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Enhancing the Product Quality of the Injection Process Using eXplainable Artificial Intelligence

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저자

Jisoo Hong, Yongmin Hong, Jung-Woo Baek, Sung-Woo Kang

개요

본 논문은 XAI(eXplainable Artificial Intelligence) 기법을 활용하여 사출 성형 공정의 불량률을 감소시키는 최적 제어 시스템을 제안한다. 트리 기반 분류기인 XGBoost와 LightGBM 알고리즘을 사용하여 제품의 불량 여부를 예측하고, SHapley Additive exPlanations(SHAP)을 통해 공정 제어를 위한 주요 특징을 추출하며, 개별 조건부 기대값(ICE)을 이용하여 추출된 특징의 최적 제어 범위를 분석한다. 한국 AI 제조 플랫폼(KAMP)에서 제공하는 실제 사출 성형 AI 제조 데이터셋을 사용하여 검증한 결과, XGBoost를 사용했을 때 불량률이 1.00%에서 0.21%로, LightGBM을 사용했을 때 0.13%로 감소하는 것을 확인하였다.

시사점, 한계점

시사점:
XAI 기법을 활용하여 사출 성형 공정의 불량률 감소에 효과적인 최적 제어 시스템을 제시.
XGBoost와 LightGBM 알고리즘의 성능 비교를 통해 적합한 알고리즘 선택 가능성 제시.
SHAP과 ICE를 활용한 특징 추출 및 최적 제어 범위 분석 방법 제시.
실제 산업 데이터를 활용한 검증을 통해 실용성을 입증.
한계점:
KAMP 데이터셋의 특성에 따라 일반화 가능성에 대한 추가 연구 필요.
다른 유형의 사출 성형 공정이나 제품에 대한 적용 가능성 검토 필요.
사용된 특징의 물리적 의미에 대한 추가적인 해석 필요.
장기간 운영 시스템의 안정성 및 유지보수에 대한 고려 필요.
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