신뢰성 중심 보전(Reliability Centered Maintenance)

첨부  신뢰성 중심보전

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RCM 개념 및 적용 방법

1. 개요

보전은 기업 내 안전, 생산, 품질, 시스템 신뢰성, 이익 그리고 환경분야에서 주요한 자리를 차지하고 있다. 이와 더불어 다양한 산업분야에서 보전에 대한 새로운 인식, 도전 그리고 기회들이 나타나고 있다. 예방보전에 국한된 사고에서 벗어나 보전에 대한 새로운 인식을 통해 그 기능에 적합한 보전정책을 수립할 수 있도록 체계를 구축하는 전략을 신뢰성 중심 보전(Reliability Centered Maintenance; 이하 RCM이라 지칭함)이라 부른다. 전통적 사고방식에서 보전의 개념은 장비가 고장 나면 이를 수리 및 교체하여 장비를 유지하면 되는 것으로 인식되었으나 이러한 사고방식으로 인해 보전 활동을 과도하게 보수적으로 수행하게 하는 것과 같은 문제점들이 발생하였다. 최근 10여 년 동안 비용의 감소, 자원 사용의 최적화 및 채택된 활동을 통한 영향을 분석하기 위해 많은 시도와 경영전략들이 제시되고 있는 가운데 장비를 유지하고자 하는 전통적 사고방식은 부적절한 교체주기로 인해 더 가용할 수 있는 부품을 교체하여 과도한 비용이 발생하거나 이 주기보다 고장이 빨리 발생하여 운용 중 고장으로 인해 손실이 초래되는 원인이 되었다. RCM은 보전의 목적이 장비를 유지하는데 있다는 것보다 시스템의 기능을 유지하는데 있다는 새로운 견해를 제시하고 있는 전략이다. 이전의 보전에 대한 전통적 사고방식에서 이와 같은 견해를 수용하는 것이 어려운 개념일지 모르나 현실적으로 효율적인 보전정책의 수립을 위해서는 장비들을 지원하고 있는 기능, 즉 그 장비가 가지고 있는 실질적인 목적을 아는 것이 중요하다.

2. RCM 배경 및 기본 개념

2.1 RCM 배경
‘모든 기기는 적절한 수명에서 교체되어야 안전과 신뢰성을 보장할 수 있다’는 것이 일정 정비(Scheduled Maintenance)에 대한 전통적인 개념이었다. 그러나 수년 간의 경험으로부터 많은 고장이 일정 정비에 의해 예방되거나 효과적으로 감소되지 않음을 알 수 있었다.
이와 같은 상황에서 RCM은 1960년대 초반에 북미 민간 항공산업에서 수행하였다.

그 당시 항공 회사들은 유지보수 체계들의 대다수가 고비용일 뿐만 아니라 위험을 초래할 수 있다고 인식하기 시작하였고 이로 인해 항공기를 유지하기 위해 수행했던 모든 사항을 재검사하기 위해 항공기 제조업자, 항공회사, FAA들로 구성된 “Maintenance Steering Groups (MSG)”을 발족하게 되었다. 첫 번째 시도로서 1968년 워싱턴 DC의 ATA(Air Transport Association)는 출발점으로 다시 돌아가 MSG 1으로 알려진 합리적인 유지보수 전략을 공포하였으며, 이후 1970년에 MSG 2를 공포하였다. 1970년 중반 미 국방부는 항공 분야의 유지보수 견해에 대한 최신 기술 수준을 파악하고자 항공기 산업계에 보고서를 요구했으며, United Airline의 Stanley Nowlan과 Howard Heap는 “Reliability Centered Maintenance”라 명명한 보고서를 작성하였다. 이 보고서는 1978년에 출판되었고 역사상 물질적인 자산관리에 대한 중요한 문서 중의 하나로 간주되고 있다. Nowlan과 Heap의 보고서에서는 MSG 2보다 상당히 진보적인 개념을 도입하였고 이 개념은 1980년에 공포된 MSG 3의 기초가 되었다. 그 후 MSG 3는 1988년과 1993년에 개정되었으며 이는 오늘날까지 새로운 항공기(Boeing 777과 Airbus 330/340)에 대한 Prior-to-Service Maintenance 프로그램을 개발하는데 사용되고 있다. Nowlan과 Heap의 보고서와 MSG 3는 그 후 다양한 군수용 RCM 지침서들과 비항공 분야의 지침서 등의 기초가 되고 있다.
2.2 RCM 기본 개념
1978년 보고서가 발행된 이후 산업 현장에도 RCM이 적용되기 시작했다. RCM은 물질적 자산(비행기, 제조/생산 라인, 정유 공장, 통신 시스템 등)을 유지하기 위해 어떤 운영 환경에서 운영자들이 필요한 것이 무엇인지를 결정하는데 활용되는 프로세스로 기업에서 수용할 수 있는 위험 및 운영수준 하에서 적합한 예방보전정책 수립을 위해 물질적 자산의 잠재적 고장과 기능을 분석할 수 있는 구조적인 틀을 제시한다. RCM 프로세스를 수행하기 위한 최소 기준으로 SAE JA1011 규격에서는 다음 7가지 항목을 제안하고 있다.

1. 현재 운영상황에서 장비의 기능과 관련된 성능 규격은 무엇인가(Functions)?

2. 장비의 기능을 수행하는데 있어 어떤 방식으로 고장이 발생하는가(Functional failures)?

3. 각 기능적 고장의 원인은 무엇인가(Failure modes)?

4. 각 고장이 발생할 때 어떤 일이 발생하는가(Failure effects)?

5. 어떠한 방식이 각 고장의 문제가 되는가(Failure consequences)? 6. 각 고장을 예측 또는 예방하기 위해 무엇을 수행해야 하는가(Proactive tasks and task intervals)? 7. 만약 적합한 예방 활동을 발견할 수 없다면 어떤 조치를 취해야 하는가(Default actions)? 다른 보전정책과 달리 RCM은 요구기능의 수행을 위해 작업절차서와 자산의 설계에 적합한 보전활동, 즉 사후보전정책, 예방교체정책, 상태기반 검사정책 등을 수립하는 프로세스로 모든 고장은 좋지 않으며 예방해야 한다는 관점에서 보전의 목적이라는 광범위한 개념의 측면으로 변화하고 있다. 또한 조직의 성과에 중점을 둔 가장 효율적인 전략을 추구하고 있다.

3. RCM 적용 방법 및 절차

RCM을 적용하는 방법에는 여러 형태가 존재하겠지만 대부분의 RCM 프로세스에는 다음과 같은 7단계 절차를 모두 또는 일부 단계만 적용하게 된다.

1. 팀 구성 및 기본원칙 수립

2. 분석대상 장비의 선택

3. 기능 정의

4. 기능적 고장 정의

5. 고장영향 정의 및 평가

6. 고장원인 정의

7. 보전활동 선택 본 절에서는 상기의 RCM 적용 절차 중 RCM 분석을 위한 예비 단계인 처음 3단계(팀 구성 및 기본 원칙 수립, 분석 대상 장비의 선택, 기능 정의)에 대해서 설명한다.

3.1 팀 구성 및 기본 원칙 수립
다른 프로세스에서와 마찬가지로 RCM 프로세스를 적용하기 위해서도 사전에 철저한 준비 작업과 계획이 필요하다. 먼저 이에 관련된 지식이 있는 개인들을 적합한 팀으로 구성하고 이 팀이 효율적으로 운영되기 위해서는 다른 분야에 있는 전문가들간에 의사소통이 상호적으로 잘 이루어져야 할 것이다. 팀 구성 인원은 너무 많아서도 안되며 일반적으로 4~5명 정도가 적합하고 팀 내 최소한 보전활동과 관련된 사람이 있어야 한다. RCM은 프로세스를 수행하는 동안 기업의 목적에 부합되지 않거나 잘못 적용될 경우 초래될 수 있는 영향에 대한 이해가 필요한 광범위한 전략이다. 이 프로세스의 목적은 효과적인 분석을 위해 값비싼 자원의 낭비와 불필요한 모임 없이 충분한 지식과 전문가적 의견을 축적하는데 있다. RCM 분석을 적절한 수준에서 수행하고 주요한 아이템들을 간과하지 않으면서 분석 결과가 적합하게 기록될 수 있도록 이를 이끄는 관리자가 필요하다. 또한 이 관리자는 구성원들의 임무를 유지하고 그들을 독려시킬뿐만 아니라 합리적인 방식으로 팀 구성원들 간의 의견이 일치될 수 있도록 의견을 조정하는 역할을 한다. 팀이 구성되면 구성원들이 분석조건을 이해하고 수용할 수 있도록 분석 시 수반되는 가정 사항과 기본 원칙들에 대해 이를 확인하고 문서화한다. 또한 RCM 프로세스 준비 시 RCM 프로세스의 목적 수립, 프로세스를 수행하는데 필요한 주제, 즉 일정, 예산, 모임 절차, 보고, 추천방법, 인력, 도구, 컨설턴트, 소프트웨어, 모임 장소 등과 프로세스 수행과정 중 발생할 수 있는 문제점(기업의 반대, 자료의 결여, 제도, 통솔력과 공약의 결여 등)들에 대해 충분히 토론해야 한다.

3.2 분석 대상 장비의 선택
3.2.1 분석 목적
RCM 팀은 부품, 하위 시스템, 시스템에 대해 분석을 수행하게 되고 전체 설비가 RCM에서 고려되어야 할지를 자산수준을 고려하여 결정한다. 일반적으로 장비들로 구성된 시스템 수준에서 분석을 수행하게 된다. RCM은 장비의 기능 유지에 초점을 두고 있으므로 기능들이 정의될 경우 시스템 수준에서 분석을 수행하는 것이 합리적이다. 시스템 수준 이하(예를 들면, 부품)에 초점을 두고 분석할 경우 한 부품이 여러 기능들을 지원할 때 이로부터 발생되는 고장의 유형들을 폭넓게 볼 수 없는 한계가 있다. 또한 부품 수준에서보다 시스템 수준에서 분석이 고장모드의 비교와 자원들의 우선순위를 결정할 때 현실적으로 더 유용하다. 하지만 시스템의 복잡성, 제약사항 그리고 다른 요인에 따라 시스템 수준에서보다 다른 수준에서의 분석이 더 적합할 수 있다.

3.2.2 시스템 경계
시스템 경계의 정의는 시스템에 무엇이 포함되는지 포함되지 않는지를 분명하게 규정함으로써 정확한 부품 목록이 확인되고 다른 시스템 내 부품 목록과 중복되지 않게 하며 입력, 출력 및 시스템 기능을 정의하는데 도움을 준다.
3.2.3 시스템 명세서
시스템의 필수적인 세부사항들을 확인하고 문서화하는 것은 각 단계들을 철저하게 유지하기 위해 필요한 것이다. 시스템 명세서는 분석자가 시스템을 포괄적으로 이해하고 분석단계에서 시스템 정의를 기록하는데 도움이 되며 주요한 설계와 필요한 시스템 기능들의 손실 또는 열화에 영향을 미치는 요인들을 확인할 수 있게 한다. 따라서 시스템 명세서에는 기능 블록도, 부품 분해도, 계층 구조, 입/출력 상호관계, 전기 도면, 환경 조건, 설계 명세서, 고장 이력 등이 포함되어야 한다.
3.2.4 장비 선택
분석 수준이 수립되면 새로운 보전 프로세스로부터 가장 이득이 될 수 있는 후보 시스템들이 선정되고 우선순위가 결정되어야 한다. 안전, 경제적 사항 등과 같은 다양한 기준들이 고려되어야 한다. 분석 대상 장비를 선택하기 위한 다양한 방법들이 있다. 그 중 한 방법은 주어진 기간 동안(예를 들면, 1년 또는 2년) 기록된 보전이력(고장 수, 공급시간, 생산 비용 손실, 안전 문제 등)을 분석하는 것이다. 80/20 법칙은 시스템 대부분(80%)의 문제는 몇 가지(20%) 치명적인 요인들에 의해 발생된다는 이론으로 장비 선택을 결정하기 이전에 시스템에 대해 우선순위를 결정하는데 유용한 방법이다. 다른 방법은 사전에 정의된 질의를 적용하는 방법으로, 예를 들면 항공산업에 적용되고 있는 MSG-3 규격에서는 다음과 같은 4가지 질의를 제시하고 있다. • 규정된 의무 기간 동안 작업자에 의해 고장이 검출될 수 없는가? • 안전/비상시스템 또는 장비를 포함하여 고장은 안전(육상 또는 항공)에 영향을 미치는가? • 고장은 운영에 주요한 영향을 미치는가? • 고장은 경제성에 주요한 영향을 미치는가?

상기 질문에 최소한 하나라도 “yes”라고 답했다면 해당 장비에 대해 상세한 분석이 필요하다.
또 다른 방법으로 치명도(Criticality Factors Method)가 있는 데 이는 안전, 보전, 운영, 환경적 영향, 품질 관리 그리고 다른 인자들에 대해 장비의 치명도를 평가하는 방법이다. 각 인자는 사전에 정의된 척도(예를 들면 1에서 5 또는 1에서 10)에 따라 평가되고 값이 클수록 치명도가 큼을 나타낸다. 이와 같이 평가된 치명도 값은 다른 유형의 장비에 대해 시스템 등급을 매기거나 장비가 RCM 분석대상이 될지 안될지를 결정하기 위해 임계치와 비교하기 위해 사용된다. 어떤 방법(또는 여러 방법들의 결합)이 선택되든지 이 방법의 목적은 최대 이익과 수익을 창출할 수 있는 장비를 RCM 분석 대상으로 선정하기 위한 계통적 접근법을 제공하는데 있다.
3.3 기능 정의
RCM 프로세스의 궁극적인 목적은 “시스템 기능을 유지하는 것”이므로 RCM 분석팀은 시스템 기능들을 리스트로 정의해야 한다. 시스템 기능은 이 기능들을 지지하고 있는 장비의 기능들이 도출되어야 하며 또한 기능은 동사 형태(예를 들면, “물을 펌프로 퍼내기 위해서”, “경보를 울리기 위해서” 등)로 표현되어야 한다. 기능의 정의는 시스템 내 어떤 종류의 장비가 있느냐를 정의하는 것이 아니므로 시스템 기능을 서술하기 위해 명명된 장비의 사용은 피해야 한다. 예를 들면, “500gpm의 방류량을 유지하기 위해”라는 표현이 “원심력 펌프로 500gpm을 방류하기 위해”라는 표현보다 기능적으로 더 유용한 표현이다. 그리고 기능의 정의는 가능한 정량적이어야 한다. 예를 들면 기능은 “가능한 많은 단위들을 산출하기 위해서”라고 정의하는 것보다 “8시간 동안 최소 22단위에서 25단위를 산출하기 위해”라고 정의하는 것이 유용하다. 그러나 기능의 정의에 있어 어떤 경우에는 정량적 정의보다 질적인 정의가 필요할 때도 있다. 이 경우에는 대체로 추상적인 언어로 표현되므로 이 단어에 대한 정의가 무엇을 의미하는지에 대한 공통된 이해가 필요하게 된다.

4. 결론

보전은 장비를 유지하기 위한 개념으로만 여겼던 시각에서 요구기능에 적합한 보전활동을 통해 기업의 이익을 창출할 수 있는 개념으로 인식되어야 한다. 설계, 마케팅, 생산 등에서와 마찬가지로 보전활동으로 인해 비용이 초래되지만 이를 적합하게 잘 수행한다면 목표한 생산 또는 기능을 성취할 수 있을 것이다. 또한 RCM은 이전부터 수행되고 있는 보전방식에 이름만 재포장한 방법은 아니고 다른 보전 계획과 다른 요소들이 존재하며 무엇보다 보전에 대한 기본 인식의 변화가 필요하다.

5. 참고문헌
[1] ATA MSG-3 “Operator/Manufacturer Scheduled Maintenance Development,” Updated in March 2003. [2] Moubray, John, Reliability-centered Maintenance, Industrial Press, Inc., New York City, NY, 1997. [3] Nowlan, F. Stanley and Howard F. Heap, Reliability-Centered Maintenance. Issued in December, 1978. [4] SAE JA1011, “Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance(RCM) Processes” Issued in August 1999. [5] SAE JA1012, “A Guide to the Reliability-Centered Maintenance(RCM) Standard” Issued in January 2002. [6] Smith, Anthony and Hinchcliffe, Glenn R., RCM-Gateway to World Class Maintenance, Elsevier Inc, Burlington, MA, 2004.