공학설계 | 제품 기획: 요구사항목록

1. 공학설계

2. 제품기획

• 2.1. 요구사항목록 ★

3. 개념설계

• 3.1. 설계문제와 기능구조도
• 3.2. 동작원리와 설계대안

4. 기본설계

• 4.1. 시제품 레이아웃과 공학해석
• 4.2. 견실최적설계
  • 4.2.1. 문제 정의
  • 4.2.2. 제1차 실험 설계 및 수행
  • 4.2.3. 민감도 분석

5. 상세설계

• 5.1. 제작도면과 자재소요서

 

1. 제품 기획

제품 기획

   시스템을 설계하기에 앞서, 시장 조사나 면담을 통해 사용자가 어떤 제품을 원하는지 파악한다. 이때 현재 기술력으로 구현 가능한지에 대한 고민은 후순위로 미루고 사용자가 원하는 기능이 무엇인지 파악하는 데 집중한다. 사용자가 특정 기능을 필요로 할 것이라는 섣부른 가설은 금물이다. 제품은 반드시 사용자의 요구사항을 기반으로 기획되어야 한다. 사용자와 상호작용하면서 어떤 용도로 제품을 사용할 것인지, 어떤 환경에서 제품을 다룰 것인지 등 세부적인 사항을 파악한 뒤 기술 문서로 정리한다.

 

2. 요구사항목록

요구사항목록

   요구사항목록은 설계 구성원에게 어떠한 시스템을 개발해야 하는지 상세하게 전달하는 기술 문서이다. 앞서 시장 조사와 면담을 통해 파악한 요구사항과 제한조건을 요구사항목록으로 작성한다. 이때 설계 구성원이 별도의 설명 없이 요구사항목록만 읽어도 설계해야하는 시스템이 어떤 제한조건 내에서 어떠한 기능을 해야하는지 파악할 수 있게 자세하고 정량적으로 작성하도록 노력한다. 정량적으로 정해진 요구기능이 아니라면 제한조건이나 구동 시나리오를 기준으로 요구 기능을 연산하여 최대한 정량적으로 나타낸다. 요구사항목록은 개발하고자 하는 시스템의 기능과 제한조건을 빠짐없이 기록하기 위해 항목별로 분류하여 작성한다. 요구사항목록에 추천하는 항목은 아래와 같다. 이외에도 인간공학적 요소나 심미적 사항, 유지보수, 생산과 유통 등을 필요에 따라 추가한다.

●  기하학적 형상  |  너비, 깊이, 높이, 형상 제약 등
●  운동  |  자유도, 변위, 분해능, 속도, 가속도, 제한시간 등
●  힘  |  자유도, 힘 용량, 무게, 강성 등
○  에너지원  |  AC/DC 전원의 전압과 전류, 유공압 압력과 유량 등
○  재질  |  사용 가능한 재료의 종류와 특성, 사용하도록 요구되는 재료의 종류와 특성 등
○  신호  |  입력 신호, 출력 신호, 조작 신호, 상태 표시 종류 및 형식, 요구되는 제어 방식 등
○  사용환경  |  온도, 습도, 기압, 진동, 노이즈 등
○  제조원가
○  일정

 

   요구사항목록에서 반드시 충족해야 하는 요구사항이 있는 한편, 상대적으로 중요도가 낮아 반드시 충족할 필요는 없는 요구사항도 있을 것이다. 이를 구분하기 위해 요구사항마다 M/O를 표기한다. M은 Must의 약자로, 설계하고자 하는 시스템이 반드시 충족해야하는 요구조건을 나타낸다. O는 Option의 약자로, 시스템이 충족하면 좋지만 반드시 충족할 필요는 없는 요구조건을 나타낸다. 일반적으로 O가 부여된 요구조건은 M이 부여된 요구조건보다 충족하기에 더 어려운 사항이며, 편의를 위해 M은 생략하고 O만 표기하기도 한다.

 

3. 주의사항

   요구사항목록에는 설계대안을 미리 지정하는 내용은 포함하지 않는다. 어떤 구조를 이용할 것인지, 어떤 구동기를 사용할 것인지 등 설계대안을 하나로 고정하는 표현이 들어가면 새로운 설계대안을 고려할 가능성을 배제하고 추후에 최적 설계대안을 선정하는 데 방해가 될 수 있다. 따라서 아래 예시와 같이 요구사항목록에는 사용자가 요구하는 기능과 제한조건들만 기술하여야 한다.

 

항목	M/O	요구기능 및 제한조건
기하학적 형상	M M M	●  너비:  800.0 mm 이하 ●  깊이:  80.0 mm 이하 ●  높이:  40.0mm 이하
운동	M M M M M O M M O M M	●  본 시스템은 사용자가 물체를 배치하면 자동으로 장착 또는 고정할 수 있어야 한다. ●  본 시스템은 시스템에 장착된 물체의 위치를 XY 평면에 대하여 바꿀 수 있어야 한다. ●  본 시스템은 물체를 자동으로 탈착할 수 있어야 한다. ●  변위 -  XY 5.0 mm (중심선을 기준으로 ±2.5 mm) -  XY 10.0 mm (중심선을 기준으로 ±5.0 mm) ●  분해능 -  XY 0.1 mm 이하 -  XY 0.01 mm 이하 ●  속도:  XY 15 mm/s 이상 ●  가속도:  XY 200.0 mm/s2 이상
힘	M M O M	●  힘 용량 -  7.0 N 이상 -  10.0N 이상 ●  무게:  20.0 N (2.0 kg) 이하
에너지원	M M	●  전기에너지:  AC 220V ●  공압에너지: 0.8 MPa 이하
신호	M M	●  본 시스템은 사용자로부터 조작 신호를 받을 수 있어야 한다. ●  본 시스템은 사용자에게 상태 표시를 할 수 있어야 한다.
사용환경	M M	●  온도:  20 ~ 40 °C ●  습도:  40 ~ 80%
제조원가	M M O	●  재료비: -  8,000,000원 이하 -  3,000,000원 이하

 

 

 

 

 

[함께 읽으면 좋은 페이지]

 

공학설계 | 개념설계(1): 설계문제와 기능구조도

 

 

 

 

 

참고문헌
- 김종원. (2008). 공학설계: 창의적 신제품 개발방법론. 문운당.