다종 전력 통합 관리시스템의 FMEA 기반 위험 저감 방안: Fuzzy Service FMEA 적용 사례
Risk Mitigation Strategy Based on FMEA for Integrated Power Management System: A Case Study Applying Fuzzy Service FMEA
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초록
본 논문은 하이브리드 선박의 다종 전력 통합 관리시스템(PMS)에 퍼지 규칙기반 FMEA를 적용하여, 전통적 FMEA의 정성 중심 한계를 보완하고 복잡계 운용 맥락을 반영하는 정량–정성 혼합형 위험도 평가 절차를 제시한다. 제안된 방법은 기존의 단순 주관적 평가를 퍼지 논리에 기반한 정량화 모델로 확장함으로써, 위험도 산정의 일관성과 객관성을 확보한다. 이를 위해 발생도·중대도·검출도를 5단계 언어척도의 삼각 퍼지수(TFN)로 모델링하고, product t-norm 규칙추론과 centroid 비퍼지화(Δx=0.1, 출력 스케일 [0–100])를 통해 퍼지 RPN을 산출한다. 사례 평가(출력 단락/입력 과전압/온도상승 보호)에서 전통 RPN 대비 과대·과소평가의 보정과 순위 재배치가 확인되었다(예: 84 → 73.5, 72 → 66.2, 56 → 58.3). 재현성 확보를 위해 TFN 파라미터, TS × IS → Output 전 규칙행렬, 이산화된 centroid 설정을 본문에 명시하였다. 본 연구의 절차는 전력시스템의 위험 진단 정확도를 향상시키며, 결과를 통해 제 안 방법의 실효성과 일반화 가능성을 입증하였다. 제안 프레임은 시험·검사 자원배분, 보호 로직 재튜닝 등 실무 적용에 유효하며, 가중 RPN(WRPN)·FTA 연계 및 디지털 트윈 기반 온라인 위험도 관리로의 확장 가능성을 가진다.
Abstract
This paper presents a fuzzy rule-based FMEA applied to the power management system (PMS) of hybrid vessels to complement the qualitative limitations of conventional FMEA and to reflect the operational context of complex systems. The proposed method extends conventional subjective evaluation into a quantitative model based on fuzzy logic, thereby ensuring the consistency and objectivity of risk assessment. Occurrence, severity, and detectability are modeled as triangular fuzzy numbers(TFNs) on a five-level linguistic scale, and a fuzzy risk-priority number(RPN) is derived through product t-norm inference and centroid defuzzification(Δx = 0.1, output scale [0–100]). In a case study on output short-circuit, input overvoltage, and overheat protection, the fuzzy RPN corrected over- and underestimation versus the traditional RPN(e.g., 84→73.5, 72→66.2, 56 → 58.3). The results demonstrate improved diagnostic accuracy, reproducibility, and general applicability of the proposed approach, which is practical for test/inspection resource allocation, protection-logic retuning, and extensible to weighted RPN(WRPN), FTA coupling, and digital-twin-based online risk management.