Studies on manufacturing cost prediction based on deep learning have begun in recent years, but the cost prediction rationale cannot be explained because the models are still used as a black box. This study aims to propose a manufacturing cost prediction process for 3D computer-aided design (CAD) models using explainable artificial intelligence. The proposed process can visualize the machining features of the 3D CAD model that are influencing the increase in manufacturing costs. The proposed process consists of (1) data collection and pre-processing, (2) 3D deep learning architecture exploration, and (3) visualization to explain the prediction results. The proposed deep learning model shows high predictability of manufacturing cost for the computer numerical control (CNC) machined parts. In particular, using 3D gradient-weighted class activation mapping proves that the proposed model not only can detect the CNC machining features but also can differentiate the machining difficulty for the same feature. Using the proposed process, we can provide a design guidance to engineering designers in reducing manufacturing costs during the conceptual design phase. We can also provide real-time quotations and redesign proposals to online manufacturing platform customers.


翻译:根据深层学习对制造成本预测的研究近年来已经开始,但由于模型仍然被用作黑盒,因此无法解释成本预测的理由。本研究的目的是提出3D计算机辅助设计模型(CAD)的制造成本预测过程,使用可解释的人工智能;拟议的过程可以直观地显示3D计算机辅助设计模型(CAD)的机械化特征,影响制造成本增长的3D计算机辅助设计模型(CAD)的机械化特征。拟议的过程包括:(1)数据收集和预处理,(2)3D深层学习结构探索,(3)解释预测结果的视觉化。拟议的深层学习模型显示计算机数字控制(CNC)机组部件的制造成本的高度可预测性。特别是,使用3D梯度加权级激活图显示,拟议的模型不仅能够检测CNC机械化特征,而且还可以区分同一特征的机械化难度。利用拟议的过程,我们可以向工程设计师提供设计指导,在概念设计阶段降低制造成本。我们还可以向在线制造平台客户提供实时报价和重新设计建议。

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