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센서 데이터와 AI기술의 만남 – Deep anomaly detection

개요

먼저 스마트팩토리의 정의를 살펴보면, 아래와 같습니다.

“스마트팩토리는 설계 및 개발, 제조 및 유통 등 생산과정에 디지털 자동화 솔루션이 결합된 정보통신기술(ICT)를 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도를 향상시키는 지능형 생산공장으로 공장 내 설비와 기계에 사물인터넷(IoT)을 설치하여 공정 데이터를 실시간으로 수집하고, 이를 분석해 스스로 제어할 수 있게 만든 미래의 공장이다.”

From wikipedia

기존 공장 자동화(Factory Automation)과 다르게, 각각의 공정단위 자동화를 넘어서서 모든 설비와 장치를 연결하고, 전후 데이터를 자유롭게 연계하여 유기적이고 통합적인 생산 환경을 구축하는 것을 의미합니다. 마크베이스는 설비, 장치의 연결, 수집, 분석을 가능하게 하는 Machbase EdgeMaster 제품과 Machbase Timeseries Database 제품을 통해서 이를 가능하게 하고 있습니다.

스마트팩토리에서 데이터의 수집, 저장, 검색등의 단계를 지나면, 이 데이터를 통해서 생산성 향상, 설비 유지 비용 감소를 비롯한 비용 감소등으로 경제적 성과를 내어야 하는데요, 이는 수집한 데이터의 분석을 통해서 이루어집니다.

기존의 센서 데이터의 분석방법

제품 생산과정에서 생성되는 설비와 장치의 센서 데이터를 다양한 방법을 통하여 수집, 저장되는데 이를 분석하여 비정상적인 상태를 확인하는 것이 생산성 증가의 한 요인이 됩니다. 기존의 방법은, 센서 데이터를 시각화하여, 공정 전문가가 이를 모니터링하다가 지식과 경험을 통해 이상 상황을 감지하여 이를 해결하는 것이 일반적입니다.

그 외에도 통계적 방법을 이용하는 경우도 있습니다. 표준편차를 이용하여 이상값을 찾아내는 방법등이 있는데, 수많은 센서데이터값 중에 어느 센서가 중요한지, 어떤 패턴이 정상이고 어떤 패턴이 비정상인지를 인식하기 위해서는 생산공정에 대한 깊은 이해와 통계 데이터를 전문적으로 알고 있는 인력이 필요했습니다.

이와 같은 인력을 찾거나 양성하기 힘들기 때문에 센서 데이터 수집이후 분석단계에서 적절한 방안을 찾지 못하는 경우가 많았습니다. 또한 다품종 소량 생산등의 최근의 경향을 보면, 다양한 생산공정 – 이를 레시피(recipe)라고 하죠 – 을 거치는 생산 데이터가 항상 일정한 패턴을 갖지도 않습니다. 이 경우에는 매번 수작업으로 통계분석을 위해서 인력이 투입되어야 하고, 비용과 시간의 소요가 발생합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 데이터 분석에 최근의 AI기술(Deep learning)을 접목하여 이와 같은 문제를 해결하고자 하는 것이 DAD(Deep anomaly detection)을 이용한 AI분석입니다.

DAD

DAD는 정상이 아닌값을 딥러닝 기술을 이용하여 자동으로 학습하고 감지하는 기술입니다. 이 기술은 다음과 같은 분야에서 다양하게 적용될 수 있습니다.

DAD를 이용하여 센서데이터 비정상값을 감지하게 되면, 장비 또는 설비를 진단하거나 생산공정을 최적화하여서 생산성을 올리고 불량률을 감소시킬수 있습니다. 딥러닝을 비롯한 AI기술을 이용함으로써, 적은 비용으로 대량의 데이터를 검사하고, 빠르고 정확하게 오류를 찾아낼 수 있습니다.

  • 침입(Intrusion) 감지 : 서버나 네트워크의 로그 데이터를 기준으로 시스템에 대한 불법적인 침입을 패턴화하여 감지할 수 있습니다.
  • 오용(Fraud) 감지 : 개인 정보, 건강 정보, 금융, 보험, 통신등의 분야에 대한 오용 감지를 수행할 수 있습니다.
  • SNS 비정상 감지 : SNS의 비정상적인 사용을 감지할 수 있습니다.
  • 시계열 센서 데이터를 이용한 생산 비정상 감지 : 이 문서에서 이야기할 생산공정 데이터를 이용하여 장비/설비가 오동작 혹은 고장에 의해서 생산과정에서 발생하는 오류를 감지할 수 있습니다.

DAD와 Machbase EdgeMaster, TimeSeries DBMS의 접목

Machbase EdgeMaster는 Edge장비에서 데이터 수집, 필터링, 저장, 가시화 기능을 갖고 있으며, 이를 클라우드나 단일 서버에 주어진 규칙 대로 데이터의 유실 없이 전송하는 기능을 가지고 있습니다. Machbase Timeseries DBMS는 TPCx-IoT 세계 1위의 성능을 자랑하는 실시간 시계열 센서 DBMS로 마크베이스는 스마트팩토리 분야에서 최고의 데이터 처리 제품으로 자리하고 있습니다.

이제 마크베이스의 제품으로 수집된 데이터를 좀더 정확하고 빠르게 분석하기 위해서 DAD를 비롯한 AI기능의 통합에 대한 연구 개발을 진행하고 있습니다. 차후에 개발할 Machbase의 솔류션은, 데이터의 수집, 저장, 가시화, 분석 뿐만 아니라, AI를 이용한 생산 데이터 진단을 통해 스마트팩토리를 구현하는데 최적의 제품이 될 것입니다.

현재 마크베이스의 개발진들은 관련 기술들에 대해 연구하고 있으며, 데이터 수집부터 분석까지, 에지부터 클라우드까지 스마트팩토리 분야의 total solution이 될 제품을 개발하고 있습니다. 이후 릴리즈할 저희 제품에 대해서 많은 관심 부탁드립니다.

감사합니다.

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