제어 공정에서 알람 사전 예측을 위한 GSP 기반 알람 시퀀스 패턴 분석에 관한 연구
Study on GSP-Based Alarm Sequence Pattern Analysis for Proactive Alarm Prediction in Control Processes
- 주제(키워드) 알람 시퀀스 , 알람 사전 예측 , 시퀀스 패턴 일반화 , 프로그래머블 로직 컨트롤러 , 패턴 분석
- 주제(DDC) 658.5
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 양정삼
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 산업공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035762
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
자동화 제조 공정에서 발생하는 PLC 알람 데이터를 활용하여 이상 징후를 사전에 탐지하고 예측하기 위한 알람 시퀀스 패턴 분석 기법을 제안한다. 기존의 센서 기반 이상 탐지 방식은 공정 내 장비 간 상호작용이나 시간적 의존성을 충분히 반영하는 데 한계가 있으며, 단일 알람 발생에만 의존하는 경향이 있어 복합적인 공정 이상을 조기에 감지하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 알람 이벤트의 그룹화 기준과 시간 간격 정보를 함께 고려하여 공정 전체의 복잡한 알람 발생 패턴을 분석하였다. 데이터 전처리 후, 알람 이벤트를 상태 전이 기반 또는 발생 시점 기반으로 그룹화하였으며, 알람 이벤트 그룹화 여부와 시간 간격 인코딩 포함 여부를 조합하여 총 네 가지 실험 조건을 설계하였다. 이후 GSP 알고리즘을 적용하여 공정 내에서 반복적으로 발생하는 알람 시퀀스를 추출하고, 베이지안 확률 기반 예측 방법을 활용하여 차후 발생할 알람의 발생 가능성을 산출하는 예측 모델을 구현하였다. 자동차 배터리 모듈 조립 공정에서 약 8개월간 수집된 235,332건의 실제 알람 로그를 기반으로 실험을 수행한 결과, 상태 전이 기반 그룹화와 시간 간격 인코딩을 함께 적용한 모델이 가장 높은 성능을 보였으며, F1 score 89.1%를 달성하였다. 이는 알람 발생 패턴과 시간적 관계를 동시에 고려하는 방식이 알람 예측 정확도를 향상시키는 데 효과적임을 의미한다. 제안된 기법은 다양한 제조 산업에서 실시간 예측 모델 개발 및 공정 변수와의 통합 분석 등으로 확장 적용될 수 있으며, 제조 공정의 안정성과 운영 효율을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.
more목차
1 장 서론 1
2 장 관련 연구 5
3 장 알람 시퀀스 패턴 분석 11
1 절 개요 11
2 절 알람 이벤트 그룹화 14
3 절 시퀀스 마이닝 19
4 절 알람 예측 22
4 장 구현 및 실험 27
1 절 구현 환경 27
2 절 데이터 변환 및 특징 분석 29
3 절 시퀀스 패턴 분석 36
5 장 결론 44
1절 기대 효과 44
2절 향후 계획 46
참고문헌 49
Abstract 53
