統合的設備管理支援のためのシステム工学的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450314
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松山 久義 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80011039)
• 研究分担者: 大野 弘 神戸大学, 工学部, 助教授 (60031142) ; 鈴木 和彦 岡山大学, 工学部, 教授 (50196797) ; 柘植 義文 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (00179988) ; 山下 善之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60200698) ; 橋本 芳宏 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (90180843)
• キーワード: 設備管理 / ストレス検知 / 劣化診断 / 安全性解析 / 異常診断 / 予防保全 / 異常検知 / 最適化

研究概要

(a)2つの多変量CUSUM法(Crosier法とHealy法)が、真に多変量なデータに対してどの程度有効かを試すために、2401点の波長点で測定された近赤外吸収スペクトルデータを取り上げた。これは血糖値を無侵襲的測定する目的で、418人の左の人差指に近赤外光りをあて吸光度を測定したデータで、2401次元のベクトルとなる。これにCUSUM法を適用して、異常データの発生を検出し、当初の目的が達せられた
(b)劣化状態の推定手法に関連する状態変化の検出手法として、初年度に開発したクラスの出現頻度に基づく管理指標に対して、平成14年度は、その管理限界として正常領域における指標の標準偏差を基準とする方法を検討した。また、装置故障時の対策支援技術として2年度目に提案した操作手順生成アルゴリズムについて、プログラムを実装し、例題によってその有効性を検証した。
(c)状態監視に対して高次統計量によるパフォーマンスモニタリングを応用する可能性について検討を行った。対象システムの出力の高次統計量によりシステムの非線形性を検出できる理由を明らかにし、対称性を維持する非線形性は区別できないことを示した。さらに、液面制御系に関して高次統計量により非線形性を検出できることを示した。
(d)複合原因(複数の独立した異常原因)による異常状態を診断する符号付有向グラフを用いた異常診断法が提案されているが,真の異常原因以外の候補を多く出力する可能性がある。そこで,状態変数間の因果関係の遅れを利用して,異常原因の候補を確度の高い順に出力することのできるよに改良した。さらに,動的シミュレータを用いた数値実験により改良した手法の有効性を示した。
(e)設備の信頼性の定量的表現として余寿命と余裕を定義し,設備の機能を支える部品の余寿命と余裕から設備の余寿命と余裕を計算する演算法を開発した。これにより,余寿命を基にした予防保全,余裕を基にした予防保全における最適保全政策を探索する道筋を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Kenji Hoshi: "Automatic Generation of Oparating Procedures for Batch Production Plants by Using Graph Representation"Journal of Chemical Engineering of Japan. 35・4. 377-383 (2002)
• [文献書誌] 森本 潤: "CSTRの温度制御のための簡単な非線形最適レギュレータ"化学工学論文集. 28・4. 391-395 (2002)
• [文献書誌] Yoshiyuki Yamashita: "Fault Detection based on Frequent Clusters"Proceedings of KES '2002, Crema, Italy, September. 833-837 (2002)
• [文献書誌] Naoto Takeda: "Decomposition of time series by non-Gaussian state space model and its application to fault detection"PSE Asia 2002, Taipei, December. 593-598 (2002)
• [文献書誌] 星 憲司: "部分グラフ同型探索によるバッチプロセスの操作手順生成法"化学工学論文集. 29・1. 107-111 (2003)
• [文献書誌] M.Kano: "Comparison of multivariate statistical process monitoring methods with applications to the Eastman challenge problem"Computers and Chemical Engineering. 26・2. 161-174 (2002)
• [文献書誌] M.Kano: "Statistical process monitoring based on dissimilarity of process data"AIChE Journal. 48・6. 1231-1240 (2002)
• [文献書誌] 加納 学: "外部分析と独立成分分析を用いた統計的プロセス運転監視"計測自動制御学会論文集. 38・11. 958-965 (2002)
• [文献書誌] Takeshi Haniaguchi: "Selection of Operating Modes in Abnormal Plant Situations"Journal of Chemical Engineering of Japan. 35・12. 1282-1289 (2002)
• [文献書誌] A.Gabbar: "Computer-Aided Plant Enterprise Safety Management System (CAPE-SAFE)-Design Framework"Systems Engineering. 5・2. 109-122 (2002)
• [文献書誌] A Gabber: "Computer-aided plant enterprise modeling environment (CAPE-ModE)-design initiaives"Computers in Industries. 47・1. 25-37 (2002)
• [文献書誌] Yoshiki Yamashita: "A Clustered Class Distribution Approach for Process Monitoring and Fault Detection"Chemical Engineering Communications. (accepted). (2003)
• [文献書誌] H.Kano: "Monitoring of independent components for fault detection"AIChE Journal. (accepted). (2003)