🧭

PHM 용어 정의 (1): 이상? 결함? 고장?

속성
Empty
Tags
PHM
예측진단

Intro.

IoT, AI, 클라우드 등의 기술이 발전함에 따라 산업설비에서 측정된 데이터를 통해 설비의 수명을 진단하고 예측하는 PHM (Prognostics and health management) 기술의 관심이 커지고 있습니다. PHM 기술이란 기계, 설비, 항공, 발전소 등의 상태 정보를 수집해 시스템의 이상 상황을 감지, 분석하고 예지진단을 통해 고장 시점을 사전에 예측함으로 설비 관리를 최적화하는 기술입니다.
고장, 이상, 결함 등의 용어는 우리가 일상에서 자주 사용하는 생활용어이며, 전문용어처럼 느껴지지는 않습니다. 때문에 이들 각각이 어떤 의미를 갖는지 명확한 정의를 내리지 않은 채 무분별하게 사용되기가 쉽죠. 실제로 여러 업체에서 자사 솔루션을 소개할 때, 심지어는 학술적인 논문에서 문제 정의할 때 조차도 이러한 용어의 정의 없이 저자의 판단에 따라 용어가 무분별하게 사용되기도 합니다. 하지만 사실 기계 시스템의 건전성을 예측하고 관리하는 PHM (Prognostics and Health Management) 분야는 오랜 연구로 체계가 정립된 학문 분야입니다.
일상 용어처럼 사용되는 '고장', '결함' 등의 용어 또한 국제표준화기구 (International Organization for Standardization), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 등 세계적으로 공신력 있는 표준화 기관에서 그 의미가 정의되어 있습니다. 이번 블로그에서는 고장, 이상, 결함의 정확한 정의와 그 차이에 대해 살펴보려고 합니다.

고장? 이상? 결함? 차이 구분하기!

'자동차가 고장 났다', '자동차에 결함이 있다'. 차이가 느껴지나요? 일상에서 사용하기에 이들을 구별할 필요는 크지 않습니다. 하지만 PHM에서는 이들을 엄밀히 다른 용어로 구분합니다. 데이터 모델의 목적이 설비의 고장을 감지하는 것인지, 이상을 감지하는 것인지 등에 따라 요구사항과 설계가 전혀 달라지기 때문입니다. 자 그럼 각 표준화 기관에서 정의한 바를 살펴보겠습니다!

IEEE Standard

먼저 IEEE Standards에서의 정의(IEEE Std 1856-2017, IEEE Standard Framework for Prognostics and Health Management of Electronic Systems)입니다.
Anomaly : Any deviation from required, expected, or desired performance of the object system.
Failure : The unacceptable performance of intended function (Failure results from deviations in characteristics(s) beyond specified limits such as to cause an unacceptable reduction in the required function. The limits referred to in this category are special limits specified for this purpose).
Fault : A physical or logical cause internal to the system that explains a failure
번역해보면 다음과 같은 정도로 번역이 되겠네요.
Anomaly (이상) : 어떤 형태로든 대상 시스템에 대해 요구되거나, 기대되거나, 필요로 하는 성능을 벗어남
Failure (고장) : 대상 시스템의 성능이 요구되는 기능을 수행할 수 없는 수준을 보이는 상태. ('고장'은 시스템의 특정한 제한 수준을 넘어서는 특성(예를들어 수용 불가능한 감소)과 같은 특성의 편차로 인해 발생함. 여기서 '제한 수준'은 시스템의 목적을 위해 지정된 특수한 한계를 말함)
Fault (결함) : Failure를 설명하는 시스템 내부의 물리적 또는 논리적인 원인
IEEE '이상'과 '고장'의 차이는 정상상태를 넘어가는 편차(deviation) 수준이 수용 가능한가, 가능하지 않은가로 판단합니다. 반면 결함(Fault)은 이상이나 고장 상태의 원인 말합니다.

ISO

ISO에서도 이와 유사하게 정의하는지 확인해보겠습니다. ISO에서의 정의(ISO 13372:2012, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vocabulary)에서는 다음과 같이 용어를 정의합니다.
Anomaly : Irregularity or abnormality in a system (Abnormality : deviation from a standard condition)
Failure : Termination of the ability of an item to perform a required function
Note 1: Failure is an event as distinguished from fault, which is a state
Note 2: Failure is the manifestation of a fault
Note 3: A complete failure of the main capability of a machine is a catastrophic failure
Fault : Condition of a machine that occurs when one of its components or assemblies degrades or exhibits abnormal behavior, which may lead to the failure of the machine
Note 1: A fault can be the result of a failure, but can exist without a failure
Note 2: Planned actions or lack of external resources are not a fault
번역하면 다음과 같이 정리할 수 있겠네요.
Anomaly (이상) : 시스템의 불규칙성 혹은 정상이 아닌 상태. 여기서 정상이 아니라 함은 표준 상태에서 벗어나는 정도를 말함
Failure (고장) : 물품이 요구되는 기능을 수행하는 능력이 없음 - 결함 (fault)은 상태(state)를 의미지만, 고장 (failure)은 현상 (event)을 의미함 - 고장은 결함이 증대된 것임 - 기계의 주요 역할에 있어서 완전한 고장은 catastrophic failure (심각한 고장)으로 분류됨
Fault (결함) : 시스템의 구성품 혹은 조립품 중 성능이 저하되거나 비정상적인 동작을 보여서 발생하는 기계적 상태 - 고장은 결함에 의해 발생하지만, 결함이 아니어도 발생할 수 있음 - 계획된 동작이나 동작을 위해 필요한 자원이 부족한 경우는 고장이 아님
ISO의 정의는 IEEE와 대체로 유사하며, ISO에서는 몇몇 예외사항에 대해 언급해 용어 사용을 명확하게 했습니다. 앞서 언급되었듯, 두 표준 정의에 따르면 '이상 (Anomaly)'과 '고장(Failure)'은 상태로 인해 발현된 결과입니다. 반면 '결함 (Fault)'은 상태를 말하기에 '이상'과 '고장'의 원인이 됩니다. 바꿔 말하면 기계에 결함이 있더라도 기계가 정상 범위 안에서 동작한다면 이는 '이상'이나 '고장'으로 정의할 수 없음을 알 수 있습니다.

Conclusion

이번 장에서는 ‘이상(Abnormal)’, ‘결함(Fault)’, 그리고 ‘고장(Failure)’에 대한 정의를 살펴보았습니다. 오용되기 쉬운 용어들이지만 살펴보았듯 그 의미는 명확히 구분됩니다. 사용자 입장에서는 상황에 따라 ‘이상’을 감지하는 솔루션이 필요한지, ‘결함’을 진단해내는 솔루션이 필요한지가 달라지고, 이들은 기술적인 측면에서도 구현 난이도가 크게 차이납니다. 예지보전 솔루션을 도입하는 기업 입장에서는 도입하려는 솔루션이 제공하는 기능을 파악하기 위해 솔루션을 소개하는 용어가 어떻게 표기되어있는지 반드시 확인을 해야 필요한 요구사항을 충족할 수 있습니다.
다음 장에서는 마찬가지로 흔히 사용되는 용어인 diagnostics(진단)과 detection(감지), 그리고 prognostics(예측)의 정의를 살펴보겠습니다.
이상으로 이번 장을 마치겠습니다
#PHM정의 #이상결함 #원프레딕트기술블로그

PHM 용어 정의

PHM 용어정의 (1)

이 글을 쓴 사람

주 요 한 | 감마 팀
무언가를 만들고 사람들과 함께하는걸 좋아합니다.
원프레딕트에서 산업용 로봇 진단 솔루션을 개발하고 있습니다. 주말엔 등산도 하고 마라톤도 나가고 회사에서 몰래 빔프로젝터로 영화도 보고.. 아 나는 왜 글까지 잘써서 기술블로그를 담당하고 있을까
원프레딕트 홈페이지 https://onepredict.ai/
원프레딕트 블로그 https://blog.onepredict.ai/
원프레딕트 기술 블로그 https://tech.onepredict.ai