2015 Fiscal Year Research-status Report
情報理論により確率特性の不確実性を考慮したインフラ維持管理計画のためのリスク評価
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26630237
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
本田 利器 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (60301248)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | インフラ維持管理 / リスク定量化 / 管理者行動 / 動学的整合性 / 繰り返しリスク指標 / 情報量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インフラの維持管理計画の策定は，期待LCC最小化等の長期的な効率性の観点からの最適化問題として扱われることが多い．一方，インフラの場合，劣化損傷に伴う事故を防ぐことの重要性が指摘されている．その観点では平均的な状態よりも，発生頻度は低いが影響が大きい事象の発生確率を抑えることが求められる．
本研究では，将来のインフラの状態値の確率分布の確率的性質が変化することに着目した上で，インフラの価値や維持管理コストのばらつきを評価する手法を検討している．これまでに，不確実性を有する点検などの結果に基づいて補修優先順位付けなどの管理者行動や管理戦略の変更はリスクテイルを厚くする可能性があることを指摘した．更に，その変化を捉えるためには，リスクを情報量の考え方を用いた評価であるEntropic Value at Riskで定量化することが有効であることを示した．
しかし，その後，これらの評価指標を，維持管理という逐次的な意思決定を行う過程に適用すると問題が生じることも明らかとなった．これは各時点の状況に応じて実施されるという動学的な性質に起因する．構造物群の劣化過程は，不確実性を有する確率過程であり，その時点での状況に応じた意思決定が実施される．このような動学性を有する問題に対して，最終時点での状態に基づくリスク評価値を用いると，各時点での意思決定を適切に考慮できない．これは時間的不整合と呼ばれる．
この問題に対処するため，繰り返しリスク指標の考え方を参考に，維持管理の意思決定に適用可能な評価手法について検討した．今年度は，繰り返しリスク指標を用いることで，時間的不整合が生じないリスク評価が可能であることを示し，数値解析で検証した．ただし，この指標の評価には，膨大な計算量が必要となる．そこで，テイル部を効率良く評価するための数値解析アルゴリズムの必要性を指摘し，基礎的な検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
リスクのテイル部の定量化を評価する指標として，Value at Risk (VaR)に対して，より精度の高い評価指標として，Conditional Value at Risk (CVaR) や Entropic Value at Riskの適用性を検討した．しかし，これらのリスク指標には，動学的な問題への適用した場合に適切な評価を与えない場合があることが明らかとなった．これに対して，繰り返しリスク指標といわれる手法を導入することで理論的には解決されることを示した．しかし，提案した指標は，その評価のための計算量が膨大になるという課題があるため，その評価手法について検討する必要がある．このように当初想定していなかった課題が明らかになり，それに対応することができたという段階である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究推進の方策については，とりまとめの方向性のひとつめとしては，初年度に検討し，その有用性を確認したEntropic Value at Riskの動学的問題への適用性の検証が挙げられる．昨年度は比較的計算時間の少ないCVaRを用いた検討を行い，動学的な性質への適用性を明らかにしたため，EVaRでの適用性についての議論が必要である．
二点目として，維持管理行動の違いや時間的変化などの不確実性に対して，提案している指標がどれだけ有効であるのかを明確にすべきである．これは主に，パラメトリックスタディの手法により，感度分析等を行うものである．
三点目としては数値計算手法の高速化が挙げられる．機能の研究でも用いられているマルコフ連鎖の手法を活用した手法を提案する．その手法の計算精度等の性能を調べることが重要である．
最終年度であるため，以上の検討などを踏まえ，実用性のある手法として確立することをめざす．
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| Causes of Carryover |
本研究で明らかとなった課題の解決に時間がかかり，その解決に必要な計算環境の評価が遅れ，その購入ができなかった．また，そのため，国際会議等での発表が予定通りにはできなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は，計算環境を整備するとともに，それらの成果を国際会議等へ投稿する予定である．そのため，最終年度予算として当初想定された額よりも大きい額が必要になるため，適切に使用される予定である．
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