K계열 전차용 전자광학장비에 대한초기고장배제시험 절차 최적화

김영일,성수민,이찬호 국방기술품질원 2023 국방품질연구논집 Vol.5 No.2

In this study, we proposed a method to optimize the environmental stress-screening profile of a K-series main battle tank based on a record of environmental stress-screening defects during the mass production of electro-optical systems. The screening strength of the existing ESS profile was analyzed and the ESS profile was optimized by adjusting the operation cycle and temperature change rate to maintain the screening strength of the existing ESS profile. However, it is difficult to apply this optimization method in the early mass-production stage. However, the ESS profile can be adjusted when the quality of a mass-produced electro-optical system is stable. By adjusting the profile, it is expected that the operating time and cost of the test facility can be reduced by optimizing the ESS profile through a quantitative analysis of defects. This optimization method can be applied to similar electro-optical systems and other military electronic products.

A Design of Environmental Stress Screening for Temperature Compensated Crystal Oscillator

Kim, Myung-Soo 대한설비관리학회 2004 대한설비관리학회지 Vol.9 No.3

This paper presents a design of environmental stress screening(ESS) for a temperature compensated crystal oscillator(TCXO). From the field data analysis, it is estimated that early failures of TCXOs are due to the instability of frequency. A simulation study was made to identify the frequency characteristic of TCXO with defect in the manufacturing process, and thermal cycling is selected as an environmental stress for disclosing frequency shift. The design of experiment using orthogonal array is planned to find out the optimum screening parameters maximizing screening strength. Test samples with known frequency characteristics are prepared to measure the screening strength. Maximum and minimum temperatures are predetermined from the component specification, and temperature change rate, soak time, and the number of cycles are selected as control variables. The frequencies of samples are measured to verify whether defect-free TCXOs are weakened or destroyed. The optimum ESS maximizing screening strength is obtained, and the performances with and without screening are compared from the real manufacturing process through a follow-up study.

양산 무기체계 환경 부하 선별 시험 효과도 분석 및 프로파일 설계 자동화 도구 구현

김장은(Jang-Eun Kim) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.8

현대 무기체계 제조를 위해 적용되는 수많은 생산 기술과 다양한 공정 환경으로 인해 다양한 결함이 무기체계 제조공 정에 유입되고 있다. 이렇게 제조공정에 유입되는 결함 중 육안 검사, 기능 시험 등 기존 품질 관리 절차를 통해 검출할 수 있는 “명백결함(Patent Defect)”과 무기체계 복잡성과 제조공정의 복잡도로 기존 품질 관리 방식으로 검출이 제한되는 “잠재 결함(Latent Defect)” 2가지 종류가 있다. 이러한 초기 결함 문제를 최소화하기 위해 무기체계 생산공정 중 유입된 결함요소를 환경부하(온도, 진동)를 활용하여 결함검출/제거/개선하기 위해 환경 부하 선별(ESS : Environmental Stress Screening) 시험을 수행해야 한다. 본 논문은 국내 무기체계 제조업체에서 정량적 환경 부하 선별 시험 설계의 어려움을 최소화하기 위해 MIL-HDBK-344(Environmental Stress Screening of Electronic Equipment)의 수학적 모델을 기반으로 정량적 환경 부하 선별 시험 효과도 분석 및 프로파일 자동화 도구를 구현하였으며, 6가지(온도부하변수 3가지(온도범위/온도변화율/허용 잔류결함 밀도), 진동부하변수 2가지(부하크기/허용 잔류결함밀도), 시험설계변수 1가지(허용 시험시간)) 시나리오를 통해 구현된 도구 유효성을 확인했다. There are various system defects from weapons manufacturing due to the numerous production processes and various production environments. The first kind of defect is patent defects, which can be detected by visual inspection, functional testing, and existing quality control procedures during the manufacturing process. The second kind is latent defects, which cannot be detected though existing quality management approaches because of the complexity of the system and manufacturing process. To minimize the initial defect problems, environmental stress screening (ESS) is needed to detect the defects, remove them, and improve the product conditions based on the environmental stress conditions of temperature and vibration. We implemented a tool for quantitative ESS effectiveness analysis and profile design automation based on MIL-HDBK-344 and verified it using six scenarios with different temperature stress, vibration stress, and test designs.

생산 공정 자료 기반 양산단계 전차 전장관리체계 환경 부하 선별 시험 방법 및 적용 개선에 관한 연구

김장은 ( Jang Eun Kim ),심보현 ( Bo Hyun Shim ) 한국품질경영학회 2015 품질경영학회지 Vol.43 No.3

Purpose: In this study, we apply environmental stress screening (ESS) to battle management system (BMS) of a tank and use the ESS profile based on production process data, guided by MIL-HDBK-781/344/2164. Methods: To optimize ESS Profile of the BMS of a tank, we estimate ESS model parameters (e.g., defect density, screening strength) using primary production failure reporting and corrective action system (FRACAS) data of military supply contract firm. Results: First, we collect the Primary production FRACAS data of military supply contract firm. Second, we compute curve fitting approach to find patent defect density and latent defect density using FRACAS data. Third, we solve the equation of Defect Density(patent defect density + latent defect density)(DIN) and Screening Strength(SS) Using second step data. As a result of analysis according to the order, we calculate DIN(Temperature stress case : 74.02, Vibration stress : 10.252) and : SS(Temperature stress case : 0.4632, Vibration stress : 0.4142) and confirm the Condition II-D based on MIL-HDBK-344. According to Condition II-D, it is necessary to modify existing ESS profile through decreasing the DIN and increasing the SS . Conclusion: Identification of defect causes through ESS approach reduce defect densities for production. It provides feedback to a lessons-learned data base to avoid similar problems on next generation tank BMS.

제조공정 부적합 정보 기반 적응 ESS 시험 비용효과 최적설계 방법

김장은,김보성 한국신뢰성학회 2022 신뢰성응용연구 Vol.22 No.4

Purpose: For manufacturers that do not specialize in military technology, it is often difficult to perform adequate environmental stress screening (ESS) tests. To address this challenge, we propose a novel adaptive ESS test that considers defect information from the manufacturing process. Methods: To create a suitable ESS profile for the electronic equipment of a weapon system and make it cost-effective, we developed a mathematical model that uses the modified US-military standards MIL-HDBK-344 and MIL-HDBK-2164. Conclusion: To validate the effectiveness of the adaptive ESS test model, we performed a case study using the production of over-discharge protection circuits. The result of the analysis indicates that five of 21 samples exceeded the allowed defect density. To find the five samples, the new optimized test method was applied with the following test parameters (△T/ cycles/ test time): 1) 84.29 ℃/ 9/ 1293.36 min, 2) 69.82 ℃/ 2/ 258.57 min, 3) 82.22 ℃/ 13/ 1841.37 min, 4) 88.61 ℃/ 8/ 1184.11 min, 5) 88.20 ℃/ 5/ 738.03 min.

Multi-Level ESS 기법의 무기체계 적용 방안 연구

정대성,배군호,고한권 국방기술품질원 2021 국방품질연구논집 Vol.3 No.1

This study proposes the Top-down ESS profile configuration procedure that based on the Multi-Level ESS method, the Cumulated Screening Strength of the Key-component is estimated and confirmed by comparing with the target Screening Strength of the system. At first applying this procedure to the weapons system made the Cumulated Screening Strength of the Key-component insufficient for the target Screening Strength. However after repeating configuration the ESS profile, the Cumulated Screening Strength of the Key-component got better and effective result.

개발단계 체계적인 ESS 적용에 관한 연구

배군호,정대성,고한권 한국품질경영학회 2021 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2021 No.-

이 논문은 개발단계에서 기존 MIL-HDBK-344A에서 제공하는 ESS 스크린 강도를 계산하는 Bottom-up 방식을 Top-down 방식으로 전환하여 효율적인 ESS를 수행하고 피드백 할 수 있도록 프로세스를 체계화 한 것이다. 기존의 Bottom-up 방식은 회로카드조립체(Printed Board Assembly, PBA) 내 부품단위 결함밀도를 추정하여 체계(System)의 스크린 강도(Screening Strength, SS)를 결정하는 것으로 과정이 매우 복잡하고 부품단위 정보를 찾아내고 계산하는 것이 어려운 것이 사실이다. 이에 체계 목표 스크린 강도를 먼저 선정하고 체계 BOM을 레벨화 하여 핵심구성품(Key-component)을 찾고 이에 대한 누적 스크린 강도(Cumulated Stress Screening, CSS)를 계산하는 Top-down 방식의 ESS 수행 절차를 이 논문에서 제공하고자 한다. 실제 개발 초기 단계 사례 연구를 통해 스크린 강도의 목표값을 선정하고 Multi-Level ESS에 근거한 Top-down 방식의 엑셀 Tool 알고리즘을 적용하여 핵심구성품의 누적 스크린 강도를 계산하였고 이를 비교하고 조정하는 절차를 수행하여 유효성을 확인하였다. 또한 ESS 시험을 수행하는데 필요한 시간 및 이에 대한 비용 등을 검토하여 피드백하는 절차를 반복적으로 수행하여 최적의 ESS 설계를 수행할 수 있게 되었다.

품질데이터를 기반으로 ESS 선별 강도 표준안 연구

원은주 한국품질경영학회 2021 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2021 No.-

제품의 신뢰성이 중요한 국방 무기체계 분야에서는 제품의 초기 잠재 결함 유도를 위해 생산 공정에 ESS(Environmental Stress Screening : 환경 응력 선별)를 수행하고 있다. 그러나 ESS 적용 기준이 미흡하여 제품마다 제각기 적용되고 있어 보완이 요구되고 있다. MIL-HDBK-344A(Environmental stress screening of electronic equipment)에 따르면 정량적인 목표가 달성되도록 불량 데이터 분석에 기반하여 계속적으로 보완이 필요하다. 그러나 국내 국방 무기체계 생산 환경을 고려할 때 ESS를 계속적으로 보완하는 것은 일정과 비용 측면에서 효과적이지 않다. ESS는 공장 출고 후 잠재 결함의 수를 줄이기 위한 목적으로 수행되며 선별강도(SS : Screening Strength)는 유도 효율(PE)과 검출 효율(DE)의 곱으로 ESS 강도를 나타내는 지표다. 본 논문에서는 국방 무기체계의 품질 데이터를 기반으로 하여 유사한 제품군에서는 선별강도를 표준화 하는 방안을 연구하였다. 이에 대한 연구 방법으로는 ESS 목표에 대하여 설명하였다. 또한 국방전력발전업무훈령 무기체계 분류에 따라 제품을 분류하고 선별 강도를 계산하였다. 같은 제품군이라 하더라도 장착 위치에 따라 운용 환경이 다르기 때문에 플랫폼을 구분하였다. 그리고 제품 서비스 운영 실적을 분석하여 시장 불량 데이터 중 ESS로 제거 가능한 불량을 구분하고 신뢰성 목표 달성 여부를 확인하였다. 최종적으로 공장 출고 후 신뢰성 목표를 달성한 제품과 달성하지 못한 제품에는 선별 강도에 차이가 있음을 확인하였다. 향후 기술 수준과 용도가 유사한 제품에 대해서는 본 논문의 선별 강도 표준안을 참고하여 ESS 프로그램의 일정과 비용 개선을 기대할 수 있다.

비용 효과도 최적화 기반 양산 무기체계 환경 부하 선별 시험 설계 방법

김장은(Jangeun Kim) 한국신뢰성학회 2018 신뢰성응용연구 Vol.18 No.3

Purpose: There is a difficulty in Environmental Stress Screening (ESS) test design for weapon system’s electrical/electronic components/products in small and medium-sized enterprises. To overcome this difficulty, I propose an easy ESS test design approach algorithm that is optimized with only one environment tolerance design information parameter (△T ). Methods: To propose the mass production weapon system ESS test design for cost-effective optimization, I define an optimum cost-effective mathematical model ESS test algorithm model based on modified MIL-HDBK-344, MIL-HDBK-2164 and DTIC Technical Report 2477. Results: I clearly confirmed and obtained the quantitative data of ESS effectiveness and cost optimization along our ESS test design algorithm through the practical case. I will expect that proposed ESS test method is used for ESS process improvement activity and cost cutting of mass production weapon system manufacturing cost in small and medium-sized enterprises. Conclusion: In order to compare the effectiveness of the proposed algorithm, I compared the effectiveness of the existing ESS test and the proposed algorithm ESS test based on the existing weapon system circuit card assembly for signal processing. As a result of the comparison, it was confirmed that the test time was reduced from 573.0 minutes to 517.2minutes (9.74% less than existing test time).

MIL-HDBK-344A 기반의 ESS 요구사항 표준안 연구

김병준(Byung-Jun Kim),김진성(Jin-Sung Kim) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.2

ESS(초기고장배제)는 제품생산 간 유입되는 ‘잠재결함’을 제거하기 위한 중요한 생산 프로세스로서 최근에는 방위사업 분야에서도 제품에 대한 필수 품질요구조건으로서 QAR(품질보증요구서)에 포함되고 있으나, 무기체계의 분류 및 작성자에 따라 내용 및 작성양식이 상이하거나, 중요한 요소가 누락되는 사례가 빈번하게 식별되고 있다. 따라서 본 논문에서는 MIL-HDBK-344A 기반의 정량적인 ESS 요구사항 표준안을 제시하여 QAR의 일관성 및 완전성을 보장하고, 잠재결함 제거 효과 파악을 위한 지표인 결함유도효율(PE) 산출 시 용이성을 확보하고자 한다. ESS(Environmental Stress Screening) is an important production process to remove latent defects introduced in the production of products. Recently, ESS is included in QAR(Quality Assurance Report) as an essential quality assurance requirement for products in the defense business. However, depending on the author of the QAR or the classification of the weapon system, it is often identified that the content and form are different or important elements are omitted. Therefore, this paper proposes a MIL-HDBK-344A based quantitative ESS requirement standard to secure the consistency and completeness of QAR. and to make easier to calculate PE(Precipitation Efficiency), which is an indicator for identifying the latent defects elimination effect.