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정종필 연구실
성균관대학교
정종필 교수
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정종필 연구실

성균관대학교 정종필 교수

정종필 연구실은 인공지능과 스마트팩토리를 중심으로 제조 현장의 시계열·센서·영상 데이터를 분석하여 이상감지, 예지보전, 품질검사, 산업용 컴퓨터비전, 엣지-클라우드 지능화 시스템을 연구하며, 반도체·디스플레이·설비 모니터링 등 실제 산업 문제를 해결하는 현장 적용형 AI 기술 개발에 주력하고 있다.

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스마트팩토리 이상감지 및 예지보전 인공지능
주요 논문
5
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2025
KD-LightMAD: Knowledge Distillation-Based Lightweight Multimodal Anomaly Detection Framework for Smart Manufacturing
Jeongheun Kang, Jiwon Lee, Jongpil Jeong
IF 3.6
IEEE Access
With the advancements in smart manufacturing environments, the importance of anomaly detection methods that integrate and analyze heterogeneous multisensor data, e.g., partial discharge images and time-series signals, is becoming increasingly prominent. However, existing high-performance multi-modal models are limited in terms of their deployment in real-time systems or on edge devices due to their large number of parameters and high computational requirements. To address these issues, this paper proposes the knowledge distillation–based lightweight multimodal anomaly detection (KD-LightMAD) framework. The proposed framework is lightweight and achieves sufficient efficiency without compromising performance by inheriting the core feature information from MAD, a teacher model that combines RealNVP -based normalization flow, LIMoE-based expert selection structure, and SupCon-based contrastive learning. Experimental results demonstrate that the proposed KD-LightMAD framework achieves an ultralightweight size of only 15 MB by reducing the number of parameters by more than 98% compared with the teacher model, and it obtained an F1-score of 100.0%, thereby achieving performance that is equal to or better than that of existing state-of-the-art (SOTA) models. For example, the proposed framework realizes exceptional efficiency by reproducing the same performance as a 263-MB SOTA model at approximately 6% of its size. The findings of this study demonstrate that the proposed KD-LightMAD framework effectively fuses high-dimensional complex sensor data while maintaining real-time performance and accuracy, thereby enhancing the practicality and scalability of edge device–based anomaly detection systems for smart manufacturing.
https://doi.org/10.1109/access.2025.3624007
Scalability
Anomaly detection
Normalization (sociology)
Software deployment
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Smart manufacturing
Edge device
Data modeling
2
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2024
LSTM-Autoencoder Based Anomaly Detection Using Vibration Data of Wind Turbines
Younjeong Lee, Chanho Park, Namji Kim, Jisu Ahn, Jongpil Jeong
IF 3.5
Sensors
The problem of energy depletion has brought wind energy under consideration to replace oil- or chemical-based energy. However, the breakdown of wind turbines is a major concern. Accordingly, unsupervised learning was performed using the vibration signal of a wind power generator to achieve an outlier detection performance of 97%. We analyzed the vibration data through wavelet packet conversion and identified a specific frequency band that showed a large difference between the normal and abnormal data. To emphasize these specific frequency bands, high-pass filters were applied to maximize the difference. Subsequently, the dimensions of the data were reduced through principal component analysis, giving unique characteristics to the data preprocessing process. Normal data collected from a wind farm located in northern Sweden was first preprocessed and trained using a long short-term memory (LSTM) autoencoder to perform outlier detection. The LSTM Autoencoder is a model specialized for time-series data that learns the patterns of normal data and detects other data as outliers. Therefore, we propose a method for outlier detection through data preprocessing and unsupervised learning, utilizing the vibration signals from wind generators. This will facilitate the quick and accurate detection of wind power generator failures and provide alternatives to the problem of energy depletion.
https://doi.org/10.3390/s24092833
Autoencoder
Anomaly detection
Anomaly (physics)
Wind power
Vibration
Turbine
Computer science
Pattern recognition (psychology)
Artificial intelligence
Acoustics
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인용수 10
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2024
YOLOv5 based object detection in reel package X-ray images of semiconductor component
Jinwoo Park, Jaehyeong Lee, Jongpil Jeong
IF 3.6
Heliyon
The industrial manufacturing landscape is currently shifting toward the incorporation of technologies based on artificial intelligence (AI). This transition includes an evolution toward smart factory infrastructure, with a specific focus on AI-driven strategies in production and quality control. Specifically, AI-empowered computer vision has emerged as a potent tool that offers a departure from extant rule-based systems and provides enhanced operational efficiency at manufacturing sites. As the manufacturing sector embraces this new paradigm, the impetus to integrate AI-integrated manufacturing is evident. Within this framework, one salient application is AI deep learning-facilitated small-object detection, which is poised to have extensive implications for diverse industrial applications. This study describes an optimized iteration of the YOLOv5 model, which is known for its efficacious single-stage object-detection abilities underpinned by PyTorch. Our proposed "improved model" incorporates an additional layer to the model's canonical three-layer architecture, augmenting accuracy and computational expediency. Empirical evaluations using semiconductor X-ray imagery reveal the model's superior performance metrics. Given the intricate specifications of surface-mount technologies, which are characterized by a plethora of micro-scale components, our model makes a seminal contribution to real-time, in-line production assessments. Quantitative analyses show that our improved model attained a mean average precision of 0.622, surpassing YOLOv5's 0.349, and a marked accuracy enhancement of 0.865, which is a significant improvement on YOLOv5's 0.552. These findings bolster the model's robustness and potential applicability, particularly in discerning objects at reel granularities during real-time inferencing.
https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e26532
Component (thermodynamics)
Reel
Computer graphics (images)
Object (grammar)
Computer science
Computer vision
Artificial intelligence
Engineering
Physics
Mechanical engineering
정부 과제
12
과제 전체보기
1
주관|
2021년 5월-2024년 2월
|48,254,000
제조데이터의 실시간 엣지-클라우드 인텔리전스 기법 및 이상감지 인공지능 모델 연구
1차년도 연구 생산 설비의 제조 데이터를 수집하기 위해 범용 센서 연구 및 지능형 IIoT 디바이스 연구개발을 진행한다. IIoT 디바이스 개발을 위해 SBC(Single Board Computer)를 선정하여 범용 센서를 접목시킬 수 있는 쉴드와 OPC UA와 같은 통신 프로토콜을 연구하여 IIoT와 생산설비 기기 간의 통신을 위한 전용 프로토콜을 연구개발한다. 다음으로, IIoT 디바이스에 Edge Computing 적용을 위해 네트워크 연결, 대기시간, 대역폭 제약 등을 고려해 Edge Computing 구조를 설계한다. 이를 위해 고려사항에 따라 Edge Computing을 설계하는 기존 연구문헌을 분석한다. 기존 연구문헌으로부터 얻은 지식과 연구진들의 경험을 통합해 모든 고려사항을 반영할 수 있는 구조설계 단계를 도출한다. 그 후, 분산형 컴퓨팅 환경에 적합한 머신러닝 기반의 IIoT 시스템의 연구개발을 진행한다. 2차년도 연구 데이터 수집을 통해 생성된 빅데이터의 분석, 활용을 위한 기존 연구 문헌을 분석한다. 각종 제조 데이터의 상관 관계를 분석하여 최적의 요소를 도출하여, 구성하는 요소들, 구성 요소 간 선 후 관계 등을 정의한다. 다음으로 데이터 요소별 활용 범위에 대해 정의한다. IIoT에는 데이터 수집 과정만 포함되어있다면 전 과정을 체계적으로 계획하고 데이터를 전처리 및 알고리즘 설계 방법을 구축한다. 이렇게 얻은 정보를 바탕으로 기존 연구 문헌을 분석하여 활용 방법에 대해서 연구한다. 다음 IIoT에서 추출되는 데이터를 기반으로 이상치 검출을 구현하는 알고리즘을 개발한다. 알고리즘의 경우 딥러닝 기반의 알고리즘을 채택하고 기존 사례와 비교하여 높은 정확도를 가질 수 있는 방향으로 개발을 진행한다. 또한 제조 데이터의 특징(시계열, 이미지)에 맞춰 적합한 알고리즘과 매개변수를 설정해 제조 데이터의 이상치 검출 방안을 제시할 것이다. 이상치 검출 알고리즘을 통해 이상치가 검출되면 통합된 분석된 데이터에 대한 예측 분석 시나리오를 적용해 분석된 데이터에 대하여 예지 보전 시스템을 적용한다. 결함이 발생된 원인과 진전 과정, 운전상의 문제점 및 위험 정도 파악 등 전문가가 할 수 있는 의사결정을 대신하여 현장 관리자에게 통보하거나 정확한 판단을 할 수 있도록 지원하게 한다. 이후 개발된 알고리즘의 신뢰성 및 성능 향상 연구와 더불어 IIoT 시스템 적용성 분석을 통해 이상치 검출 알고리즘이 얼마나 IIoT 시스템에서 유효한지를 판단할 수 있을 것이다. 3차년도 연구 데이터 표준화를 위해 주요 영향 인자 및 다양한 변수를 동시에 고려한 클라우드 서비스를 구축한다. 먼저 IIoT 디바이스에서 수집된 데이터의 주요 영향 인자 및 변수들을 분석한다. 어떤 데이터가 수집되고, 수집 시점과 주기, 수집 방식 등 세부 단계 별로 고려사항들을 정리해 데이터 표준화를 위한 클라우드 서비스 구축을 설계한다. 또한, 최적화된 이상치 검출 알고리즘 기술의 이상감지 원인을 분석하기 위한 XAI(eXaplainable Artificial Intelligence) 기법을 연구한다. 이를 통해 알고리즘의 정확한 분류가 어떻게 이뤄졌는지, 데이터보다 예측 에러가 얼마나 더 커지는지 등을 측정, 분석한다. 이러한 기술 연구로 이상감지 모델의 신뢰성 및 문제 해결에 대한 솔루션을 최종 사용자에게 제공할 수 있다.
제조데이터
엣지-클라우드 인텔리전스
인공지능
이상감지
2
주관|
2021년 5월-2024년 2월
|43,308,000
제조데이터의 실시간 엣지-클라우드 인텔리전스 기법 및 이상감지 인공지능 모델 연구
1차년도 연구 생산 설비의 제조 데이터를 수집하기 위해 범용 센서 연구 및 지능형 IIoT 디바이스 연구개발을 진행한다. IIoT 디바이스 개발을 위해 SBC(Single Board Computer)를 선정하여 범용 센서를 접목시킬 수 있는 쉴드와 OPC UA와 같은 통신 프로토콜을 연구하여 IIoT와 생산설비 기기 간의 통신을 위한 전용 프로토콜을 연구개발한다. 다음으로, IIoT 디바이스에 Edge Computing 적용을 위해 네트워크 연결, 대기시간, 대역폭 제약 등을 고려해 Edge Computing 구조를 설계한다. 이를 위해 고려사항에 따라 Edge Computing을 설계하는 기존 연구문헌을 분석한다. 기존 연구문헌으로부터 얻은 지식과 연구진들의 경험을 통합해 모든 고려사항을 반영할 수 있는 구조설계 단계를 도출한다. 그 후, 분산형 컴퓨팅 환경에 적합한 머신러닝 기반의 IIoT 시스템의 연구개발을 진행한다. 2차년도 연구 데이터 수집을 통해 생성된 빅데이터의 분석, 활용을 위한 기존 연구 문헌을 분석한다. 각종 제조 데이터의 상관 관계를 분석하여 최적의 요소를 도출하여, 구성하는 요소들, 구성 요소 간 선 후 관계 등을 정의한다. 다음으로 데이터 요소별 활용 범위에 대해 정의한다. IIoT에는 데이터 수집 과정만 포함되어있다면 전 과정을 체계적으로 계획하고 데이터를 전처리 및 알고리즘 설계 방법을 구축한다. 이렇게 얻은 정보를 바탕으로 기존 연구 문헌을 분석하여 활용 방법에 대해서 연구한다. 다음 IIoT에서 추출되는 데이터를 기반으로 이상치 검출을 구현하는 알고리즘을 개발한다. 알고리즘의 경우 딥러닝 기반의 알고리즘을 채택하고 기존 사례와 비교하여 높은 정확도를 가질 수 있는 방향으로 개발을 진행한다. 또한 제조 데이터의 특징(시계열, 이미지)에 맞춰 적합한 알고리즘과 매개변수를 설정해 제조 데이터의 이상치 검출 방안을 제시할 것이다. 이상치 검출 알고리즘을 통해 이상치가 검출되면 통합된 분석된 데이터에 대한 예측 분석 시나리오를 적용해 분석된 데이터에 대하여 예지 보전 시스템을 적용한다. 결함이 발생된 원인과 진전 과정, 운전상의 문제점 및 위험 정도 파악 등 전문가가 할 수 있는 의사결정을 대신하여 현장 관리자에게 통보하거나 정확한 판단을 할 수 있도록 지원하게 한다. 이후 개발된 알고리즘의 신뢰성 및 성능 향상 연구와 더불어 IIoT 시스템 적용성 분석을 통해 이상치 검출 알고리즘이 얼마나 IIoT 시스템에서 유효한지를 판단할 수 있을 것이다. 3차년도 연구 데이터 표준화를 위해 주요 영향 인자 및 다양한 변수를 동시에 고려한 클라우드 서비스를 구축한다. 먼저 IIoT 디바이스에서 수집된 데이터의 주요 영향 인자 및 변수들을 분석한다. 어떤 데이터가 수집되고, 수집 시점과 주기, 수집 방식 등 세부 단계 별로 고려사항들을 정리해 데이터 표준화를 위한 클라우드 서비스 구축을 설계한다. 또한, 최적화된 이상치 검출 알고리즘 기술의 이상감지 원인을 분석하기 위한 XAI(eXaplainable Artificial Intelligence) 기법을 연구한다. 이를 통해 알고리즘의 정확한 분류가 어떻게 이뤄졌는지, 데이터보다 예측 에러가 얼마나 더 커지는지 등을 측정, 분석한다. 이러한 기술 연구로 이상감지 모델의 신뢰성 및 문제 해결에 대한 솔루션을 최종 사용자에게 제공할 수 있다.
제조데이터
엣지-클라우드 인텔리전스
인공지능
이상감지
3
주관|
2019년 11월-2021년 11월
|71,500,000
정밀가공 조건 최적화를 위한 데이터 분석연구 및 촉진
본 과제는 스마트팩토리 분야 인재양성과 제조데이터 공유 기반의 스마트제조 R&D 추진을 목표로 함. 연구목표는 스마트팩토리융합학과(Co-teaching, Track형) 운영 역량을 바탕으로 CPPS기술·제조지능 기술·IIoT 응용기술을 통해 참여기관 인식 공유, 사업방향 및 동종 MC 회원사 확산, 지역 노후장비 문제 해결과 일자리 창출에 기여하는 연구기자재·장비 공유임. 핵심 연구내용은 참여기업별 데이터 활용 로드맵 수립, 데이터분석 및 머신러닝 알고리즘 개발, 분석 모니터링 및 분석 모델 개발, 데이터 공동활용 플랫폼 기능 정의, 개방형 네트워킹 지원, 스마트고도화 및 가공정밀분야 최적 가공조건 표준화 구축 및 지능형 가공시스템 이행 기반 제시임. 기대효과는 최적 가공조건 도출 및 이상 상황 예측·대응 최적화로 공정운영 최적화, 생산 효율·정밀도 한계 극복, 데이터 표준화 및 업종 품질·생산데이터 연동 분석을 통한 신뢰성 높은 데이터 수집, 성공사례 확대로 제조혁신·기술발전·경제활성화 촉진임.
데이터 융합
데이터 처리 설계
최적가공 조건서비스
정밀가공 조건수집
생산 설비 모니터링
최신 특허
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공개2024의료용 이미지 검색 장치 및 방법1020240113310
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공개2024공정 설비의 결함 예측을 위한 인공지능 모델의 학습 방법과 이에 기반한 추론 방법, 연산 장치 그리고 이의 기록매체1020240067884
전체 특허

의료용 이미지 검색 장치 및 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240113310

경량화된 모델을 이용한 텍스트 인식 장치 및 그 동작 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240101835

공정 설비의 결함 예측을 위한 인공지능 모델의 학습 방법과 이에 기반한 추론 방법, 연산 장치 그리고 이의 기록매체

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240067884