Today, the environment is a very crucial issue in industrial fields due to various agreements and regu-lations. In particular, environmental liability in sustainable manufacturing process gets greater attention since recently prices of fossil fuel fluctuate sharply and environmental regulations become stricter. In preparation for the current situation, companies are seeking to adopt eco-friendly manufacturing process. However, most of them are confronted with challenge that this effort requires lots of time and cost. One of the main reasons causing this problem is lack of logical methodology. Mostly manufacturing process is redesigned by expert who identifies the key process factor and finds alternatives for effective result based on his accumulated spe-cial knowledge in the process and experiments, which is time consuming and costly.
In order to alleviate the problem, this thesis proposes a systematic approach which utilizes ontology and rule to express process information from expert knowledge and experience. Also using Life Cycle As-sessment (LCA) methodology for the target process, the most serious environmental impact of input and out-put is identified, which is defined as Target I/O. A process modeling methodology is introduced to reduce environmental impact by reasoning. The reasoning procedure is divided into the following 4 steps. (1) Define relation distance to determine priority in reasoning procedure. (2) Define factor direction to determine im-proving direction of numeric optimal value of process parameters. (3) Perform reasoning to select alternative using ontology reasoning. (4) Determine parameter’s value based on factor direction. Through the procedure, Target I/O is reduced, which implies that the eventual environmental impact of process is also reduced. By performing case study, this approach is applied into improvement of forging process that produces crank shaft. The process information and knowledge is defined as ontology and rules, and reasoning methodology is applied to reduce the environmental impact of the process.
친환경 공정의 개선을 위해서 사용할 수 있는 방법은 크게 세가지 정도로 구분될 수 있는데 각 방법 모두 대안을 필요로 하거나 전문가의 경험에 의존적인 방법이기 때문에 특정 공정에만 적용할 수 있거나 많은 시간과 비용을 소비한다. 이를 해결하기 위해 체계적인 방법론을 제안함으로써 비전문가도 프로세스의 정보만을 통해 공정을 개선하도록 도울 수 있다. 이를 위해 먼저 추론 규칙과 온톨로지를 사용하여 프로세스의 정보를 정의하고 개선 대상이 되는 공정 요소를 정해 모델화 시킨다. 이렇게 만들어진 모델을 기반으로 하여 규칙 추론과 온톨로지 추론을 통해 수치적 파라미터의 값을 변화시키거나 대안이 될 수 있는 다른 개념을 찾아냄으로써 보다 친환경적인 공정을 만들 수 있다. 이 때 추론의 방향을 환경 영향을 줄이는 쪽으로 하기 위하여 Relation Distance와 Factor Direction이란 개념을 정의하였다. 이렇게 정의된 개념은 추론 과정에서 추론의 순서와 추론으로 얻어지는 값을 좋은 결과를 얻을 수 있는 쪽으로 제한함으로써 보다 효율적인 추론을 수행할 수 있게 돕는다. 이 연구에서는 이렇게 제안한 방법론을 Crank Shaft를 생산하는 단조 공정에 적용시켜 보아 추론 과정을 정리하였으며 실효성을 확인하였다.
