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유제품 산업의 품질검사를 위한 빅데이터 플랫폼 개발: 머신러닝 접근법
Building an Analytical Platform of Big Data for Quality Inspection in the Dairy Industry: A Machine Learning Approach 원문보기

지능정보연구 = Journal of intelligence and information systems, v.24 no.1, 2018년, pp.125 - 140  

황현석 (한림대학교 경영학과) ,  이상일 (매일유업 청양공장 공무환경팀) ,  김성현 (한국정보화진흥원 빅데이터센터) ,  이상원 (원광대학교 컴퓨터소프트웨어공학과(융복합창의연구소))

초록
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품질검사는 중간상품이나 최종상품을 품질관리 표준을 만족하는 양품과 불량품으로 분리하는 일을 수행한다. 대량생산체계에서 품질을 수작업으로 검사하는 것은 일관성과 효율성을 저하시키므로 대량으로 생산되는 상품의 품질을 검사하는 것은 다수의 공정에서 기계에 의한 자동 확인과 분류를 포함하게 된다. 생산공정에서 발생하는 데이터를 활용하여 공정을 개선하고 최적화하려는 선행 연구들이 많았음에도 불구하고, 실시간에 많은 데이터를 처리하는데 있어서의 기술적인 한계로 인해 실제 구현에서의 제약이 많이 있었다. 최근 빅데이터에 관한 연구에서는 데이터 처리기술을 개선하였고, 실시간에 데이터를 수집, 처리, 분석하는 과정을 가능하게 하게 하고 있다. 본 논문에서는 품질검사를 위한 빅데이터 적용의 단계와 세부사항을 제안하고, 유제품 산업에 적용 사례를 제시하려고 한다. 먼저 선행 연구들을 조사하고, 제조 부문에 적용할 수 있는 빅데이터 분석절차를 제안하며 제안된 방법의 실현가능성을 평가하기 위해서, 유제품 산업 분야의 품질검사과정 중 하나에 회선신경망(Convolutional Neural Network) 기술 및 랜덤포레스트(Random Forest) 기술을 적용하였다. 품질검사를 위해 제품의 뚜껑 및 빨대의 사진을 수집, 처리, 분석하여, 결함 여부를 판단하고, 과거 품질 검사결과와 비교하였다. 제안된 방법은 과거에 수행되었던 품질검사에 비해 분류 정확성 측면에서 의미 있는 개선을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해, 유제품 산업의 빅데이터 활용을 통한 품질검사 정확도 개선 가능성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As one of the processes in the manufacturing industry, quality inspection inspects the intermediate products or final products to separate the good-quality goods that meet the quality management standard and the defective goods that do not. The manual inspection of quality in a mass production syste...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • Moreover, it is also necessary to study the result of improved classification accuracy in the aspect of ROI (Return On Investment). Another limitation is that this study focused only on implementing big data analytic system and applying the system to the inspection process. We need to develop new techniques customized for manufacturing processes.
  • For this study, “Real-time process improvement” was selected as the purpose of this analysis; the packaging step was selected for analysis since the data could be easily collected and the analysis result could be immediately applied to the process. At the time of this study, the quality was determined with a vision inspection system. The problem was that, although the system was well-equipped to identify good-quality products, it generated too many “false alarms” that considered good-quality products to be defective due to high sensitivity.
  • For the pilot test, the image data size was decreased to 8GB or less by reducing the image size from 640x480 to 320x240. The images were converted into numbers, segmented into training, validation, and test data, and then used for learning with CNN (Convolutional Neural Network) and RF (Random Forest) using various tuning values. Samples of cap images is illustrated in [Figure 5].
  • The main criteria for inspections include cap availability, print clarity of expiration date by the top image analysis, the location of the straw by the side image analysis.
  • Stojanovic proposed a conceptual model consisting of 6 layers for data-based quality management in a manufacturing process and suggested a method of detecting anomaly in real time. The study confirmed its feasibility by applying the analysis of big data collected in a microwave oven fan manufacturing process (Stojanovic et al., 2016). In another study, Stojanovic proposed a cluster analysis technique to identify unusualities among the real-time data for process improvement (Stojanovic et al.
  • This study proposed the key procedure for applying big data analysis to the manufacturing process and presented the result of applying the proposed procedure to the packaging process of dairy product manufacturing processes. The analysis result of vision data using two analysis techniques - CNN and RF - indicated that the new procedure significantly improved the classification accuracies of both cap and straw quality inspections compared to the past methods.
  • To investigate the feasibility of the analytical procedure presented in this study, a company was selected, and the procedure was applied to a manufacturing process.
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참고문헌 (15)

  1. Chen, C.L. P., C.-Y. Zhang, "Data-intensive applications, challenges, techniques and technologies: A survey on Big Data", Information Sciences, Vol. 275 (2014), 314-347. 

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  14. Stojanovic, L., D., Marko, S., Nenad, S., Aleksandar, "Big-data-driven anomaly detection in industry (4.0): An approach and a case study", Proceedings of 2016 IEEE International Conference on Big Data (2016), 1647-1652. 

  15. Zarembski, A. M. "Some examples of big data in railroad engineering", Proceedings in 2014 IEEE International Conference on Big Data (2014), 96-102. 

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