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광록 추
5 years ago
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1 개념설계

2 공학설계과정 문제정의 ( 요구사항정의 ) 기능구조수립 개념전개및평가 기능및물리적구조수립 각구성요소에대한대안평가 시스템 - 레벨설계 상세설계 검증및개선 시작품제작 제품 2

3 학습목표 기능구조의핵심에대해논의할수있다. 제품사양및요구조건에기초한기능구조를창출할수있다. 기능구조로부터개념을전개할수있다. 개념과여러가지대안을평가할수있다. 3

4 기능적분해 기능적분해라? 시스템을기능적으로독립적인하부시스템설계문제로분해 하부시스템의기능만을제시하며구체적인방법을제시하지않음 시스템 하부기능 구성요소 4

5 기능적분해 기능적분해의목적 복잡한하나의시스템대신다루기쉬운여러개의하위블록으로나누어다룸하부시스템에대한다양한대안제공으로최종솔루션에대한다양한후보방안을제공제품을모듈러구조로설계하고각블록을독립적으로분석하여개선가능 5

6 기능구조 전체기능다이어그램 각기능에대한입력값과출력값으로나타내는블랙박스로표현 재료및정보, 에너지의흐름을포함 입력 출력 블랙박스 기능 블랙박스모형 6

7 기능구조예 쇼핑카트쇼핑물건담기무게를지탱한다. 큰물건을담는다. 작은물건을담는다. 말랑말랑한물건이나음료수를담는다. 어린이태우기무게를지탱한다어린이를고정한다. 카트이동 카트의전진카트의회전카트의정지 7

8 기능구조예 쇼핑카트의전체기능다이어그램 물건 아이 무게지탱 물건담기 큰물건담기 아이태우기 무게지탱 아이가탈것 작은물건담기 연하고깨지는물건담기 카트추진 카트운전 회전정지 물건 아이 주기능 보조기능 ( 하부기능 ) ( 구성요소 ) 8

9 기능구조수립수행절차 1. 입력과출력의형태로설계의전체적인기능을표현블랙박스이용기능에대한제한조건또는솔루션은고려하지않음입력과출력은재료, 정보, 에너지의흐름으로분류 2. 전체기능을여러개의필수적하부기능으로나눔하부기능은명사 + 동사로표현 ( 신호를증폭한다 ) 3. 하부기능간의연관성을표현하는블록다이어그램을그린다내부의입출력연결재료, 정보, 에너지는다른선으로표시 9

10 기능구조수립수행절차 4. 시스템경계를그린다. 설계수렴과정을진행함에따라유용한제품을도출하기위하여포함기능에대한경계가필요하다. 5. 각하부기능과그들간의관계를표현하기위한적절한요소를찾는다. 각기능을구성하는요소제시 10

11 기능구조예 ( 세탁기 ) 세탁기블랙박스모형 더러운옷 세탁기 깨끗한옷 때 입력기능출력 세탁기하부기능 필수적하부기능 하부기능수행방법 먼지분해 물또는세제첨가 먼지분리 세탁 먼지제거 린스 수분제거 탈수 옷말림 더운공기공급 옷의구김방지 다림질 11

12 기능구조예 ( 세탁기 ) 블록다이어그램 물 + 때 물 더러운옷 불리기 ( 물과세제혼합 ) 먼지분리 ( 회전 ) 먼지제거 ( 스핀 ) 수분제거 ( 스핀 ) 건조 ( 덤불 ) 옷구김방지 ( 다림질 ) 깨끗한옷 물세제물더운공기 12

13 기능구조예 ( 세탁기 ) 시스템경계 현대일반세탁기세탁기 + 건조기미래세탁기 물 + 때 물 더러운옷불리기 ( 물과세제혼합 ) 먼지분리 ( 회전 ) 먼지제거 ( 스핀 ) 수분제거 ( 스핀 ) 건조 ( 덤불 ) 옷구김방지 ( 다림질 ) 깨끗한옷 물세제물더운공기 13

14 기능구조예 [ 자동캔분쇄기 ] 캔투입 투입구 정렬기 고정기 작동기 분해기 배출기 분쇄된캔 힘힘동력동력힘 14

15 개념 (Concept) 전개 기능으로부터개념전개하는순서 1 단계 : 하부기능개발 가능한선택적기능을많이개발 2 단계 : 각기능이나세부기능들에대해사용될수있는방법이나수단을열거한다. 세부기능을달성할수있는많은수단을개발구체적인방법과수단을조사하여후보리스트에넣을것 3 단계 : 모든가능한해법들을포함하는차트를만든다. 4단계 : 가능한조합들을찾아낸다. 1, 2 단계에서브레인스토밍을통한창의적아이디어발굴 15

16 개념전개 개념전개시각기능에대한목표사양을고려 예 ) 이동속도지원 : 60 km/h, 데이터전송률 : 100 Mbps 예 ) 캔분쇄량 :5 개 / 분 예 ) 110 V 입력, 출력 5 V, 최대소모전력 : 20 W 목표사양을만족할수있는수단열거 기존개발경험이용 벤치마킹 (Benchmarking) : 다른유사제품조사 전문가자문 기술문서조사 특허, 기술논문, 기술잡지, 관련부품조사 16

17 개념 전개 예제 자동캔 분쇄기의 형태학적 차트 자동 캔 분쇄기 17

18 개념평가 대안들의개념적스케치 개념전개에서의대안으로부터다양한조합을스케치 자동캔분쇄기개념 I 18

19 개념 평가 예 (자동캔분쇄기 자동캔분쇄기)) 개념 II 개념 III 19

20 개념평가예 ( 자동캔분쇄기 ) 개념 IV 20

21 개념평가예 ( 자동캔분쇄기 ) 개념 V 21

22 개념평가 결정매트릭스방법 [Pugh 방법 ] 1. 판정기준을선정한다. 브레인스토밍으로판정기준도출 2안비교순위결정에의해판정기준순위를매긴다. 판정기준에따라가중치를총합이 100이되도록선정 ( 상위몇개의판정기준을선택해도됨 ) 요구사항의절대적점수산정 (0~10) 2. 비교할개념후보들을선정한다. 최종 6개정도만을선정 3. 점수를산정한다. 기준또는목표가되는하나의개념선정 평가항목에따라기준에대한상대점수를준다. [+][-] 4. 전체점수를계산한다. 22

23 개념평가 결정매트릭스에점수계산방법 [+] 수, [-] 수전체합계가중치합계점수해석 [+] 수, [-] 수로강점파악어떤조건에대해점수가모든개념에대해비슷하면그조건은검토가필요. 애매모호하거나해석이다를수있음가장높은점수에대한개념을기준으로반복평가하여최종선정팀구성원마다평가후팀에서결정 23

24 평가표 (예제 예제)) 24

25 평가표 (예제 예제)) 25

26 설계실습예 WCDMA 모뎀분석기 (MAT)

27 요구사항정립 모뎀분석기개발시간이실제모뎀개발시기보다짧아야한다. 실제모뎀개발비용보다비용이훨씬적게들어야한다. 검증할모뎀에실시간으로데이터를전송하거나실시간으로데이터를수신할수있어야한다. 다양한형태의송신데이터를전송할수있어야한다. 수신데이터를다양하게분석하여오류원인을찾을수있어야한다. 다른표준으로 (cdma2000, WCDMA, WLAN) 등에이용가능하여야한다. ( 확장성 ) 모뎀의다양한클럭주파수로호환가능해야한다. 모뎀분석기가전송하는데이터는오류가없어야한다. 모뎀이원하는시점에서부터데이터를전송할수있어야한다. 다양한형식의데이터 ( 디지털또는아날로그 ) 를점진적으로적용가능하여야한다. 27

28 요구사항정립 Cont MODEM D/A RF Base Station Digital Part Base Station RF Part User Equipment (UE) 모뎀분석기는기지국신호를대신송신 MAT Tx Baseband Digitalit Host MAT Rx Base Station RF Part Baseband Analog 모뎀분석기는기지국신호를수신분석 User Equipment (UE) 28

29 목표사양 (Target Specifications) 동작클럭 ( 주파수 ) >= 3.84 MHz (WCDMA 시스템의전송속도 ) 3.84 x 8 MHz 까지동작 모뎀과연결하는채널수 최대 2 개 (WCDMA 는송신안테나가 2 개임 ) 모뎀과의인터페이스 디지털 LVTTL 로바로연결또는아날로그송수신연결 384MH 3.84 MHz x 8 속도로채널당 16 bits 를동시전달 테스트모뎀클럭신호로동기를맞춤 개발비용 3 천만원 ( 순수재료비및용역비 ) 29

30 기능구조수립 아날로그신호송신 아날로그신호 명령어전달 송신신호생성 송신신호저장 디지털신호송신 외부트리거디지털신호 신호디스플레이 상태디스플레이 수신신호분석 수신신호저장 디지털신호수신아날로그신호수신 디지털신호외부트리거아날로그신호 30

31 기능구조수립 디지털모뎀테스트기 (Ver.1) D&A 모뎀테스트기 (Ver.2) 아날로그세탁기 + 건조기신호송신 아날로그신호 명령어전달 송신신호생성 송신신호저장 디지털신호송신 외부트리거디지털신호 신호디스플레이 상태디스플레이 수신신호분석 수신신호저장 디지털신호수신 디지털신호 아날로그신호수신 외부트리거아날로그신호 31

32 기능구조수립 하부기능구성요소 개발시기에따라개발범위를다르게설정할수있음 송신신호생성 TRCH Encoder Modulator TRCH Decoder Demodulator 수신신호생성 32

33 개념전개 송신신호생성 수신신호분석 방안 1 방안 2 방안 3 PC 에서비실시간생성 PC 에서소프트웨어로비실시간분석 외부하드웨어로실시간생성 외부하드웨어로실시간분석 ( 송신 / 수신 ) PC 에저장 외부하드웨어메모 신호저장 리에저장하고 FPGA 로제어 몇개의테스트신호를하드웨어에저장사용 수신데이터를파일로저장 신호전송 PC 에서바로송신 신호저장기에서바로 신호전송기를외부에 테스트모뎀과연결 독립적으로둠 ( 속도완충기 ) 신호수신 PC 에서바로수신 신호저장기에서바로 신호수신기를외부에 테스트모뎀과연결 독립적으로둠 ( 속도완충기 ) 신호디스플레이 PC 하드웨어독립 오실로스코프와 디스플레이 연결 33

34 개념평가 개념후보 I 사용자인터페이스, 제어, 실시간테스트신호발생 신호발생기 TxFrontEnd RxFrontEnd 테스트할모뎀 Host (PC) 플랫케이블 신호수신기 개념후보 II Processor 34

35 개념평가 개념후보 III 사용자인터페이스, 제어, 비실시간 Host와통신 송신신호저장 신호전달및속도완충 테스트신호발생 TxMain TxFrontEnd Memory Controller Cont. I/F Proce essor RxMain Memory Controller RxFrontEnd Cont. I/F 테스트할모뎀 Host (PC) 수신신호저장 개념후보 IV 실시간디스플레이 오실로스코프 송신신호저장 TxMain Memory Controller RxMain Memory Controller 신호전달및속도완충 TxFrontEnd Cont. I/F RxFrontEnd Cont. I/F 테스트할모뎀 수신신호저장 35

36 개념평가표 Wt 개념 I 개념 II 개념 III 개념 IV 개발시기 개발비용 기 실시간데이터송수신 다양한송신신호생성가능성 준 수신신호의다양한분석가능성 다른시스템으로확장가능성 치 잡음에의강인성 7 - 다양한데이터포맷지원가능성 수 수 가중치합계

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<4D F736F F F696E74202D203130C1D6325FBBF3BCBCBCB3B0E8B9D7BDC3C0DBC7B02E BC8A3C8AF20B8F0B5E55D> 상세설계 (Detail Design) 상세설계 (Detail Design) 시작품 (Prototyping) 학습목표 상세설계기법을이해한다. 제조, 조립, 환경을위한설계를이해한다. 시작품 (Prototype) 의종류를구분하고목적에따라알맞은시작품을선정할수있다. 2 제품개발과정 문제정의 ( 요구사항정의 ) 기능구조수립 개념전개및평가 기능및물리적구조수립 아이디어창출및평가