초록 ▼

□ 연구개요
(연구목표) 1. 산업수학 및 딥러닝을 활용하여 생산 자율화를 위한 스마트 팩토리 관련 이상감지 알고리즘을 개발을 목표로 한다. 주어진 데이터에서 경향이 다른 이상데이터를 자동으로 검출을 목표로 하며 우선 CNC(computerized numeric control) 공작 기계에 적용할 예정이다. CNC 공작기계에서는 생산품을 생산할 때 로드 데이터가 생성된다. 이 데이터를 수집하여 정상 생산품과 확연하게 차이가 나는 불량 생산품 데이터인 이상 데이터를 검출하는 자율화 기술을 구축하려고 한다. 2. 이상감지 알고리즘

□ 연구개요
(연구목표) 1. 산업수학 및 딥러닝을 활용하여 생산 자율화를 위한 스마트 팩토리 관련 이상감지 알고리즘을 개발을 목표로 한다. 주어진 데이터에서 경향이 다른 이상데이터를 자동으로 검출을 목표로 하며 우선 CNC(computerized numeric control) 공작 기계에 적용할 예정이다. CNC 공작기계에서는 생산품을 생산할 때 로드 데이터가 생성된다. 이 데이터를 수집하여 정상 생산품과 확연하게 차이가 나는 불량 생산품 데이터인 이상 데이터를 검출하는 자율화 기술을 구축하려고 한다. 2. 이상감지 알고리즘을 적용할 수 있는 산업 및 데이터 분야를 조사하여 기술의 일반화 빛 고도화를 목표로 한다. 이를 통해서 산업 데이터의 가치를 확대하고 4차 산업시대의 데이터 경쟁력을 갖추고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종 연구 목표 달성을 위해서 단계별 세부 목표를 설정하였으며 각 단계에서 도출한 연구 결과는 다음과 같다.
1. CNC 공작기계 수집 데이터 해석: 스마트 팩토리 관련 기업으로부터 받은 CNC센싱 데이터의 형태 및 수치적인 특징을 확인하였다. 또한, 전류 값과 토크(torque)의 관계를 바탕으로 제품 생산 과정과 전류 값의 의미를 수학적으로 모델링하였다.
2. 알려진 이상감지 방법론 선행 연구 및 접근 방법 분류: 클러스터링 방법, 밀도 (density) 방법, 거리(distance) 방법, 재생성(reconstruction) 방법 등의 접근 방법을 통한 분류와 이진 분류(binary classification), 불균형 데이터 세트 이진 분류(highly imbalanced binary classification), outlier detection, one class classification 등의 문제별 분류를 바탕으로 이상감지 알고리즘의 선행 연구와 비교 분석을 하였다. 이를 바탕으로 CNC 수집 데이터에 적용 가능한 조건에 대한 분석 연구를 수행하였다.
3. 기계학습 및 딥러닝을 활용한 CNC 공작 기계 이상감지 알고리즘 개발 연구: 선행 연구 결과를 활용하여 CNC 공작 기계 시계열 데이터에 적용 가능한 확률 기반 이상감지 알고리즘 연구 개발을 하였다. Auto encoder의 학습된 1차원 CNN 필터를 활용한 시계열 데이터 이상 스코어 측정 방법을 연구하여 관련 알고리즘을 개발하였다. 또한, Random cut forest의 문제점을 분석하고 개선하여 random cut tree 기반의 one class classification 이상감지 알고리즘을 개발하였다.
4. 산업수학 및 이상감지 연구를 통한 산업문제 해결: 서울교통공사로부터 의뢰받은 지하철 역사 내 공조기 모터 주요 부품의 상태를 모니터링 딥러닝 연구를 통해서 의뢰한 문제를 해결하였다.
5. 이상감지 알고리즘의 활용 가능한 산업 및 데이터 분야 조사: 본 연구자가 연구 개발한 방법 및 다양한 기존 방법론으로 적용 가능한 활용 범위를 조사하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
일반적인 이상감지 문제에서는 이상 데이터를 확보하기 어렵다. 이상 데이터 없이 학습하는 방법의 본 연구는 이상감지 분야의 중요한 기술로 활용될 것으로 기대된다.
즉, 생산 데이터를 활용하여 생산 제품의 정상 불량 여부와 생산 기계의 이상감지하는 상태 이상 모니터링 기술에 활용 가능할 것으로 기대된다. 최근 데이터 수집 기술의 발달로 이상감지 알고리즘은 다양한 산업 분야 및 데이터에 적용할 수 있다. 본 연구자는 새로운 이상감지 방법론의 수학적 검증과 고도화 후 연구한 내용을 논문으로 작성할 계획이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 목적 및 필요성 ... 4
• 2) 연구 목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 7
• 3) 목표 달성 수준 ... 7
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 8
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 9
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 9
• 6. 참고문헌 ... 9
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 11
• 끝페이지 ... 13