시나리오 내용 반영

scenario_md/MNT06-장비정비·수리부속_폐기율-AI 기반 부품 폐기율 산정·예측 모델/MNT06_실습가이드.md

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+**MNT06 실습가이드 - AI 기반 부품 폐기율 산정·예측 모델**
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+구    분 **실습가이드 [교육용가상자료]**
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+**1. 실습 개요**
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+본 실습은 교육용 가상 부품 자료(CAD 요약 치수, 금속·폴리머 소재 물성, 사용 하중, 폐기율, 조달 소요일)로 부품 폐기율 산정·예측과 야전 3D 프린팅 대체 제작 타당성·신뢰성 평가 도구를 미션 단위로 구현하는 과정이다. 미션마다 정답 코드(MNT06_정답코드.md)의 해당 코드를 웹 파이썬 실행기에 붙여 넣어 실행하고, 출력된 수치가 평가 기준을 충족하는지 확인한 뒤 파라미터를 바꿔 보는 도전 과제를 수행한다. 미션별 코드는 서로 독립적이어서 어느 미션부터 실행해도 동작한다.
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+| **과제** | MNT06 AI 기반 부품 폐기율 산정·예측 모델 |
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+| **난이도·유형** | 고급 / 데이터분석형 |
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+| **예상 소요시간** | 미션 10개, 총 28.5시간 |
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+| **준비물** | MNT06_정답코드.md, 웹 파이썬 실행기(numpy·pandas·scipy·scikit-learn·matplotlib 사용 가능), 결과 기록용 문서 |
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+**2. 진행 방법**
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+- 정답코드 md에서 해당 미션의 코드 블록 전체를 복사해 실행기에 붙여 넣고 실행한다(부분 복사 시 부품 생성 함수가 빠져 오류가 난다).
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+- 실행 결과를 md의 '실행 결과 예시'와 비교한다. 난수 시드가 고정되어 같은 값이 나오지만, 처리 시간(초·ms)은 실행 환경에 따라 달라진다.
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+- 도전 과제는 코드 상단의 파라미터(형상 기준, 승인 기준, 경보 구간, 가정 비율 등)를 바꿔 다시 실행하고 변화와 이유를 기록한다.
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+- 그래프 글자는 영문, 표·출력은 한글이다. 한글이 깨지면 실행기 글꼴 문제이며 결과에는 영향이 없다.
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+- 실제 부품·재고·소재 성적서·군 규격 원문은 입력하지 않는다. 대체 제작의 실제 장착은 정비기술관 승인 사항이며, 금액과 폐기 감소량은 가정에 따른 상대 비교값이다.
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+**3. 미션 진행 요약**
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+| **미션** | **난이도·시간** | **핵심 확인 결과** |
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+| **M1. 3D 프린팅 제작 대상 군수 부품 3D CAD 모델 및 금속/폴리머 소재 물성 데이터 정의** | 초급
+1.5시간 | 피처 26개(목표 20개 이상), 정상 샘플 20건 오류 0건 |
+| **M2. CAD 파일 메쉬 정제, 슬라이싱 데이터 파싱 및 제작 규격 전처리 모듈 구현** | 초급~중급
+2시간 | 정합성 검증 11/11 통과(통과율 100%), 규칙 12종 |
+| **M3. 기하학적 형상 기반 1차 3D 프린팅 제작 가능 여부 판별 Baseline 알고리즘 구현** | 중급
+2.5시간 | Baseline 정확도 91.0%, 재현율 92.2%(실패 원인: 얇은 나사부 14건) |
+| **M4. 유한요소해석(FEA) 연계 야전 부품 인장강도·피로내구도 신뢰성 평가 머신러닝 고도화** | 중급
+3시간 | 파생 피처 16개, 평균 인장강도 MAPE 5.9%(기준모델 10.7%, 목표 25% 이하) |
+| **M5. 긴급 야전 제작 부품의 군사 규격(MIL-STD) 부합성 신뢰도 점수 산출 엔진 개발** | 중급~고급
+3.5시간 | 기준모델 대비 MAE 75.2%, RMSE 72.0% 개선, R2 0.956 |
+| **M6. 부품별 제작 소요 시간, 비용 및 신뢰성 평가 결과 가시화 대시보드 구현** | 중급~고급
+3시간 | 300종 상위 3개 인자 산출률 100%, 구성요소 6종 |
+| **M7. 야전 3D 프린팅 부품 실 장착 승인을 위한 정비기술관 HITL 검토 절차 설계** | 고급
+3.5시간 | 구매 유지 대비 총비용 15.4% 절감(목표 15% 이상), 자동 승인 0건 |
+| **M8. 복잡 형상 부품 50종 일괄 신뢰성 평가 시뮬레이션 부하 테스트** | 고급
+3시간 | 50종(손상 4건) 처리+화면 0.37초(목표 2초 이내), 확정 판정 경보 정확도 97.1~100%(목표 95% 이상) |
+| **M9. AAR 기반 실물 파괴 시험 결과와 3D 모델 예측치 간 오차 분석 및 보정** | 고급
+3시간 | 위험 사례 110건(금속 잔류응력 54, 얇은 벽 34), 위험 승인 비율 7.5% -> 2.6%, MAPE 11.2% -> 6.5% |
+| **M10. 3D 프린팅 야전 긴급 부품 제작 타당성 및 신뢰성 평가 도구 최종 완성** | 최고급
+3.5시간 | 재학습 정상 실행(도전자 MAPE 10.5%로 교체), 자체 점검 8/8 통과 |
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+**미션 1. 3D 프린팅 제작 대상 군수 부품 3D CAD 모델 및 금속/폴리머 소재 물성 데이터 정의**
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+| **난이도·시간** | 초급 · 1.5시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M1 코드를 실행해 데이터 딕셔너리(부품·CAD·소재·사용·결과)와 피처 수를 확인한다.
+2) 업무 프로세스 맵의 단계별 담당·입력·출력을 정리한다.
+3) 오류 주입 결과에서 각 오류가 어떤 규칙에 걸렸는지 표로 정리한다. |
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+| **확인할 결과** | 피처 26개(목표 20개 이상), 정상 샘플 20건 오류 0건
+주입 오류 5건(범위·단위·형식·누락·자료형) 모두 검출 |
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+| **도전 과제** | use 묶음에 '사용 습도(humidity_pct, 0~100)' 필드를 추가하고 120 같은 범위 밖 값을 넣어 검출되는지 확인한다. |
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+| **제출물** | 스키마·딕셔너리 코드, 도메인 분석서(프로세스 맵·예측 대상) |
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+**미션 2. CAD 파일 메쉬 정제, 슬라이싱 데이터 파싱 및 제작 규격 전처리 모듈 구현**
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+| **난이도·시간** | 초급~중급 · 2시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M2 코드를 실행해 정제 규칙별 처리 건수를 확인한다.
+2) R12(긴급 제작 예외 보존)가 일반 이상값과 어떻게 구분되는지 설명한다.
+3) 메쉬 정제 전후 삼각형 수와 부피, 슬라이싱 격리 라인 수를 정리한다. |
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+| **확인할 결과** | 정합성 검증 11/11 통과(통과율 100%), 규칙 12종
+중복 10건 제거, 긴급 제작 예외 11건 보존, 메쉬 부피 21.00 -> 24.00 cm3 |
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+| **도전 과제** | KNNImputer의 이웃 수를 5에서 2로 바꿔 보정값과 정제 후 평균 하중이 어떻게 달라지는지 확인한다. |
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+| **제출물** | 정제 모듈 코드, 정제 품질 보고서(규칙·건수·전후 통계) |
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+**미션 3. 기하학적 형상 기반 1차 3D 프린팅 제작 가능 여부 판별 Baseline 알고리즘 구현**
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+| **난이도·시간** | 중급 · 2.5시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M3 코드를 실행해 Baseline의 정확도·정밀도·재현율과 혼동행렬을 확인한다.
+2) 가능이라 했으나 실패한 원인과 불가라 했으나 성공한 부품 수를 비교한다.
+3) 상관분석과 파레토 A등급으로 핵심 발견점 3가지를 쓴다. |
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+| **확인할 결과** | Baseline 정확도 91.0%, 재현율 92.2%(실패 원인: 얇은 나사부 14건)
+유의 피처 6개, 파레토 A등급 8개 조합, EDA 차트 8종 |
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+| **도전 과제** | baseline 함수의 공통 벽두께 기준 1.0mm를 0.8mm로 낮춰 정확도와 위험한 오판(FP)이 어떻게 바뀌는지 확인한다. |
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+| **제출물** | EDA 코드, EDA 요약 리포트(차트·상관·파레토·핵심 발견점) |
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+**미션 4. 유한요소해석(FEA) 연계 야전 부품 인장강도·피로내구도 신뢰성 평가 머신러닝 고도화**
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+| **난이도·시간** | 중급 · 3시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M4 코드를 실행해 파생 피처 수와 시계열 교차검증 표를 확인한다.
+2) 기준모델과 GBM의 MAPE를 분할별로 비교한다.
+3) 피처 중요도와 차원 축소 후보를 보고, 삭제하면 안 되는 피처가 무엇인지 설명한다. |
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+| **확인할 결과** | 파생 피처 16개, 평균 인장강도 MAPE 5.9%(기준모델 10.7%, 목표 25% 이하)
+안전율 1.5 판별 정확도 97.8%, 위험 오판 2건 |
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+| **도전 과제** | TimeSeriesSplit(5)를 TimeSeriesSplit(3)으로 바꿔 분할별 MAPE의 변동이 어떻게 달라지는지 확인한다. |
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+| **제출물** | 피처 엔지니어링 코드, 교차검증 결과표, 피처 설계 근거 |
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+**미션 5. 긴급 야전 제작 부품의 군사 규격(MIL-STD) 부합성 신뢰도 점수 산출 엔진 개발**
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+| **난이도·시간** | 중급~고급 · 3.5시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M5 코드를 실행해 기준모델·GBM·RandomForest·앙상블의 MAE·RMSE·R2를 비교한다.
+2) 점수 구간별 실제 부합률이 단조 증가하는지 확인한다.
+3) 모델 간 차이가 큰 부품의 오차와 인증서 없는 핵심 부품의 점수를 확인한다. |
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+| **확인할 결과** | 기준모델 대비 MAE 75.2%, RMSE 72.0% 개선, R2 0.956
+점수 구간별 실제 부합률 0.00 -> 0.16 -> 0.91 -> 1.00(단조 증가) |
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+| **도전 과제** | raw_cols에 orient_deg를 추가해 기준모델의 R2가 얼마나 오르는지, 앙상블 개선율이 어떻게 변하는지 확인한다. |
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+| **제출물** | 점수 엔진 코드, 성능 비교표, 점수 구간별 부합률 표 |
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+**미션 6. 부품별 제작 소요 시간, 비용 및 신뢰성 평가 결과 가시화 대시보드 구현**
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+| **난이도·시간** | 중급~고급 · 3시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M6 코드를 실행해 상위 3개 인자 자동 산출률과 소요 시간을 확인한다.
+2) 대시보드 6개 구성요소가 각각 어떤 의사결정을 돕는지 정리한다.
+3) 자연어 설명 4건을 읽고 정비기술관이 취할 조치를 한 줄씩 적는다. |
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+| **확인할 결과** | 300종 상위 3개 인자 산출률 100%, 구성요소 6종
+설명 예: P282 점수 7.2점(평균 대비 -50.7점), 영향 요인: 응력/기준강도 비, 소재 인증서 |
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+| **도전 과제** | 배경 표본 수 Xh.sample(25)를 10으로 줄여 산출 시간과 상위 3개 인자 구성이 얼마나 달라지는지 확인한다. |
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+| **제출물** | XAI 코드, 대시보드 캡처, 자연어 설명 예시와 조치 제안 |
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+**미션 7. 야전 3D 프린팅 부품 실 장착 승인을 위한 정비기술관 HITL 검토 절차 설계**
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+| **난이도·시간** | 고급 · 3.5시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M7 코드를 실행해 구매 유지·HITL·전부 적용(비교용)의 총비용을 비교한다.
+2) 제안의 승인·반려·무응답 건수와 반려 사유를 확인한다.
+3) 승인 지연 민감도와 요청 급증 시나리오 결과를 정리한다. |
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+| **확인할 결과** | 구매 유지 대비 총비용 15.4% 절감(목표 15% 이상), 자동 승인 0건
+제안 96건 중 승인 72, 반려 15, 무응답 9, 결정 로깅률 100%, 감사 로그 변조 탐지 |
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+| **도전 과제** | officer 함수의 핵심 부품 점수 기준 80을 70으로 낮춰 승인 건수와 비용 절감률이 어떻게 바뀌는지 확인한다. |
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+| **제출물** | 시뮬레이터 코드, 승인 체계 설계서(기준·흐름·로그), 민감도 분석표 |
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+**미션 8. 복잡 형상 부품 50종 일괄 신뢰성 평가 시뮬레이션 부하 테스트**
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+| **난이도·시간** | 고급 · 3시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M8 코드를 실행해 상황별(50·100·200·500종, 손상, 모델 장애) 결과표를 확인한다.
+2) 경보·정상·보류 세 상태의 의미와 보류 비율을 설명한다.
+3) 모델 장애 시 간이 규칙으로 전환했을 때의 변화를 정리한다. |
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+| **확인할 결과** | 50종(손상 4건) 처리+화면 0.37초(목표 2초 이내), 확정 판정 경보 정확도 97.1~100%(목표 95% 이상)
+유실 0건, 보류 비율 9~24%, 모델 장애 시 정확도 81.0% |
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+| **도전 과제** | BAND를 5.0에서 3.0으로 줄여 보류 비율과 확정 판정 정확도가 어떻게 바뀌는지 확인한다. |
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+| **제출물** | 부하 테스트 코드, 결과표, 기능 축소 운용 기준 |
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+**미션 9. AAR 기반 실물 파괴 시험 결과와 3D 모델 예측치 간 오차 분석 및 보정**
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+| **난이도·시간** | 고급 · 3시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M9 코드를 실행해 위험 사례의 원인 분류표를 확인한다.
+2) 보정 계수와 임계 안전율, 이후 시험에서의 위험 승인 비율 변화를 확인한다.
+3) 3대 정량 효과 지표와 로드맵을 정리하고 가정이 들어간 항목을 표시한다. |
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+| **확인할 결과** | 위험 사례 110건(금속 잔류응력 54, 얇은 벽 34), 위험 승인 비율 7.5% -> 2.6%, MAPE 11.2% -> 6.5%
+재보정 기준: 비용 절감 29.3%, 공급 시간 52.5% 단축, 폐기 감소 201.5개/월(가정 30%) |
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+| **도전 과제** | SCRAP_CUT을 0.30에서 0.15로 바꿔 폐기 감소량이 어떻게 달라지는지 확인하고, 이 가정이 결론에 미치는 영향을 기록한다. |
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+| **제출물** | AAR 코드, 오차 원인 분석표, 재보정 결과, 효과 지표 요약 |
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+**미션 10. 3D 프린팅 야전 긴급 부품 제작 타당성 및 신뢰성 평가 도구 최종 완성**
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+| **난이도·시간** | 최고급 · 3.5시간 |
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+| **진행 순서** | 1) M10 코드를 실행해 재학습 결과(챔피언·도전자 MAPE, 교체 여부)를 확인한다.
+2) 자체 점검 통과 수와 운영 문서 작성률을 확인한다.
+3) 출력된 브리핑 요약으로 5분 분량 정비기술관 브리핑 자료를 만든다. |
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+| **확인할 결과** | 재학습 정상 실행(도전자 MAPE 10.5%로 교체), 자체 점검 8/8 통과
+운영 문서 7개 장 100%, 대체 제작 후보 86건 승인 대기, 공급 40.1일 -> 3.4일 |
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+| **도전 과제** | CONFIG의 retrain_tolerance를 0.02에서 0으로 바꾸고, 도전자가 근소하게 나쁠 때 교체되지 않는지 확인한다. |
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+| **제출물** | 통합 코드, 운영 지침서, 재학습 파이프라인 설명, 브리핑 자료 |
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+**4. 최종 점검표**
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+| **점검 항목** | **확인** |
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+| 미션 1~10 코드가 모두 오류 없이 실행되었다 | ( ) |
+| 각 미션의 확인할 결과를 기록했다 | ( ) |
+| 도전 과제 결과와 이유를 기록했다 | ( ) |
+| 브리핑 수치가 실행 결과와 일치한다 | ( ) |
+| 실제 부품·재고·소재 성적서를 사용하지 않았다 | ( ) |
+| 대체 제작 장착은 정비기술관 승인 사항으로 설계했다 | ( ) |