[논문]전문가 시스템을 이용한 주조법 결정

김종도; 윤문철

doi:10.14775/ksmpe.2014.13.6.054

전문가 시스템을 이용한 주조법 결정
Decision-Making of Casting Process using Expert System 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.13 no.6, 2014년, pp.54 - 60

김종도 (경남정보대학교 기계설계과) , 윤문철 (부경대학교 기계자동차 공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In industry, several casting process are widely used to manufacture complex and accurate blank part of hard materials such as aluminum, casting steels, bronze and magnesium alloys which are difficult to manufacture in a blank shape. Even if the casting process does not high accuracy superior surface characteristics other machining process, the casting process is widely used in manufacturing blank part. Furthermore, it is difficult to select appropriate casting process a part among several casting process. for effective selection different process, a careful decision given casting application is necessary. An appropriate casting for a given material and shape condition must be selected for novice engineers in industry. In this paper, an expert system based on an analytic network process(ANP) is suggested for best selection of casting considering a prior interdependency effect among various factors such as material, geometry, process capability, economy and equipment.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 방법이 분석 네트워크 프로세스이고 이 기법은 전체 구조가 기준(criteria)과 요소(element)의 신경망으로 구성하여 복잡한 의사결정 문제를 비교적 정확하게 모델링할 수 있다는 것이 이미 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 이 분석 네트워크 프로세스의 이런 장점을 고려하여 주어진 다양한 기준을 고려하여 여러 주조법 중 가장 적절한 방법을 선정하는 보다 신뢰성 있는 의사결정 시스템을 구성하였다. 우선 주조 전문가 시스템(expert system)의 구성에 분석 네트워크 프로세스(analytical network process:ANP)를 기반으로 구성 하였다.
일반적으로 주조법의 종류는 다양하며 보통 숙련자의 경험에 의하여 그 가공법을 선정하고 있다. 본 논문은 이러한 문제점을 해결하고자 수행이 되었다. Yoon³⁾도 서로 다른 기준과 하위 우선순위 값을 고려하여 적절한 특수가공법을 분석적 계층 프로세스와 품질기능전개법(QFD) 등을 이용하여 시스템을 구성하여 의사결정을 하였다.

제안 방법

주조법에 적용된 전문가 시스템은 분석 네트워크 프로세스를 기반으로 다양한 주조법의 의사결정과 전체 우선순위가 높은 주조법을 선정할 수 있도록 한다. 개발된 전문가시스템은 원하는 주조품을 주조할 때 재료나 형상의 정도가 중요하지 않고 원하는 다른 기준을 선택하여 비교 매트릭스를 구성하면 그에 대응하는 적절한 주조법도 결정할 수 있어 그래프로 수월하게 적절한 주조법을 제시하게 된다.
우선 주조 전문가 시스템(expert system)의 구성에 분석 네트워크 프로세스(analytical network process:ANP)를 기반으로 구성 하였다. 고려 인자로는 주조 시 주어진 주조품의 재료, 형상, 주조경제성 및 주조성 등의 요구 조건을 만족하도록 하는 주조법 결정시스템을 구성하였다. 본 의사결정은 주조과정 순위를 순차적으로 대화식으로 컴퓨터를 이용하여 적절한 방법을 결정하고 제시한다.
고려 인자로는 주조 시 주어진 주조품의 재료, 형상, 주조경제성 및 주조성 등의 요구 조건을 만족하도록 하는 주조법 결정시스템을 구성하였다. 본 의사결정은 주조과정 순위를 순차적으로 대화식으로 컴퓨터를 이용하여 적절한 방법을 결정하고 제시한다.
적용대상 주조법은 아래의 8가지 주조가공법을 고려하였고 임의의 추가 적용된 조건으로 4단계의 조건을 고려하여 매트릭스를 구성하였다.

이론/모형

따라서 본 연구에서는 이 분석 네트워크 프로세스의 이런 장점을 고려하여 주어진 다양한 기준을 고려하여 여러 주조법 중 가장 적절한 방법을 선정하는 보다 신뢰성 있는 의사결정 시스템을 구성하였다. 우선 주조 전문가 시스템(expert system)의 구성에 분석 네트워크 프로세스(analytical network process:ANP)를 기반으로 구성 하였다. 고려 인자로는 주조 시 주어진 주조품의 재료, 형상, 주조경제성 및 주조성 등의 요구 조건을 만족하도록 하는 주조법 결정시스템을 구성하였다.

성능/효과

1) 알루미늄 재료에 맞는 주조법의 의사결정을 위하여 분석네트워크 프로세스 전문가 시스템을 구성하였고 실제 제시된 데이터를 기준으로 하여 분석한 결과, 주조법들 중 다이캐스팅법이 가장 적절한 주조법이라는 것을 추측할 수 있었다.
2) 가늠자 및 가늠쇠와 같은 주철재료를 고려한 실제 데이터를 기준으로 하여 분석한 결과에는 인베스트먼트 주조법이 가장 적절히 선정되었고 그다음 순위가 세라믹주조 와 쉘모울드 주조법 순으로 결정되었다.
3) 이러한 결과는 의사결정을 하는 기술자에게 잘못된 의사결정 실수를 줄여 업무의 효율성을 높여 줄 수 있고 현장의 초보 관리자가 숙련 가공장의 주조법 의사결정이 옳게 되었는지 아닌지를 검증할 수 있도록 하여 주조법의 의사결정이 옳게 되었는지 아닌지를 판단할 수 있다.
4) 연구에서 개발된 전문가 시스템은 주조가공자 및 관련 기술자가 상호 이중으로 의사결정 검증을할 수 있고 주조공장에서 주조 업무에 있어 주조법의 의사결정 오차를 줄일 수 있어 잘못된 주조법의 선정과 제작에 의한 초과비용을 사전에 차단할 수 있어 주조공장에서 주조방법의 의사결정에 유용하게 이용될 수 있다.
가늠쇠와 가늠자 같은 주물 제품을 주철을 사용하여 만들 경우를 개발된 전문가 시스템을 적용하여 결정된 주조법의 결정 결과이다. 5가지 조건과 주조법을 고려한 매트릭스를 구성하였고 같은 과정을 걸친 결과 이 경우는 인베스트먼트법 경우가 가장 적절한 것으로 나타났고 따라서 적용조건을 고려한 매트릭스의 선정으로 원하는 주조품 재료나 형상의 정도가 다른 기준을 선택하면 그에 대응하는 최종의 의사결정 가중 매트릭스가 얻어지고 이 결과는 인베스트먼트 주조법이 가장 크게 나타나 바로 결정할 수 있고 이 결과는 매우 적절한 것으로 사료되었다. 따라서 본 연구에서 개발되어 적용된 전문가 시스템은 원하는 적절한 주조법을 제시할 수 있는 것으로 판명되었다.
5가지 조건과 주조법을 고려한 매트릭스를 구성하였고 같은 과정을 걸친 결과 이 경우는 인베스트먼트법 경우가 가장 적절한 것으로 나타났고 따라서 적용조건을 고려한 매트릭스의 선정으로 원하는 주조품 재료나 형상의 정도가 다른 기준을 선택하면 그에 대응하는 최종의 의사결정 가중 매트릭스가 얻어지고 이 결과는 인베스트먼트 주조법이 가장 크게 나타나 바로 결정할 수 있고 이 결과는 매우 적절한 것으로 사료되었다. 따라서 본 연구에서 개발되어 적용된 전문가 시스템은 원하는 적절한 주조법을 제시할 수 있는 것으로 판명되었다.
2와 같다. 전체의 우선순위 값을 고려할 때 알루미늄으로 주조할 시에는 다이캐스팅법이 적절하다는 것을 나타내고 있다. 각 막대그래프의 각 기둥은 각 5가지 기준을 모두 고려한 것을 나타내고 알루미늄 주조 시 주어진 각 주조가공에서 서로 다른 기준을 고려한 조건에서 각 영향인자의 중요도의 정도를 함께 나타내고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	분석적 계층 프로세스의 실시간의 복잡한 문제를 다루기 어렵다는 문제점을 해결하기 위해 개발된 방법은 무엇인가?	주조법의 선정에 있어서 Satty4)에 의하여 개발된 분석적 계층 프로세스는 의사결정의한 가지 방법으로 사용되고 있으나 실시간의 복잡한 문제를 다루기에는 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 방법이 분석 네트워크 프로세스이고 이 기법은 전체 구조가 기준(criteria)과 요소(element)의 신경망으로 구성하여 복잡한 의사결정 문제를 비교적 정확하게 모델링할 수 있다는 것이 이미 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 이 분석 네트워크 프로세스의 이런 장점을 고려하여 주어진 다양한 기준을 고려하여 여러 주조법 중가장 적절한 방법을 선정하는 보다 신뢰성 있는 의사결정 시스템을 구성하였다.
	분석적 계층 프로세스의 문제점은 무엇인가?	임의의 여러 기준에 의한 주조법의 의사 결정법으로 보편적으로 많이 사용하는 방법은 분석 계층 프로세스(analytical hierarchy process:AHP)와 분석 네트워크 프로세스가 많이 사용될 수 있다. 주조법의 선정에 있어서 Satty4)에 의하여 개발된 분석적 계층 프로세스는 의사결정의한 가지 방법으로 사용되고 있으나 실시간의 복잡한 문제를 다루기에는 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 방법이 분석 네트워크 프로세스이고 이 기법은 전체 구조가 기준(criteria)과 요소(element)의 신경망으로 구성하여 복잡한 의사결정 문제를 비교적 정확하게 모델링할 수 있다는 것이 이미 알려져 있다.
	주조법에 의한 부품은 어느 분야에서 사용되는가?	보통의 가공하지 않은 단단한 덩어리의 초기 재료를 만들기 위하여 주조법(casting process)이 현재 널리 사용되고 있다. 이 주조법에 의한 부품은 현재 우주항공, 미사일, 터어빈, 자동차, 총기류, 공구 및 금형제작 분야에서 널리 사용되고 있다1,2). 그러나 사용되고 있는 여러 주조법 중에서 가장 적절한 주조법을 선택하는 것은 숙련자에게는 별 문제가 없으나 초보기술자가 의사 결정을 하기에는 어려움이 있고 그 지식을 습득 후 적절한 가공법을 선택하는데 있어서 여러 요인에 의해 상당한 시간이 소요되고 효율적인 현장관리가 어려운 실정이다.

참고문헌 (8)

Lim. Y. H., Nontraditional Machining, Gijun Press Co., Seoul, 1990.
Kalpakjian. S., Schmid. S., Manufacturing Engineering and Technology, Prentice Hall, 2006.
Yoon. M. C., "Development of Expert System for the Diagnostic of NTM Decision-making", J. of KSMTE, Vol. 19, No. 1, pp. 94-100, 2010.
Saaty. T. L., Analytic Hierachy Process, McGraw-Hill, New York, 1980.
Chakroborty. S. and Dey. S., "Design of an Analytic-hierarchy-process-bases Expert System for Non-traditional Machining Process Selection", Int. J. Advanced Manufacturing Technology, Vol. 31, No. 5-6, pp. 490-500, 2006.

상세보기
Chakroborty. S. and Dey. S., "QFD-based Expert System for Non-traditional Machining Processes Selection Expert Systems with Applications", Vol. 32, No. 4, pp. 1208-1217, 2007.

상세보기
Chakladar, N. and Chakroborty. S., "A Digraph-based Expert System for Nontraditional Machin-ing Processes Selection", Int. J. Advanced Manufacturing Technology, DOI 10.1007/s001170-008-1713-0, 2008.
Chakroborty. S. and Banik D., "Design of a Material Handing Equipment Selection Model using Analytic hierarchy Process", Int. J. Advanced Manufacturing Technology, Vol. 28, pp. 1237-1245, 2006.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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