스마트공장 경쟁력 강화를 위한 인공신경망 기반의 제조기업 특성 중요도 분석

The importance of SMEs’ Characteristics to strengthen Smart Factories based on Using an Artificial Neural Network

최근 국내의 제조 기업들은 경쟁력 확보를 목표로 스마트공장을 운영하고 있다. 하지만 다수의 기업은 적합한 가이드라인의 부재와 제한적인 투자 환경으로 인하여 미미한 스마트공장 운영 성과가 나타나 어려움을 겪고 있다. 따라서 스마트공장 운영을 통한 경쟁력 확보를 위해 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 인공신경망을 활용하였으며, 기업의 특성들을 이용해 스마트공장 운영 기업 매출액 증감 예측 모델을 개발하고, 결과 분석을 위해 설명 가능한 인공지능인 SHAP 기법을 적용하여 기업 경쟁력 강화에 높은 영향을 주는 기업특성 변수에 대해 도출한 뒤 분석을 시행한다. 분석을 위한 데이터로써 ‘2019년도 중소기업 정보화 수준 조사’를 활용하며, 본 연구의 목적에 적절한 변수를 선정하여 전처리 후 연구를 시행한다. 분석에 사용된 인공신경망 모델의 정확도는 83.34%이며, Shapley value 계산을 통해 도출된 상위 변수로서 클라우드 도입 및 활용, CEO의 정보화에 대한 관심과 지원 의지, 직원의 정보화 활용지식 습득 노력으로 확인되었다. 모델의 해석 결과 클라우드 시스템은 다른 ICT 기술에 비해 높은 접근성과 낮은 비용으로 인해 다수의 중소 제조기업에서 적극적으로 활용되어 스마트 공장 운영 성과에 상대적으로 높은 기여를 하는 것으로 나타났다. 또한 스마트공장 운영을 위한 인프라 구축 및 활용에 있어 정부 정책을 통한 지원만으로는 한계가 있기 때문에 CEO의 관심과 지원에 대한 의지가 중요한 것으로 나타났다. 마지막으로 직원들은 스마트공장이라는 새로운 환경에서 학습ㆍ적응을 통한 업무 수행이 요구되기 때문에 정보화 활용지식 습득 노력이 중요한 것으로 나타났다.

This study develops a smart factory sales prediction model for SMEs using artificial neural networks. For the analysis of results, the SHAP technique, an eXplainable AI(XAI), is applied to derive and analyze corporate characteristic variables that have a high influence on strengthening corporate competitiveness. Variables appropriate for the purpose of this study are selected and post-processing studies are conducted. As a result of the analysis, the accuracy of the artificial neural network model used in this study was 83.34%. As upper variables derived through Shapley value calculation, it was confirmed by the use of cloud introduction, CEO s willingness to support informatization, and employees efforts to acquire knowledge of informatization utilization. As a result of model analysis, it was found that cloud systems contribute relatively high to smart factory operation performance by actively using them by many small and medium-sized manufacturing companies due to their higher accessibility and lower cost than other ICT technologies. In addition, the CEO s interest and willingness to support are important because support through government policies alone is limited in building and utilizing infrastructure for smart factory operation. Finally, it was found that efforts to acquire knowledge using informatization are important because employees are required to perform work through learning and adaptation in a new environment called a smart factory.