아이디어 창출 과정이 끊이지 않는다. 그룹을 계속적으로 다시 정의한다. 제품설계 95 창의적 사고와 연역적 사고의 특성 연역적 사고 좌측 뇌에서 발생 분석적, 논리적이다. 한 개의 해를 도출한다. 관련 정보만 고려한다. 과학적 원리를 구현한다. 매우 그럴듯한 해의 전략만 추구한다. 논리적 단계에 도달하기 어려우면 생각을 멈춘다. 그룹은 신성불가침(sacrosanct) 하다. 제품설계 96 창의성에 대한 장애 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 97 제품설계 98 같은 문제일지라도 사람에 따라 다양한 전망을 제시 할 수 있다. 제품설계 99 복잡한 설계 문제의 경우, 관련 분야의 아이디어를 조사함으로써 해결할 수도 있다. 광범위한 지식은 생산적 사고방식의 필요조건이다. 제품설계 100 창의성 개발 방법 개인이나 그룹을 위한 전략 복제 요소들의 조합 역사적 진화 가설-시험 유추 형태론 감정 이입 질문 점검 목록 생태 모방학 TRIZ 그룹만을 위한 전략 Brain storming Synectics 제품설계 101 제품설계 102 수직운동을 수평운동 으로 바꾸는 개념설계 에 있어서, 통상적 요소 들의 조합 예 제품설계 103 가설-시험 방법론 °¡¼³ Àü°³ °¡¼³ ½ÃÇè °¡¼³ º¯°æ Æò°¡ °á°ú ¼ö¿ë °¡´É? ¾Æ´Ï¿À ¿¹ Á¦Ç° °³¹ß °è¼Ó 제품설계 104 브레인스토밍 특성 8 1 1 A 7 B 6 2 2 4 E 3 5 제품설계 4 C D 3 105 개인 수송 시스템에 대한 형태론적 분석 행렬 ´Ü´ÜÇÑ ¸é °ø±â ¼ö¼Ûü ÀÛµ¿ ¸Åü ºÒ º§Æ® Æ©ºê ÄÉÀÌºí ·Ñ·¯ ·¹ÀÏ ¸Å´Þ¸² ¼-ÀÖÀ½ ÀÇÀÚ ½Â °´ Áö Áö ¹æ ¹ý ¹åÁÙ ¹Ù´Ú °ø ¾Ð °¡ ¼Ö ¸° ¿£ Áø Àü ±â ¸ð ÅÍ ÀÚ Àå ½º ÇÁ ¸µ ¿ø ÀÚ ·Â Áß ·Â Áõ ±â µ¿·Â¿ø 제품설계 106 발명과 특허 산업재산권제도 특허권 실용신안권 의장권 상표권 참조 : 한국특허정보원 (www.kipris.or.kr) 발명가의 자세 제품설계 문제의식을 품어라 자기주변을 세밀히 관찰하라 고정관념을 버려라 즉시 기록하라 107 제품설계 108 발명과 특허 발명 아이디어 착상 기법 더해 보라 빼 보라 반대로 생각해 보라 새로운 용도를 찾아 보라 축소 또는 확대해 보라 재료를 바꾸어 보라 남의 아이디어를 활용하라 폐기물을 활용하라 구멍을 뚫어 보라 발명 성공 사례 제품설계 109 제품설계 110 5.2 개념 생성 방법론 1. ¹®Á¦ÀÇ ¸í½Ãȹ®Á¦ ÀÌÇØ ¹®Á¦ ºÐÇÒ Áß¿ä ÇÏÀ§ ¹®Á¦ ÁýÁß ¿¬±¸ ÇÏÀ§ ¹®Á¦µé 3. ³»ºÎ Ž»ö 2. ¿ÜºÎ Ž»ö ¼±µµ»ç¿ëÀÚ ¸é´ã °³ÀÎ Àü¹®°¡ ¸é´ã ±×·ì ƯÇã Á¶»ç ¹®Çå Á¶»ç º¥Ä¡ ¸¶Å· ÇöÁ¸ÇÏ´Â °³³äµé »õ·Î¿î °³³äµé 4. ü°èÀû Ž»ö ºÐ·ù Æ®¸® Á¶ÇÕÇ¥ 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 5. ÇØ¿Í ÇÁ·Î¼¼½º¿¡ÀÇ ¹Ý¿µ °Ç¼³ÀûÀÎ Çǵå¹é Á¶ÇÕÇ¥ 제품설계 111 제품설계 112 5.3 개념 설계 개념설계의 중요성 개념설계의 종류 고유설계(Original design) 변형설계(Variant design) 적응설계(Adaptive design) 독일 산업에서의 개념설계 구성 비율 변형설계 20%, 적응설계 55%, 고유설계 25% 개념설계는 상당한 창의성과 독창성을 필요로 한다. 제품설계 113 설계에서의 기능해석 기능(Function)과 형태(Form) 기능 : 어떤 부품 또는 장치가 하는 일 형태 : 기능을 달성하기 위한 물리적 형상, 구성, 재질 등 목적 막연한 수요자의 요구사항을 정리 설계 대상의 제품/부품에 명확한 목적과 기능을 부여 요구되는 기능 상호간의 연관성과 우선 순위를 결정 제품설계 114 품질표에 의한 기능해석 전체적 제품 구성에 대한 이해가 필수적 직관적으로 기능 구성을 정리 기능과 제품 구성을 두 축으로 하는 표를 작성 소규모 설계 과제에 효과적 설계 실적이 전혀 없는 경우는 적용 불가 제품설계 115 시스템분석 방법에 의한 기능해석 ISM (Interpretive Structural Modeling) 요구되는 많은 기능 사이의 관계를 해석 항목간 연관성을 계층 관계로 표현 가능 대규모 시스템 설계 과제에 효과적 적용 예 5. 신뢰성 1. 강 도 2. 내구성 3. 정비성 4. A / S 제품설계 116 교육과정 분석 예 현 장 실 습 설계실습 공장자동화 공 장 관 리 금형설계 치공구설계 자동화설계 응 CNC 가공 용 로봇공학 열처리 CAM 가공학 공작기계 교 기계수리실습 자동차공학 내연기관 메카트로닉스 유공압 P.L.C. 과 구조해석 제어, 계측 냉동공조공학 전기전자공학 유공압기기 유체기계 기 본 교 과 기 초 교 과 제품설계 기계공작법 기계요소설계 진동학 기계공학실험 C.A.D. 측정실습 재료역학 유체역학 기계제도 기계공작실습 기계재료 열역학 컴퓨터 활용 외국어 기구학 공업역학 수 학 물리학 117 단일기계의 종류 Heron(그리스 과학자) 힘은 효율적으로 커지나, 전체의 일 양은 일정하다. 제품설계 118 단일기계의 변형 → 현대의 기계요소 제품설계 119 고대 이집트의 자동기계 (Heron이 발굴, 정리) 기력구(汽力球) 반대방향의 2 출구로 수증기를 뿜어 내면서, 그 반동으로 회전하는 터빈 - 반작용, 증기력 응용 성수판매기 위에서 떨어진 동전이 지레의 작용 으로 밸브를 일정 시간 열어서, 일정 량의 성수를 내보낸다. - 지렛대와 밸브의 응용 풍차에 연결된 오르간 풍차가 회전할 때 중량이 오르내리면서 용기 안의 공기 가 오르간의 파이프에 밀려 들어감으로써 소리가 난다. - 풍차와 중량의 응용 제품설계 120 Caster의 기능과 형태 ◑ 하중을 지지하면서 회전 가능 - 스러스트와 레이디얼 베어링 사용 ◑ 작업시 부주의에 의한 위험 요소 방지를 위한 안전 장치 제품설계 - 브레이크 장착 121 샤프 펜슬의 기능과 형태 제품설계 122 설계에서의 감성해석 감성 외부의 물리적 자극에 의한 감각, 지각, 심상, feeling 등 Man-machine system의 정보 교환 수단(Interface) 감성해석/감성공학 제품이 소비자에게 줄 이미지 요소, 인상을 추출, 분석 시스템의 설계 초기 단계에 적용, 제품화 후 변경 최소화 감성공학에 의한 해석/의미차이(SD법) 제품설계 평가 대상을 형용사 쌍의 평가 저울의 평가 수행과 결정 수집 결정 인자 분석 123 규모와 적합방식의 원리 적합방식과 상사설계 모든 기능범위를 망라하는 만능의 방식은 없다. 규모의 한계 → 적합방식으로의 전환 대형화의 장점 2승3승의 법칙 규모와 적합 방식의 예 발전용 기관, 선박, 항공기 대형화의 한계 강도, 성능, 제어, 공작 및 수송상의 한계 제품설계 124 3500kW 발전용 왕복기관(좌)과 터빈(우) ◑ 소형화를 위한 새로운 적합방식으로의 전환 제품설계 - 기술적 문제와 함께 경제성을 고려 125 기능분화의 법칙 적합방식의 전환을 결정하는 설계 원리 기능분화의 예 선박(컨테이너선) 증기플랜트 초고속 철도 기능분화의 적합 범위 기능분화 법칙의 적용시 주의 사항 규모에 따라 실시 시스템 본래의 장점을 상실(수중익선 : 부력→양력 지지) 생물의 기능방식을 모방할 때는 적절한 기능분화가 필요 제품설계 126 컨테이너선과 수중익선의 기능 분화 제품설계 127 증기 플랜트 제품설계 128 초고속 철도 지지방식 구동방식 집전방식 제품설계 129 기능분화의 적합 범위 제품설계 130 5.4 환경 친화적 제품 설계 녹색설계 환경 손상 최소화, 생활의 질을 향상시키는 제품 설계 녹색설계의 주요 요소 녹색설계의 기본 원칙 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 131 녹색설계의 주요 요소 ³ì»ö¼³°è ÀÚ¿¬ÀÇ È¿À²ÀûÀÎ ÀÌ¿ë ¿¡³ÊÁö »ç¿ë¼ö¸í ¾²·¹±â Àç·á 에너지 소모의 최소화 제품 사용수명의 극대화 환경 손상의 최소화 재료 사용의 최소화 제품설계 132 녹색설계의 기본 원칙 모든 재료를 효율적으로 사용하라 각 과정 동안 가장 환경을 적게 오염시키는 재료를 선택하라 모든 에너지 자원을 효율적으로 사용하라 환경에 미치는 영향을 최소화하도록 확인하라 제품 폐기 방법을 포괄적으로 평가해 보라 제품의 사용수명이 환경적으로 적합한지 확인해 보라 제품설계 133 재료 관리 재료 소비의 감소 사용수명의 연장 리사이클 재료 사용 ¸Å¸³Áö ÃßÃâ 󸮰øÁ¤ Á¦Á¶ »ç¿ë ¸®»çÀÌŬ ÀçÁ¦Á¶ Àç»ç¿ë ¾²·¹±â °ü¸® 재료 관리를 위한 녹색설계 원칙 제품설계 134 에너지 절약 가전제품 사례 운송 분야 사례 에너지 이용 관련 녹색설계의 원칙 제품설계 135 수명주기 관련 유지보수고려설계(Design for maintenance) 제품설계 136 리사이클링 분해고려설계원칙 재료의 리사이클링 제품 개량 제품의 사용수명 연장을 위한 녹색설계 원칙 제품설계 137 6. 개념 선택 6.1 개념설계의 평가 6.2 평가 방법론 제품설계 138 개념설계 단계의 요소 가능성 있는 해에 대한 개념화 이들 해에 대한 평가 개념설계의 평가에는 연역적 사고가 필요 분석(개념의 구체화), 평가(비교), 종합(의사결정)의 반복 과정 °³³ä ¼±º° °³³ä Á¡¼öÈ°³³ä »ý¼º 제품설계 °³³ä ¼±Åà 139 6.1 개념설계의 평가 고객/외부인을 통한 평가 팀의 영향력 있는 멤버의 주장에 따른 결정 명확한 기준/조정 없이 느낌으로 결정 각 개념의 장단점을 목록화, 그룹이 평가 각 개념에 따른 시작품 제작, 검사 의사결정이론과 의사결정행렬을 적용 같은 문제도 경험에 따라 다른 시각으로 볼 수 있다. 제품설계 140 의사결정행렬 개념설계의 품질 평가기준에 대한 가중치 평가과정의 품질 제품설계 141 설계 평가의 방법 평가 대상 직접 정량적 평가 기준 설정이 가능한 것 금액 등의 다른 평가 기준으로 정량화가 가능한 것 스타일 등 본질적으로 정량화 곤란한 것도 가능 평가 기준의 종합화에 의한 방법 가중치에 의한 종합 평가 → Value scale 사용 도형 표시에 의한 종합 평가 무차별 곡선에 의한 방법(Trade-off) 제품설계 142 Value scale (5단계 또는 10단계 평가의 경우) 제품설계 143 승용차의 항목별 평가 예 제품설계 144 무차별 곡선을 이용한 평가의 개념 모순되는 두 항목 사이의 절충을 통한 최적해 선택 제품설계 145 의사 결정 이론 (Decision theory) 의사 결정에 임하는 사람들의 일반적 형태 무조건 집착형 무조건 변경형 방어적 회피형 과잉 경계형 경계형 의사결정의 결과는 제품의 시장에서의 성패를 결정 제품설계 146 의사 결정 이론 (계속 1) 의사결정 모델 행동(Alternative courses of action) 자연상태(State of nature) 성과(Outcome) 효용(Utility) → 이득 행렬(Gain matrix/table) 목적(Objective) 지식상태(State of knowledge) 의사결정의 목적은 최대 효용의 행동을 결정하는 것. 제품설계 147 의사 결정 문제에서의 효용, 효용의 이득 행렬 제품설계 148 지식 상태에 따른 의사결정 모델의 분류 확실성 의사결정 불확실성 의사결정 위험성 의사결정 충돌성 의사결정 『어떤 자연 상태가 어떤 확률로 발생할 것인가? 』 제품설계 149 의사 결정 이론 (계속 2) 불확실성 의사결정에서의 기준 라플라스 기준 Maximin 기준 Maximax 기준 Hurwitz 기준 Minimax 기준 기회손실(후회) 제품설계 150 6.2 평가 방법론 개념 선택 방법론의 첫 단계 가능성 있는 대안들을 만들어 내는 근사적 평가 개념의 점수화 방법론의 둘째 단계 가장 성공할 수 있는 하나의 개념을 선택 두 방법 모두 동일한 6단계의 과정으로 진행 개발 팀 전체의 통찰력이 평가의 성패를 좌우 → 제품설계 151 개념설계 평가 활동의 6단계 과정 선별 행렬 준비 개념 평가 개념 순위화 개념들의 결합과 개선 하나 또는 그 이상의 개념 선택 결과와 과정에의 반영 팀 구성원은 상이한 기능 그룹으로부터 선발한다. 제품설계 152 구조화된 평가 방법론이 제공하는 잠재적 이익 고객 초점 제품 경쟁력 있는 설계 제품과 개발 과정의 보다 나은 조합 제품 도입에 있어 절감된 시간 효과적인 그룹 의사결정 의사결정 과정의 문서화 제품설계 153 개념 선택 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 154 제품설계 155 제품설계 156 개념 점수화 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 157 제품설계 158 제품설계 159 평가 방법론 사용시 고려 사항 개념의 질의 분할 주관적인 기준 어디에 비용을 포함할 것인가 복잡한 개념의 요소 선택 개발 과정을 통한 개념 선택의 적용 제품설계 160 7. 제품 설계 7.1 제품의 구조 7.2 제품 설계 제품설계 161 개념설계의 다음 단계 제품과 그 구성 요소에 적절한 형상을 만들어 내는 것 설계와 재료, 제조에 대한 창의적이고도 연역적 사고를 요구 제품은 기능적 요소와 물리적 요소의 결합체 기능적 요소 제품의 전체 성능에 영향을 주는 개별적 작동과 변환 보통의 경우, 개략적 형태로 묘사 물리적 요소 실제로 제품의 기능을 구현하는 부품과 구성 요소 주요 부분조립품과 제품의 기능을 구현하는 부품의 집합으로 구성 제품설계 162 제품 생산을 위한 설계 업무의 흐름 제품설계 163 설계 문제의 이해를 위해 작성하는 문서의 내용 사용자의 요구 사항 및 그 우선 순위 공학적 요구 조건 및 설계 목표 설계 계산시 사용되는 가정 또는 조건 계산 내용 검증(규격 사용 가능 여부, 현실성 등) 제품설계 164 7.1 제품의 구조 제품의 구조란 물리적 요소로 배열된 제품의 기능적 요소에 대한, 그리고 물리 적 요소 사이의 상호작용에 대한 개요(Scheme)이다. 모듈 구조 제품의 각 기능적 요소는 하나의 부분조립품으로 구현 각 물리적 요소(부분조립품) 사이의 상호작용이 잘 정의된 설계 통합 구조 제품의 기능적 요소는 하나 이상의 부분조립품으로 구현 하나의 부분조립품은 여러 가지 기능적 요소를 구현 부분조립품 사이의 상호작용이 불명확 모듈성은 제품 구조의 상대적 특징이다. 제품설계 165 제품 구조의 의미 → 모듈화의 필요성 제품 변경 제품설계 업그레이드 추가 품목 적응 마모 소모 사용의 유연성 재사용 제품의 다양성 부품 표준화 제품 성능 제조 가능성 제품 개발 관리 166 제품 구조 확립의 4단계 제품 개략도의 생성 개략도 내의 요소들의 결합 기하학적인 통합과 정밀도 기능 공유 부품공급자의 능력 국부적인 변경 다양성 확보 표준화 인터페이스의 이식성 개략적인 기하학적 배치 생성 근본적인 상호작용과 부수적인 상호작용 파악 제품설계 167 기하학적 배치의 개략도 예 (급속조형기, RP) ·¹ÀÌÀú Å×À̺í Á¦¾î½Ç ÇÁ·Î¼¼½º è¹ö ºÐ¸»Á¦Á¶ ¿£Áø °ø±â Á¦¾î±â (ÁÖ) ÇÁ·¹ÀÓ°ú ³»¿ë¹°Àº Á¦¿Ü 제품설계 168 선풍기의 기능과 구조 요구 성능 • 공기의 흐름 발생 • 좌우/상하의 풍향 조절 • 바람의 세기 조절 • 안전장치 구비 제품설계 169 선풍기 – 좌우 회전장치 제품설계 170 선풍기 – 상하 회전장치 제품설계 171 승강기의 기능과 구조 제품설계 172 산업용 (직교좌표형) 로봇 실례 제품설계 173 시스템 수준의 설계 활동에서 발생하는 문제 2차적 시스템의 정의 설계 진행 중에 나타나는 추가적 기능 요소의 관리 방안? 부분조립품의 구조 확립 부분조립품 사이의 인터페이스에 걸치는 기능 상세한 인터페이스 명세서 작성 제품설계 174 7.2 제품 설계 개념설계 안을 수정, 보완하여 최적 설계 안을 도출 개념설계 안의 수정, 보완으로 최적 설계 안을 도출 형식설계 또는 구체화 설계 제품의 개략적 골격 구조의 형상이나 형태를 보다 구체화 성능 특성, 비용, 주요 부품의 크기를 정하기 위한 계산을 수행 설계 활동의 각 단계에서는 반복법을 사용 설계 사양 가능한 대안의 생성 및 분석 부품, 조립품 또는 제품을 기초로 한 최적안의 선택 제품설계 175 반복적 설계 과정 ½ÃÀÛ ¹®Á¦ ¿µ¿ªÀ» Á¤¸³ÇÑ´Ù ¹®Á¦¸¦ Á¤ÀÇÇÑ´Ù °³³ä¼³°è¸¦ â¾ÈÇÑ´Ù °³³ä¼³°è¸¦ ºÐ¼®ÇÏ°í Æò°¡ÇÑ´Ù 도표의 개념설계를 조립품 /부품으로 대체 이 과정은 완전한 제품에 대한 개념설계를 포함하는 과정의 일부분에 해당 제품설계 Á¦Ç°¼³°è¸¦ °³¹ßÇÑ´Ù. Á¾·á 176 ½ÃÀÛ 동시적 제품 개발 °í°´ ½ÃÀå ºÐ¼® ¹®Á¦ ÆÄ¾Ç ¹®Á¦ ºÐ¼® ¹× Á¤ÀÇ ¼³°è »ç¾ç °³¹ß ¸¶ÄÉÆà ¿¬±¸ °³¹ß ¼³°è ´ë¾È Á¦½Ã ÆÀ ºÎÇ° °ø±ÞÀÚµé Á¦Á¶ ÃÖÀûÇØ ¼±Åà 제품이 설계 재료와 제조 공정의 구속조건을 동시에 만족하도록 설계 제품설계 단계에서는 설계, 재료, 제조와 경제성 사이의 복잡한 관계의 처리가 핵심 ¼-ºñ½º ºÎÇ° ¼³°è ½ÃÀÛÇ° Á¦ÀÛ ÃÖÁ¾ ¼³°è »ý»ê °í°´ ¼-ºñ½º 제품설계 177 Á¾·á 제품설계의 3가지 요소 ¼³°è ±¸¼ÓÁ¶°Ç¿¡ ´ëÇØ ÀÚÀ¯·Î¿î ¿µ¿ª Àç·á ±¸¼ÓÁ¶°Ç¿¡ ´ëÇØ ÀÚÀ¯·Î¿î ¿µ¿ª Á¦Á¶ ±¸¼ÓÁ¶°Ç¿¡ ´ëÇØ ÀÚÀ¯·Î¿î ¿µ¿ª ÃÖÀû Á¦Ç°¼³°è ¿µ¿ª 설계, 재료와 제조공정의 구속조건을 동시에 만족하는 설계 제품설계 178 제품설계는 개념의 반복적 순환 과정 ½ÃÀÛ Àç·á °³³ä¼³°è Á¦Á¶ ±â´É¼º, Çü»ó, ºñ¿ë, Ç¥¸é Ç°Áú, °øÂ÷ ¼ö¿ëÇÒ¸¸ ÇÑ°¡? ¾Æ´Ï¿À ¿¹ Á¤Áö 제품설계 179 재료 선정 공업분야의 재료 : 50,000종 이상, 증가 추세 제품설계에서 고려해야 할 재료의 성질 비용 재료 거동(탄성, 소성 등) 강도(항복/인장강도 등) 감쇠 특성 경도 탄성계수(인장, 굽힘 등) 전기적 성질 인성 피로 특성 제품설계 파괴인성 마모저항 크리프저항 융점 열전도도 열팽창 비열 밀도 화학적 성질 180 제품 제조에 사용되는 산업용 재료 °ø ¾÷ Àç ·á ±Ý¼Ó Ã¶ ÁÖö ź¼Ò°Çձݰ½ºÅÙ·¹½º°- 제품설계 ºñ±Ý¼Ó ºñö ¾Ë·ç¹Ì´½ ±¸¸® Ȳµ¿ ûµ¿ ¾Æ¿¬ ¸¶±×³×½· ƼŸ´½ ´ÏÄÌ ³³ À¯±â¹° °íºÐÀÚ ¹«±â¹° ±âŸ À¯¸® ¼¼¶ó¹Í ±âŸ ź¼Ò ³ª¹« ¼¶À¯ Á¾ÀÌ °¡Á× ¾Ë·ç¹Ì³ª ¸¶±×³×½Ã¾Æ º£¸±¸®¾Æ Ä«¹ÙÀ̵å ÁúÈ-¹° ½Ç¸®Ä« ¼Ò´Ù¼®È¸ ³³ ¸¶ÀÌÄ« ÄÜÅ©¸®Æ® ¼®°í ¿-°¡¼Ò¼º ¿-°æÈ-¼º ź¼ºÁßÇÕÁ¦ Æú¸®¿¡Æ¿·» Æú¸®½ºÆ¼·» ºñ´Ò ABS ¾ÆÅ©¸± ³ªÀÏ·Ð ¾Æ¼¼Å» ¼¿·ê·Î½º Æä³î ¸á¶ó¹Î ¿ì·¹Åº ¿¡Æø½Ã ¾ËÅ°µå µð¾Æ¸±ÇÁ Å»·¹ÀÌÆ® õ¿¬°í¹« ºÎÆ¿ ½Ç¸®ÄÜ ºÒÈ-ź¼Ò ³×¿ÀÇÁ·» ½ºÆ¼·» ºÎŸµð¿£ ´ÏÆ®¸± 181 재료의 정보를 구하는 방법 ½ÃÀÛ ¾÷¹«ÀÇ Á¤ÀÇ, ¿ä±¸µÇ´Â Àç·á ¼Ó¼ºÀÇ ±ÔÁ¤ »ó°øÀÎ ÇùȸÀÇ ¹®Çå ÄÄÇ»ÅÍ µ¥ÀÌÅͺ£À̽º ÀûÀýÇÑ Á¤º¸ ? Àç·á Æí¶÷ ¿¹ ¾Æ´Ï¿À °ø±Þ¾÷ÀÚÀÇ »ç¾ç¼- ÀûÀýÇÑ Á¤º¸ ? ¿¹ ¾Æ´Ï¿À Àç·áÀÇ ½ÇÇè½Ç ½ÃÇè Á¤º¸ÀÇ ±âÈ£È- ¹èÆ÷¿Í ÀÌ¿ëÀ» À§ÇÑ ¹®Çå °³¹ß 제품설계 Á¤Áö 182 제조 공정의 선정 특정한 재료의 특성과 설계사양에 따름 제조공정의 선정에 영향을 주는 특성 제품설계 재료 특성과 성질 부품 형상 표면마무리 부품 크기 공차 일괄생산 크기 생산 속도 자본 비용 재료 소모 비용 노동비(숙련, 비숙련 등) 준비 비용 준비 시간 183 재료 선정 공업분야의 재료 : 50,000종 이상, 증가 추세 제품설계에서 고려해야 할 재료의 성질 비용 재료 거동(탄성, 소성 등) 강도(항복/인장강도 등) 감쇠 특성 경도 탄성계수(인장, 굽힘 등) 전기적 성질 인성 피로 특성 제품설계 파괴인성 마모저항 크리프저항 융점 열전도도 열팽창 비열 밀도 화학적 성질 184 ±¤¼®ÀÇ ÃßÃâ°ú Á¤Á¦ 금속 제조공정 ÁÖÁ¶ üÀû ¼ºÇü »çÇü ¿ø½É Àκ£½ºÆ®¸ÕÆ® ±ÝÇü ±âŸ ¾Ð¿¬ ¾ÐÃâ ÀÎ¹ß ´ÜÁ¶ ±âŸ ºÐ¸» ¾ß±Ý °áÇÕ ÆÇ±Ý ÀÛ¾÷ ¾Ð¿¬ ¾ÐÃâ ÀÎ¹ß ´ÜÁ¶ ±âŸ ¾Ð¿¬ ¾ÐÃâ ÀÎ¹ß ´ÜÁ¶ ±âŸ ¿-ó¸® 제품설계 ±Ý¼Ó Á¦°Å ´Ù¸¥ Àç·á·Î Á¦Á¶µÈ ºÎÇ° ¿öÅÍ Á¦Æ® ¼±»è ¿¬»è ´ÜÁ¶ ¹Ð¸µ ±âŸ Çöó½ºÆ½ º¹ÇÕÀç·á ±âŸ ¸¶¹«¸® Á¶¸³ ·¡ÇΠȣ´× µµÀå ±âŸ ÃÖÁ¾ Á¦Ç° ¶Ç´Â ºÎÁ¶¸³Ç° 185 제조공정의 반복적 선정 ½ÃÀÛ Çü½Ä¼³°èÀÇ¼Ó ¼º Å©±â, ¸ð ¾ç, Á¤È®¼º, Ç¥¸é Ç°Áú µî Àç·á ¼Ó ¼º Á¦Á¶ °øÁ¤ ºñ¿ë, °æµµ, ¹Ðµµ µî ´ÜÁ¶, ÁÖÁ¶, ¿ëÁ¢ µî °øÁ¤ ¼Ó ¼º Å©±â, ¸ð ¾ç, Àç·á , ÀÏ°ý »ý»ê Å©±â, ºñ¿ë, »ý»ê¼Ó µµ µî °øÁ¤ ºñ¿ë Àç·á , Æó ±â¹° , ³ë µ¿, ÀÚº» µî ºÎ Ç° ¼Ó ¼º Çü»ó, Å©±â, Ç¥¸é Ç°Áú, °øÂ÷ µî °øÁ¤ »ç¾ç Çü½Ä¼³°è ¼Ó¼ºÀÇ °øÂ÷ ÀûÀýÇÑ Á¤º¸ ? ¾Æ´Ï¿À ¿¹ 제품설계 ÁßÁö 186 8. 제조고려설계 8.1 제조 비용 8.2 제조고려설계 8.3 조립고려설계 제품설계 187 넓은 의미의 품질 기준들을 고려하는 설계 높은 품질의 제품을 보다 낮은 제조비용으로 이용되는 정보 스케치, 그림, 제품사양, 설계 대안들 생산과 조립공정의 이해 제조가격의 추정, 생산량, 초기 진입 시점 등 개념개발단계에서부터 시작 제조비용의 정확한 추정이 중요 제품의 기능과 사양을 결정할 때의 척도로서 작용 상세설계의 단계까지의 과정에서 계속적인 Trade-off 실시 제품설계 188 제조고려설계의 방법론 Á¦½ÃµÈ ¼³°è Á¦Á¶ºñ¿ë ÃßÁ¤ ºÎÇ°ºñ¿ë Àý°¨ Á¶¸³ºñ¿ë Àý°¨ »ý»êÁö¿øºñ¿ë Àý°¨ Á¦Á¶°¨¾È¼³°è ÀÇ»ç°áÁ¤ÀÌ ´Ù¸¥ ¿ä¼Òµé¿¡ ¹ÌÄ¡´Â ¿µÇâ °í·Á Á¦Á¶ºñ¿ëÀ» ´Ù½Ã °è»ê ¾Æ´Ï¿À ÁÁÀº°¡? ¿¹ äÅÃµÈ ¼³°è 제품설계 189 8.1 제조 비용 제품의 경제적 성공을 결정하는 주요 요소 제조 시스템의 입출력 모델 ¼³ºñ Á¤º¸ °ø±¸ ¿øÀÚÀç ÃÖÁ¾ Á¦Ç° Á¦Á¶ ½Ã½ºÅÛ ³ëµ¿·Â ±¸¸ÅµÈ ºÎÇ° ÆóÇ° ¿¡³ÊÁö 제품설계 °ø±ÞÀÚ ¼-ºñ½º 190 제조비용의 요소들 Á¦Á¶ºñ¿ë ºÎÇ°ºñ¿ë Ç¥ÁØ ¿øÀÚÀç 제품설계 Á¶¸³ºñ¿ë ÁÖ¹®Á¦ÀÛ °øÁ¤ ³ë¹«ºñ °æºñ ¼³ºñ ¹× °ø±¸ Áö¿øºñ¿ë °£Á¢ ÇÒ´ç ºñ¿ë °ø±¸ 191 제조비용의 추정 고정비 대 변동비 자재 명세서 표준부품 비용 추정 주문제작 부품의 비용 추정 조립비용 추정 경비 추정 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 192 제품설계 193 부품비용의 절감 생산공정에의 제약조건에 대한 이해 비용 조정자에 대한 이해 일부 공정의 제거를 위한 부품의 재설계 부품 공정에 대한 적절한 경제적 규모의 선택 Àý»è°¡°ø Àüüºñ¿ë ÀÚÀçºñ¿ë°ú °øÁ¤ºñ¿ë ($10/°³) »çÃ⼺Çü 부품과 공정의 표준화 ÀÚÀçºñ¿ë°ú °øÁ¤ºñ¿ë ($1/°³) 블랙박스형 부품 구매 ÁÖÇüºñ¿ë ($10,000) 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 °íÁ¤±¸ ºñ¿ë($1,000) 1,000 »ý»ê·®(°³) 194 제품설계 195 설계 참고 사항 표준화 표준수 경쟁력 제고 품질안정 원가절감 표준화 공용화 규격화 단위/차원 공차 제품판매 이익 창출 좋은 설계를 위한 노력 제품설계 196 조립비용의 절감 조립의 효율성 부품 통합 조립 용이도 극대화 고객의 조립 고려 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 197 제품설계 198 지원비용의 절감 고정비 대 변동비 자재 명세서 표준부품 비용 추정 주문제작 부품의 비용 추정 조립비용 추정 경비 추정 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 199 제품설계 200 지원비용의 절감 시스템 복잡도 최소화 에러 검증 다른 요소에 대한 제조고려설계 의사결정의 영향 개발 기간 개발 비용 제품 품질 외부적 요소 – 개발 팀이 책임질 수 없는 경제적 측면의 외적 성질 • 부품 재사용 • 수명주기 비용 제품설계 201 8.2 제조 고려 설계 설계시 제조의 구속조건을 고려하는 실무적 방법 장점 고품질의 조건 제조고려설계 원칙의 분류 Á¦Á¶°í·Á¼³°è ÀϹÝÀûÀÎ DFM ¿øÄ¢ 제품설계 Á¶¸³°í·Á¼³°è ¿øÄ¢ ¼³ºñ Ư¼º¿¡ µû¸¥ DFM ¿øÄ¢ °øÁ¤ Ư¼º¿¡ µû¸¥ DFM ¿øÄ¢ 202 제조고려설계에서의 준수 사항 부품 수를 최소화하라 사양에 표준 부품을 적용하라 모듈식 설계를 수행하라 다기능 부품을 만들어라 많은 제품에 동일 부품을 이용하라 표면은 최대로 거칠게 하고 허용공차를 최대화하라 2차 공정을 피하라 가공 가능한 재료를 사양에 적용하라 생산량을 고려하여 설계하라 분립된 조립요소의 사용을 피하라 부품 취급을 최소화하라 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 203 제품설계 204 8.3 조립 고려 설계 제품 제조를 위한 조립작업의 전체적 구조 ºÎÇ° 1.1 ºÎÇ° 1.2 ºÎÇ° 1.3 µî ºÎÇ° 2.1 ºÎÇ° 2.2 ºÎÇ° 2.3 µî ºÎÁ¶¸³Ç° 1 ºÎÁ¶¸³Ç° 2 ºÎÁ¶¸³Ç° 3 ºÎÇ° 3.1 ºÎÇ° 3.2 ºÎÇ° 3.3 µî ºÎÇ° 4 ÃÖÁ¾ Á¶¸³Ç° 제품설계 205 조립공정의 3가지 주요 부속 공정 재료 취급 조립 품질 관리 ºÎÇ° ȤÀº ºÎÁ¶¸³Ç° Àç·á Ãë±Þ Á¶¸³ Ç°Áú°ü¸® ÀúÀå º¯Çü Á¸Àç ¿î ¼Û »óº¯È- ¹æÇâ ¹æÇâ Àç·á Ãß°¡ ¸¸ Á· °£¼· ³¢ ÀÓ ÃÖÁ¾ Á¦Ç° ȤÀº ´Ù¸¥ Á¶¸³Ç° 제품설계 206 조립공정이 필요한 경우 다양한 재료의 특성 상대운동 서로 다른 부품의 기능 제조 조건 접근성 조립비용을 결정하는 부품의 주요 성질 → 형상, 재료, 치수, 공차, 표면품질, 기능성 제품설계 207 조립고려설계에서의 준수 사항 부품 수의 최소화 조립작업의 최소화 한 방향에서의 부품 조립 부품들의 편차 허용 부품 이송의 용이 부품의 방향잡기 배제 부품 방향잡기의 용이화 적절한 부품 조립방법의 선정 부품 삽입의 용이화 상세한 내용은 별첨 자료 참조. 제품설계 208 제품설계 209 참고서적 공학적설계 과정에 따른 기계설계 프로젝트, 복두출판사 창의적공학설계(1), 피어슨에듀케이션코리아, 창의적공학설계(2) 제조고려설계, 피어슨에듀케이션코리아 제품설계 및 개발, 시그마프레스 제품설계 210