기초공학설계기초공학설계

시스템 레벨 설계시스템-레벨 설계

학습학습 목표목표

시스템 레벨에서 제품 구조 설계 방법을 이해한다시스템-레벨에서 제품 구조 설계 방법을 이해한다.

제품의 기능적 요소와 물리적 요소를 이해한다.

통합 구조와 모듈러 구조의 장단점을 이해하고 제품 특성통합 구조와 모듈러 구조의 장단점을 이해하고, 제품 특성에 따라 알맞은 구조를 선택할 수 있다.

기초공학설계2

제품제품 개발개발 과정과정

문제 정의(요구사항정의)

기능구조수립

(요구사항정의)

개념 전개 및 평가개념 전개/평가

시스템 분해를 통한 제품 구조

시스템-레벨 설계

시스템 분해를 통한 제품 구조(Architecture) 결정

시스템 구조는 개발 초기에 설정

검증및개선

상세 설계

개선

제품

시작품 제작

기초공학설계3

제품

제품제품 구조구조 예예

HP DeskJet PrinterHP DeskJet Printer

기초공학설계4

제품제품 구조구조 정의정의

제품 기능 요소를 제품을 구성하는 물리적 부분으로 나열제품 기능 요소를 제품을 구성하는 물리적 부분으로 나열

modulemodule

Productmodule

module

modulemodule

modulemodule

기초공학설계5

기능적기능적 vs vs 물리적물리적 요소요소

기능적요소 (기능분해)기능적요소 (기능분해)

종이를 저장

호스트 컴퓨터와 통신호스트 컴퓨터와 통신

제어 부분

물리적요소물리적요소

구성 부품, 부 어셈블리

물리적으로 구성하는 블록들물리적으로 구성하는 블록들

시스템분해시스템분해

모듈러 구조, 통합적 구조로 분해 가능

기초공학설계6

모듈러모듈러 구조구조

트레일러 예트레일러 예

상자날씨로부터화물을보호

히치 차량에연결

유선형덮개

베드

공기저항줄임

화물무게지지

스프링트레일러구조지지

바퀴 길에서짐운반

기초공학설계7

통합통합 구조구조

트레일러 예트레일러 예

상단부 화물을 날씨로부터보호

하단부

보호

차량에 연결

코덮개

화물 지지끈

공기 저항 감소

화물 무게 지지화 지지

스프링 슬롯덮개

화 무게 지지

트레일러 구조지지

바퀴 길에 짐을 운반

기초공학설계8

모듈러모듈러 제품제품 구조구조

부분 블록들이 (chunk) 하나 이상의 기능을 구성함부분 블록들이 (chunk) 하나 이상의 기능을 구성함

부분 블록들간의 상호관계가 잘 정의됨

모듈러 구조는 간단하고 비슷한 제품군에서 재사용이 가능모듈러 구조는 간단하고 비슷한 제품군에서 재사용이 가능한 장점이 있음.

Swiss Army Knife Modular Computer

기초공학설계9

Swiss Army Knife Modular Computer

통합통합 제품제품 구조구조

기능 요소는 여러 개의 부분들로 (chunks) 구성되거나 한 부기능 요소는 여러 개의 부분들로 (chunks) 구성되거나 한 부분은 (chunk) 여러 기능을 수행할 수 있음

각 부분 사이의 상호작용이 잘 정의되어 있지 않음.

통합 제품 구조는 성능을 향상시키고 특정 제품 모형을 생산하는 비용을 절감시킴

Compact Camera

기초공학설계10

Compact Camera

구조구조 선택선택

구조 선택은 제품 계획과 개념 전개 결정들과 연관구조 선택은 제품 계획과 개념 전개 결정들과 연관

부품 교환 (복사기 토너, 카메라 렌즈)

제품의 다양성 (컴퓨터 자동차)제품의 다양성 (컴퓨터, 자동차)

표준화 (모터, 베어링, fasteners)

성능 (경주용 오토바이 전투기)성능 (경주용 오토바이, 전투기)

생산 비용 (디스크 드라이버, 레이저)

프로젝트 경영 (팀 능력 및 기술)프로젝트 경영 (팀 능력 및 기술)

기초공학설계11

모듈러모듈러 or or 통합통합 구조구조??

MP3플레이어

자동차

MP3 플레이어

자동차

인라인스케이트

휴대폰

인라인스케이트

기초공학설계12

휴대폰

제품제품 계층계층

시스템

부 시스템

구성 요소구성 요소

기초공학설계13

제품제품 구조구조

제품 구조는 구성 요소 분제품 구조는 구성 요소 분

해와 구성 요소간의 상호작

용으로 모델링용으로 모델링

부 시스템 내의 상호 작용

부 시스템 간의 상호 작용

기초공학설계14

제품제품 구조구조 수립수립 과정과정

제품의기능 구조수립

기능 구조의요소들을그룹화 물리적부분으로기능 구조의요소들을그룹화 물리적부분으로통합

대강의기하학적배치도를생성

기본적인상호작용과그에부수적인상호작용을명시

기초공학설계15

데스크젯데스크젯 프린터프린터 기능기능 구조구조

E lPrint

EnclosePrinter

Provide

Cartridge

Position DisplayAcceptUser

Store

StructuralSupport

CartridgeIn X-Axis

Position

p yStatus

UserInputs

StoreOutput

StoreBl k

PaperIn Y-Axis

SupplyDC“Pick”

ControlPrinter

BlankPaper

DCPower

PickPaper

CommandCommunicate

ith힘 또는 에너지 흐름

재료의 흐름

신호 또는 데이터의 흐름

CommandPrinter

Connectto

withHost

기능적 요소

기초공학설계16

신호 또는 데이터의 흐름 toHost

구성구성 요소를요소를 부분블록으로부분블록으로

Print

EnclosePrinter

PrintCartridge

Position DisplayAccept

EnclosureUser Interface Board

Printer

ProvideStructural

PositionCartridgeIn X-Axis

Position

DisplayStatus

pUser

Inputs

StoreOutput

Store

Support PositionPaper

In Y-Axis

Supply“Pi k”

ControlPrinter

Chassis Power Cordand “Brick”

StoreBlankPaper

DCPower

“Pick”Paper

C dCommunicatePaper Tray PrintMechanism Command

Printer

Connect

CommunicatewithHost

Host DriverSoftware

기능적요소

부분블록(Chunks)

기초공학설계17

toHost

Logic Board

기하학적기하학적 레이아웃레이아웃

user interface boardlogicboard

i tpaper tray

printcartridge

printmechanism

h ichassis

print cartridge

enclosure

paperroller

paper tray

height

기초공학설계18

chassislogic board

인력인력 할당할당

Logic board : xx팀 x명 설계 기간Logic board : xx팀 x명, 설계 기간

User Interface Board :

Host Dri er Soft are :Host Driver Software :

Power :

P i t M h i :Printer Mechanism :

Chassis :

P tPaper tray:

Enclosure :

기초공학설계19

주요주요 결정결정

통합 구조? 모듈러 구조?통합 구조? 모듈러 구조?

모듈러 구조에서 모듈의 특징?

부분 블록에 대한 기능은?부분 블록에 대한 기능은?

각 부분 블록을 팀에게 어떻게 할당할까?

어떤 부분 블록은 구입 또는 용역업체에 맡길 것인가?어떤 부분 블록은 구입 또는 용역업체에 맡길 것인가?

기초공학설계20

요약요약

시스템 아키텍처(구조)를 설계시스템 아키텍처(구조)를 설계

제품군에서 부시스템과 모듈을 정의

아키텍처의 알맞은 선택

생산 다양성을 줄임

고객에 의한 수정 가능성을 제공

전체 생산 비용을 결정

주요 개념

모듈러 통합 구조모듈러 vs.통합 구조

시스템 구조는 구성 요소를 물리적 연결이 있는 부분 블록으로 통합하여 생성

기초공학설계21