서론

최근 방위산업계에는 첨단화, 복잡화, 대형화하는 무기체계 개발환경 변화에 따라, 신뢰성 높은 양산을 하기 위한 연구단계에서부터의 다양한 기술적 리스크를 대비하려는 품질 보증 활동이 이뤄지고 있다. 이중 가장 많은 활용도를 보이고 있는 FMEA 기법 및 활동은 이미 방산사업 규정, 고객의 요구사항에 필수적인 요소로서 포함되어 다수의 수행으로 익숙해져 있다. 그러나, 이미 발생한 고장을 분석하는 것에 추가로 잠재적 고장을 도출하는 절차의 어려움과 산출된 결과가 기대에 못 미친다는 많은 현장 의견이 있는 것을 알 수 있었다. 이에 당사의 품질 부서에서는 FMEA의 효율적인 운용과 동시에 효과적인 결과물을 얻기 위한 노력을 연구부서와 TF를 구성하여, 추진한 연구 및 개선 결과를 소개하고자 한다.

운영에 대한 고찰

연구 배경

FMEA의 역사는 1949년 11월 9일, “MIL-P-1629”에서 국방 절차 최초 문헌이 있으며¹⁾, 그 이전에 활동이 있었다고 볼 수 있다. 최근 방위사업에 있어서도 2012년 4월에 제정된 방위사업청 지침인 제조성숙도평가(MRA)에서, 무기체계개발과제의 미성숙된 제조성을 예방하고자 FMEA가 포함되어 핵심적인 활동으로 진행되고, 다수의 과제에서 개발자들이 실행해오고 있다.

운영의 반성

본래 취지와는 다소 못 미치는 반응들이 나오고 있는 상황에 대해 설문조사를 실시해보니, 다음과 같은 결과가 도출이 되었다. 첫째, FMEA의 작성 역량이 아직 미진하다. 둘째, FMEA 활동의 결과물들이 양, 질이 향상되지 않았다는 점이 최종 내부 분석 결과로 정리되었다.

문제 및 원인 분석

사무국 분석

첫째 결과인 FMEA의 작성 역량 부진의 원인에는 작성자가 FMEA를 경험한 횟수가 적을 뿐만 아니라, 작성에 기준이 되는 과제 주기가 긴 시간이 걸린다는 점이다. 또한 다양한 고장 및 근본 원인은 핵심 부체계를 납품하는 협력사의 참여가 필수 적인데, 이 협력사 직원조차 FMEA에 대한 경험이나 작성의 기회가 간헐적으로 있어서 익숙치 않다. 이런 작성인력의 문제도 있으나, 과제에 들어가는 구조도 제품 사이클의 변화 주기가 경과하면 많은 부품들이 고집적화, 모바일화, 경량화 등의 변화가 되어 FMEA의 과거 내용이 변경되고 적용, 전파하기에 어려운 상황인 경우가 있다.

둘째 결과인 FMEA 결과물들의 양과 질이 향상되지 않는 것들의 원인도 파악해보니, FMEA 작성시 간단한 일회성 교육 및 교재를 참고로 엔지니어가 작성하는데, 여기에는 결과물의 품질보다는 작성 과정 이해 중심의 설명에 의해 진행은 되지만, 결과가 단발적이고 불충분하게 되었다는 결론에 이르게 되었다.

관련자 인터뷰 분석

이런 FMEA 활동의 반성과 분석을 바탕으로 사무국 외 인력들에게 인터뷰를 하였다. 직접 교육을 받고 활동한 개발자, 개발 관리자, 품질 운영 담당자, 품질 기획 담당자들의 FMEA에 대한 외부적 리스크와 기회 요소를 인터뷰를 통해 알아본 결과는 3가지로 압축된다.

첫째, FMEA는 지속적으로 관심도가 상승하고 있고, 필요한 기법이다. 즉, 방산업에서 특히 수출, 민수 등의 사업 다변화시에 해당 사업 관련 인증, 평가 등에서 요구되고 있어서 계속 준비해야 한다.

둘째, FMEA에는 협력사, 보안, 교육 운영 등의 제약과 리스크 요소가 존재한다. 즉, 고장이란 메커니즘을 분석하기 위해서는 여러 회사간 협업과 자료 공유가 필수적인데, 이에 대한 물리적 제한이 있다는 것이다.

셋째, FMEA는 기법이며 동시에 활동이 기반이 되는 산출물임의 공감대와 협조가 부족하다. 품질기법에는 다양한 기법이 많이 있고, 이에 대한 교육이 분임조, 6시그마 과정중에 진행되었지만, FMEA교육은 바로 작성 후 사용되는 C&E Diagram, 프로세스맵과는 준비 정도가 다르다. 즉, 문제 개선을 위해, 현재의 문제와 원인을 분석하는 것보다 더 복잡하고 난이도가 높은 기능의 고장을 예측, 평가하는 종합적인 활동이 선행 되지 않으면 결과의 품질은 보장이 되지 않는다.

양식 분석

가장 대표적인 이슈는 D-FMEA에서의 작성이다. 이는, 그림1과 같이, Template의 구조가 왼쪽에서 오른쪽으로 1줄 형태로 구성이 되어있어, 작성도 이대로 진행하는 경우에 개선대책이 단순한 부품 불량의 확인으로 귀결되는 경우가 많았다. D-FMEA는 Template의 가장 왼쪽 구별부분이 부품별로 시작하기 때문에 작성자는 일단 부품을 나열한다. 그런데, 이렇게 부품별로 FMEA를 시작하다 보니, 고장유형이 1개 부품의 자체적인 고장으로만 정의되고, 원인이 부품 자체의 원천적 문제로 귀결되다 보니, 대책 또한 부품 공급체의 관리나 보관 대책 정도로 한정되었다. 이를 예방하기 위해서는 컨설턴트(가이드)가 고장유형 발굴 시 사전에 타 부품과의 연계를 기능 전개도 나 물질장 모델²⁾ 등의 기법을 통해 부품 및 기능간의 상호작용을 파악해야 시스템 관점의 영향을 줄 수 있는 의미있는 불량유형 들이 도출될 수 있는 것이다.

개선활동

FMEA 개선 TF

본 FMEA 개선 TF에서는 개발팀과 협조로 FMEA 작성절차별 개선방안의 아이디어를 도출하는 브레인스토밍 활동을 수행했다. 작성절차를 기존 단계별로 진행하되, 각 단계에서 개선의 대안후보를 도출하고 멀티보팅을 통해, 총 5개의 개선방안을 선택하여 개선결과를 얻게 되었다.

개선①:　기능간 고장 식별 후 FM정리

D-FMEA 작성 중에는 Template의 구성상 왼쪽 부품별 구분에 의해 시작하는 이유로, 많은 고장이 이 구분 대상인 부품내의 고장으로 발굴하기 때문에, 예상되는 고장을 그 부품 내의 자체 불량으로 한정지어 발굴된다. 즉, 1개의 부품에 그 부품내 고장만 나오므로, 원인도 설계관점의 재설계가 아닌, 그 부품의 구매나 소싱의 문제점을 지적한다. 따라서, 이런 양적, 질적 문제의 원인이 부품내 한정된 고장 발굴에 기인한다고 보고, 중요 영역대상으로 부품들을 먼저 시각적으로 배치하고, 이 부품들간의 상호작용, 기능전개 과정에서 요구기능을 벗어난 것을 선발굴 하고, 이를 문제 부품으로 재정리하는 것이 의미있는 활동으로 추가하는 개선안을 그림3과 같이 도출하였다. 특히, 이는 타 분야인 자동차 계열회사 와의 협업 사례에서 FMEA 작성전 기능관계도를 그리고, 부품간 TRIZ의 물질장²⁾ 분석 후 유해 기능을 도출하여, D-FMEA를 작성한 기존 사례를 참고하였다.

개선②:　가이드형 Template 고안

D-FMEA 작성 중에는 Template의 구성상 왼쪽 부품별 구분에 의해 시작하는 이유로, 많은 고장이 이 구분 대상인 부품내의 고장으로 발굴하기 때문에, 예상되는 고장을 그 부품 내부의 자체 불량으로 한정지어 발굴된다. 즉, 1개 원인에 의한 고장을 도출하므로, 부품 자체의 결함을 주로 고장으로 정의하고, 고장 모드도 제한적인 결과를 얻게 된다. 부족한 고장에 대한 발굴을 개선하고, 혼자 작성하는 방법을 최대한 컨설턴트와 협업하는 방식으로 전환하여 template에 반영하고자, 작성자 혼자 작업을 하더래도 다양하게 유도하는 항목을 미리 단계별로 추가한 “가이드 형 template”을 고안하였다. 즉, 아래 그림과 같이 영향(effect)를 발굴하도록 4가지 항목별로 작성 칸을 구성하였다. 관리 방법(control method)에서도 4가지 항목별로, 개선 조치도 다수의 항목을 배치하여, 우리가 간과하기 쉬운 영향 및 심각도를 세분화하고, 관리방법 및 개선조치도 구별하여 최대한 다양한 발상을 유도하는 “가이드형 template”을 통해 단순한 기재만 하는 과거 “체크리스트 형 template”보다 많은 고장의 메카니즘과 상태를 파악할 수 있도록 구성하였다.

개선③:　원인발굴 기법 교육 및 활용

기존 FMEA에서 원인발굴을 진행할 때 도움 받을 수 있는 기법이 없이, 즉시 생각나는 경험에 의한 과거 인자를 발굴하도 보니, 새로운 아이디어가 도출되지 않고, 과거에 해결된 인자만 다시 기입하거나, 너무 포괄적인 인자가 도출되는 한계가 있었다. 이를 개선하기 위해 체계적인 근본적 원인의 발굴 지원 기법들을 리스트 하여³⁾ 작업시 사용하도록 제시, 권장하였다.

개선④:　사고의 객관화를 통한 조치사항 기획

권고 조치사항을 결정 시, 집단의사 결정 과정이 필요하며, 이때, 퍼실리테이터는 “추론의 사다리” 7단계⁴⁾를 활용하여, 객관적인 관찰사항과 데이터를 검증하여 해석>조건>결론의 순으로 권고 조치를 만들며, 결론, 대체안도 고려하여, 개선계획을 체계적으로 수립하도록 지원하였다.

개선⑤:　운영의 체계화

지속적인 사전 신뢰성 활동을 유지하기 위해 FMEA 운영의 전반을 재정비, 역할 별 방향을 수립하였다. 이로써 각 담당자들의 목표 부여, 개선 item 발굴 및 고도화를 하게 할 수 있도록 필요한 교육을 실시하고 관련 시스템을 연계하였다.

결론

FMEA 효과성 개선 TF 활동 결과의 내부 평가는 다음과 같이 3가지로 정리 되었다.

첫째, 원인 분석 및 조치 능력이 개선되고 평준화된 것이다. 기존에는 개발자 개인별 경험과 지식의 차이로 말미암아 크던 편차를 FMEA를 통해 사전 활동으로 개별 분석/조치 결과의 많은 편차가 해소되었다.

둘째, 유사 문제의 발생이 최소화 되고 사업관련 효율이 많이 개선되었다. 기존에는 체험되지 않은 문제들이 많았으나, FMEA DB 및 활동으로 History 및 경험 부족에 의한 문제가 반복됨이 줄게 되었다. 여기에는 FMEA DB를 2년여간 특정 도메인의 축적된 양과 정리된 수치가 지속적으로 늘어난 효과도 크다.

셋째, 사전 신뢰성 활동을 통한 TF에 참여 한 하드웨어 부문의 개발 역량이 강화되었다. 정량적으로 분석, 정리된 고장 DB 및 FMEA 적용 노하우가 발전되어, 진행/신규 과제에 대한 개발능력이 향상되었다.

본 기고문 외에, 장기적인 FMEA의 운용성과 효과성을 개선하기 위해, 당사 품질부서는 민수분야의 FMEA5.0, Reverse FMEA 등에 대한 벤치마킹 및 모니터링을 통해, 추가 연구중이다. 사전 보증 활동의 근간인 FMEA는 다양한 미래 제품에 적극 대응하도록 자체 발전시키기 위한 노력이 지속되어 회사 내/외의 품질인력들에게 보고 및 발표 예정이다.