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요건공학을 통한 TRIZ 문제정의

Requirements engineering approach to the problem formulation in TRIZ

초록/요약

본 논문은 ‘요건공학을 통한 TRIZ 문제정의’에 관한 연구 내용이다. 최근 국내에서 대기업을 필두로 창조 경영을 경영의 화두로 많이 내세우고 있다. 창조 경영의 목적은 혁신적인 제품을 구현하여 시장에서 소비자의 선택을 많이 받고자 함에 있다. 혁신적인 제품의 설계를 위해서는 해당하는 요구사항을 물리적으로 구현하는 설계 프로세스를 거치게 되는데 여기에는 많은 창의성과 경험이 필요하다. 특히 요구사항이 상충되는 경우에는 물리적 설계에 많은 애로점이 있으나 엔지니어의 개인 역량이나 기술 회의를 통한 집단 지성 활용 수준에서 머물고 있는 실정이다. 이에 대한 대안으로 세계적으로 TRIZ를 점점 더 많이 활용하고 있다. 그러나 많은 경우 TRIZ의 유용한 도구 중에서 발명원리만을 주로 활용하여 브레인스토밍에서 좀 더 발전된 수준 정도 밖에 사용하지 못하는 것이 현실이다. 이러한 TRIZ의 미진한 연구를 살펴보면 문제정의 부분이 아직 연구가 덜 되어 있는 것을 알 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 요건공학의 요구사항 정의 및 기술 방법을 응용하여 TRIZ에 문제 정의 과정을 도입하는 연구를 하였다. 문제 정의를 위해서 요구사항의 정의 프로세스의 문장기술 방법인 6W2H2V방법을 기준으로 삼았다. 위의 연구는 기존의 모호한 요구사항 기술 방법을 구체적으로 어떻게 기술해야 하는지에 대한 연구 결과로써 TRIZ의 부족한 문제정의 적용을 위한 기본 토대 연구로 정하였다. 시스템 엔지니어링 프로세스 중에서 요구사항을 기술하는 방법인 6W2H2V방법을 기준으로 문제정의에 필요한 부분을 추출 하였고 적합하지 않은 부분은 적합하게 변경하여 TRIZ의 문제정의 방법으로 정립하였다. 여기에 요구사항의 시스템 수준과 성숙도 개념을 도입하여 구체적인 문제정의가 가능하도록 하였다. 이러한 문제 정의 방법에 따라 76가지 표준해와 발명원리와 같은 문제해결 도구들의 정확한 사용이 가능하였다. 이러한 연구 결과를 활용하면 비기술적으로 서술된 초기 문제에서 기술되지 않은(hidden) 대상을 찾아서 인지 할 수 있게 하여 문제 해결자에게 도움을 줄 수 있고, TRIZ에서 중요한 Su-F Modeling을 정확하게 기술 할 수 있다. 또한 TRIZ의 모델링 도구를 사용 하였을 때 정확하게 기술하였는지 그 근거를 제시 할 수 있다. 특히 측정의 문제와 같이 자칫 잘못하면 문제 해결자가 도구와 대상체가 바뀐 상태로 문제해결 방향을 설정하는 오류를 막아 줄 수 있다. 이러한 TRIZ의 문제정의 방법을 기초로 TRIZ에서 중요한 개념인 모순을 모델링하는 방법의 연구로 확장하였다. 일반적으로 문제 해결자들은 TRIZ를 적용하면서 모순에 대한 개념은 알고 있지만 정확하게 모순을 기술하지 못하여 문제해결 도구를 적절하게 활용하지 못한다. 이러한 점을 해결하기 위해서 대표적인 TRIZ예제와 특허를 분석하여 모순의 모델링 방법에 대한 연구를 하였다. 이러한 연구 결과 물리적 모순의 종류가 4가지로 분류가 되는 것을 알 수 있었고, 그 종류 별로 기술하는 방법을 정의 하였다. 이러한 결과로 정의 방법에 따라 문제해결 도구가 달리 적용됨을 알 수 있었다. 본 연구 결과를 2가지 방법으로 입증하였다. 먼저 국제공인 TRIZ전문가를 통하여 본 연구 방법론을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 차이를 통계적으로 검정하였다. 검정결과 문제정의의 정확도가 향상되었음을 알 수 있었고 표준해를 사용하는 경우 아이디어 도출에도 도움을 주는 것을 확인 할 수 있었다. 두 번째로 실제 개발되었다가 적합한 개념 설계안을 도출하지 못하여 진행되지 못했던 프로젝트를 본 연구 방법론을 적용하여 성공시킨 사례를 제시하였다. 문제 정의 방법의 적용결과 새로운 문제해결 방향을 찾을 수 있었고 기존 제품 대비 상품성이 뛰어난 제품을 개발 할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 ‘요건공학을 통한 TRIZ의 문제정의 방법’은 공학적 문제 해결을 위한 개념 설계 아이디어를 효과적으로 이끌어 내는데 기여가 될 것이다.

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목차

국 문 요 약 i
차 례 iii
그 림 차 례 vii
표 차 례 xiv
축약어 및 용어 기준 xviii

제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 및 목적 1
제 1 항 연구 배경 1
제 2 항 연구 목표 3
제 2 절 연구 범위 및 방법 4
제 3 절 논문 구성 5

제 2 장 연구 동향 및 한계 7
제 1 절 문제 7
제 1 항 일반적인 문제에 대한 정의 7
제 2 항 엔지니어링 관점의 문제 8
제 3 항 문제의 분류 11
제 2 절 다양한 설계의 정의와 프로세스 14
제 1 항 시스템 공학의 설계 프로세스 14
제 2 항 공리설계 프로세스 16
제 3 항 기계 기반 설계 프로세스 17
제 4 항 국가별 설계 프로세스 21

제 3 절 개념설계를 위한 아이디어 발상 방법 22
제 1 항 전통적 방법 22
제 2 항 직관적 방법 25
제 3 항 추론적(discursive) 방법 26
제 4 항 기존 방법들의 한계 27
제 4 절 TRIZ 29
제 1 항 TRIZ의 개요 30
제 2 항 TRIZ에서의 모순 정의 31
제 3 항 문제 분석 도구 34
제 4 항 문제 해결 도구 41
제 5 항 TRIZ의 장점과 한계 51

제 3 장 요구사항 정의 프로세스 58
제 1 절 요구사항 정의 프로세스에 대한 기존 연구 현황 58
제 1 항 EIA-632에서의 요구사항 정의 프로세스 58
제 2 항 IEEE 1220에서의 요구사항 정의 프로세스 61
제 3 항 ISO/IEC 15288 에서의 요구사항 정의 프로세스 63
제 2 절 계층구조와 성숙도에 따른 요구사항 연구 내용 64
제 1 항 시스템 계층구조에 따른 요구사항에 대한 연구 65
제 2 항 성숙도에 따른 요구사항 구분 67
제 3절 요구사항 기술 방법 68
제 1 항 6W2H2V 요구사항 문장 기술 방법 68
제 2 항 하위 수준의 요구사항의 핵심 항목 72
제 3 항 하위 수준의 요구사항 기술방법과 양식 74

제 4 장 문제정의 프로세스 76
제 1 절 문제해결 모델과 문제정의 오류 76
제 1 항 TRIZ의 문제해결 모델 76
제 2 항 문제정의를 위한 최소 요소 78
제 3 항 문제정의 오류 79
제 2 절 요구사항 계층구조의 TRIZ 적용 82
제 3 절 요구사항 기술방법의 TRIZ 적용 83
제 4 절 문제 정의 프로세스와 템플릿 88
제 5 절 시스템 수준과 성숙도에 따른 문제정의 방법 90
제 1 항 낮은 시스템 수준의 문제 기술 91
제 2 항 문제의 진술 방식과 문제정의 방법 92
제 6 절 문제 정의 방법의 결론 97

제 5 장 모순 문제 정의 방법 98
제 1 절 기존의 정의 되지 않은 모순 기술 방법 98
제 1 항 기존의 다양한 모순 기술 방법 99
제 2 항 모순 기술 방법 차이 비교 106
제 2 절 요건공학을 통한 모순문제 기술 방법 107
제 1 항 문제 정의와 발명의 관계 107
제 2 항 요건공학을 통한 모순문제 기술 방법 109
제 3 절 모순에서 Physical Architecture 설계 방법 117
제 4 절 물리적 모순의 종류와 문제해결 도구의 관계 121
제 5 절 TRIZ 모순 모델링 방법의 결론 126

제 6 장 제안된 문제정의 프로세스의 검증 127
제 1 절 문제정의 프로세스의 실험에 의한 평가 127
제 1 항 실험범위 선정 127
제 2 항 문제해결 프로세스 시험 경계 조건 130
제 3항 실험 방법 134
제 4 항 실험결과 통계적 검증 분석 143
제 5 항 실험 평가의 결론 168
제 2절 포량감지 드럼세탁기 개발 사례연구 170
제 1항 문제 배경 설명 170
제 2항 기존의 문제 해결 접근법 173
제 3항 연구된 문제 정의 프로세스 적용 183
제 4항 방법론 적용에 유무에 따른 설계 프로세스 비교 193
제 5항 사례연구 결론 196

제 7장 결론 197

참고문헌 201
Abstract 209
Appendix 211
Appendix A. 방법론 적용 여부 차이확인을 위한 시험예제 212
Appendix B. 문제 유형 별 해결도구 관계 분석예제 219

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