차량 아키텍처의 품질 완성도를 위한 고장모드와 상충특성의 개선 접근법 연구

6. 설계특성간 상호관계를 이용한 상충특성 분석
앞선 HOQ 분석 결과를 이용하여 얻을 수 있는 추가적인 중요한 정보는 위의 Fig. 3의 HOQ 구조 최상단에 있는 고객요구 품질특성에 대한 설계특성간 상호관계이다.
아래의 Fig. 9는 Fig. 7에서 확장된 고장모드 분석을 반영한 HOQ 구조에서 상충특성 분석을 추가하여 재확장된 HOQ의 구조를 나타내고 있으며, 아래의 Fig. 10은 Fig. 9의 설계특성간 상호관계 매트릭스에 대한 상세 결과를 각 각 나타내고 있다.
위와 같이 상충특성 분석을 추가하여 재확장된 HOQ 구조를 제시한 이유는 설계특성간 상호관계 분석을 통하여 파악한 상충되는 기술적 모순 문제점을 해결함으로써 기존 FMEA의 가장 큰 단점인 단일 고장모드에 한정된 분석을 극복하여 제품의 품질 향상과 개발 효율성을 극대화하기 위함이다.
이와 같은 품질 향상과 개발 효율성 극대화에 대한 필요성은 아래의 Fig. 11의 KANO 분석을 통해서 보다 자세히 설명될 수 있다.
KANO 분석에 의하면 제품의 품질은 일차원적 품질, 당연적 품질, 매력적 품질로 크게 구분된다.
일차원적 품질은 전통적 관점의 품질로 품질수준이 높으면 고객만족이 높아지고, 품질수준이 낮아지면 고객만족이 낮아지는 품질특성을 말한다.
그리고 당연적 품질은 예방 관점 품질로 품질수준이 높아져도 고객만족은 증가하지 않지만 품질수준이 낮아지면 고객만족은 심각하게 저하되는 품질특성을 나타낸다.
한편, 매력적 품질은 고객만족을 넘어 고객감동으로 발전되는 품질로써 품질수준이 낮더라도 고객만족에는 큰 변화가 없지만 품질수준이 높아지면 고객만족이 급격하게 증가하는 품질특성을 나타낸다. 이와 같은 점 때문에 매력적 품질은 모든 기업이 추구하는 제품 개발의 방향이 된다.
참고로, 무관심 품질은 품질수준이 충족이 되든 안 되든 고객만족이 만족, 불만족도 일으키지 않은 품질특성을 나타내며, 역 품질은 품질수준이 높아지면 고객만족이 저하되고 품질수준이 낮으면 고객만족이 증가되는 품질특성을 각각 나타낸다. 여기서, 계속 언급된 고객은 내부･외부 고객 전체를 가리킨다.
일반적으로 Fig. 10처럼 설계특성들 간의 기술적 모순은 개발 단계에서 빈번하게 발생되며, 상충되는 요인이 발생할 경우 한쪽 특성을 증가시키게 되면 다른 한쪽 특성이 저하되는 성질을 갖게 된다.
Fig. 10 사례에서 보면 열용량 증대는 망대특성을 나타내고 있으며, 중량 저감은 망소특성을 각각 나타내고 있다.
따라서, 두 설계특성은 상호관계 매트릭스에서 ‘X’로 표기되어 상충됨을 알 수 있다.
이럴 경우 문제해결책을 수립하는 것이 상당히 어렵지만 상충되는 요인들을 해결할 수 있다면 제품 개발 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 품질 문제의 경우 제품 구매 요인으로 활용되어 상품성 극대화를 도모할 수 있게 된다.
즉, KANO 분석에서의 매력적 품질로 활용될 수 있게 된다.
이와 같은 점을 고려하여 설계특성간 상호관계에서 상충 특성을 해결하기 위한 접근법 사례를 아래의 Fig. 12에 제시하였다.
전체 접근법은 총 3단계로써, CA(Contradiction Analysis)-IFR(Ideal Final Result)-PS(Problem Solving) 순서로 진행된다.(12,13)
먼저, CA 단계에서는 설계특성간 상호관계에서 상충되 는 것으로 파악된 파라미터(Parameter)에 대한 모순 관계를 설정한다.
여기서 열용량은 하나의 파라미터로서 크거나 또는 적어야 하는 배타적인 상태의 물리적 모순(Physical Contradiction)으로 설정할 수 있다.
그리고, 각각의 물리적 모순에 대한 원인(Why)은 한쪽이 좋아지면 다른 한쪽이 나빠지는 두개의 상반되는 파라미터를 갖는 기술적 모순(Engineering Contradiction)으로 확장시켜 전체 모순 분석 구조를 완성하였다.
IFR 단계에서는, 모순 분석 구조의 물리적 모순과 기술적 모순의 상호 대각선 관계로부터 형성되는 IFR 1과 IFR 2의 검토 과정을 기반으로 문제해결 난이도, 용이성, 자원의 활용 및 생산성 등을 종합적으로 고려하여 최종 IFR을 선정하게 되는데, Fig. 12에서는 위와 같은 사항들을 고려하여 IFR 2를 최종 선정하였다.
끝으로, PS 단계에서는 선정된 IFR 2를 기반으로 PS의 개선 컨셉을 수립하여 상충특성을 개선하도록 하였다.
아래의 Fig. 13은 PS의 구체적인 설계 결과를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 복합재 디스크의 체결 구조를 축방향에서 반경방향으로 변경 하였으며, 이를 통해서 중량 저감 및 열용량 증대와 관련한 제동 마찰면이 11% 개선된 효과를 얻을 수 있었다.(13)