|
1.3 신뢰성의 척도 ; , , , 
신뢰성의 척도는 신뢰도 함수이다. 이것은 신뢰도를 사용시간
의 함수로 나타낸 것으로 그의 값은 시점
에 있어서의 잔존(또는 생존)확률이 된다. 이제 초기의 총수를
, 시점
에 있어서의 잔존수를
라 하면 시점 에서의 잔존확률
는
가 된다. 그리고 시점 까지의 고장난 것의 누적확률
는
가 된다. 그러므로
에서 전수가 모두 고장난다고 하면
이 되므로
이 된다.〔그림 10-1〕에서 볼 수 있는 바와 같이
는
를 뒤집어 놓은 모양을 하게 된다.
〔그림 10-1〕에서 규정된 시간
에서의 신뢰도
는 95%, 불신뢰도
는 5%가 된다.

〔그림 10-1〕신뢰도함수, 고장밀도함수와 고장률
단위시간당 어떤 비율로 고장이 발생하고 있는가를 알려면 다음과 같이
를 미분하여 조사하면 된다.
여기서 는 고장확률밀도함수(failure probability density function) 가 되기 때문에 누적고장확률 와 신뢰도함수
를 고장확률밀도함수
로 나타내면 다음과 같이 된다.
그리고 식(10.4)에서
대신에
를 대입하여 미분하면
는 다음과 같이 된다.
어떤 시점 와
시간 사이에 발생한 고장률을 구간고장률(failure rate during the interval) 이라고 부르며, 이것을 로 나누어 단위시간당 고장률로 환산한 것을 단위시간당 고장률(failure rate
per unit time)이라 부른다.
따라서 단위시간당 고장률을 식으로 나타내면 다음과 같다.
여기서 단위시간은 주행거리( ) 또는 사용회수(cycle )도 될 수 있다.
순간고장률(instantaneous
failure rate) 은 가 0으로 수렴할 때의 고장률의 극한값이다. 그러므로 순간고장률을 고장률함수(hazard function)라고도 부르며, 이것을 로 놓으면 다음과 같이 된다.
여기서
는 시간당 얼마씩 고장이 나고 있는가를 나타내는 장치의 고장률로서 그의 단위는 시간의 역수가 된다. 그러나 고장률의 단위는 경우에 따라 시간뿐이 아니라 주행거리나 사용횟수가 사용되는 경우도 있다,
그런데 일반적으로 수명 데이터로부터
와
를 구할 경우에는 식(10.4) 또는 식(10.7)과 식(10.9) 대신에 다음 식에 의하여
와
를 계산한다.
위의 경우는 샘플수가 비교적 많은 경우이지만 만일 샘플수가 적은 경우에는 Benard가 고안한 메디안 랭크(median rank)법인 다음 공식들을 사용하여 신뢰성의 척도를 계산하는 것이 합리적이다.
여기에서 은 샘플수,
는 고장순번,
는
번째 고장발생시간이다. 그리고
은
번째, 즉 다음 번 고장발생시간이다.
46대의 차량에 대하여 주행거리( )당 drive shaft의 고장개수(잡음이 규정된 값보다 큰 경우 고장으로 봄)를 조사한 결과 다음과 같은 데이터를 얻었다고 할 때, 동일 로트로 만들어진 어떤 제품에 대하여 일정수의 제품을 랜덤하게 샘플링 한 후 이 샘플에 대해 고장이 날 때 까지 조사하여 그 결과로부터 신뢰성 척도인
및 를 구하라.

〔풀이〕
먼저 에서의
및
는 다음과 같이 계산된다.
위와 같은 방법으로 지정된 각 시점에서의
및
를 계산하여 종합하면 다음 표와 같다.
<표 10-1> 신뢰성척도
및
의 계산

<표 10-1>의 데이터를 그림으로 나타내면
는〔그림 10-2〕,
는〔그림 10-2〕와 같이 되며, 이 차량 드라이브 샤프트의 고장확률밀도함수
와 신뢰도함수 는 지수분포가 됨을 알 수 있다.
|