トラブル未然防止型の設備管理に関するプロセスシステム工学的研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360424
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 松山 久義 早稲田大学, 大学院・情報生産システム研究科, 教授 (80011039)
• 研究分担者: 武田 和宏 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (60274502) ; 柘植 義文 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (00179988) ; 立野 繁之 早稲田大学, 大学院・情報生産システム研究科, 助教授 (70243897) ; 山下 善之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60200698) ; 鈴木 和彦 岡山大学, 工学部, 教授 (50196797)
• キーワード: プロセス運転・設備管理 / プロセス情報処理 / プロセスシステム設計 / プロセス制御 / 異常検知 / 異常診断 / 劣化現象 / 安全管理

研究概要

【流動解析】配管系においける磨耗腐食速度を推定するために、流速およびfittingが管壁の剪断応力に及ぼす影響を解析するシステムを作成した。
【変動系の異常診断】診断対象プラントの正常時に蓄積された大量の運転データを利用してプラントの内部状態の正常値を予測する手法を,槽配管系とPVCバッチプロセスに適用した.槽配管系では,各槽の圧力値を十分な精度で予測できた.一方,PVCバッチプロセスでは,変数の種類によって予測精度が異なるものの,結果が得られた.
【劣化のモデル化】外面腐食データの収集、要因と減肉速度(減肉量)の関係の構造化、要因から減肉速度(減肉量)の検索、および推算を行うシステムをWeb上に試作し、その有効性について検証した。
【安全システム】プラントを構成する設備、あるいは、運転条件の変更による事故.災害を未然に防ぐために,変更に伴う危険性を抽出することを目的とした変更管理支援システムを開発した.このシステムは,HAZOP解析システムと危険性解析結果データベースから構成されている.
【微弱信号】劣化状態の指定手法に関連する状態変化の検出方法として、ブースティングやバギングに代表されるメタ学習手法を導入し、これまでの方法と組み合わせる方法を開発した。この方法をシミュレーションおよび実プラントのデータに適用したところ、推定精度を向上できることが検証された。
また、微弱な信号の変化を素早く発見する数理的な手法として、独立成分分析と平滑化主成分分析の2つを検討した。ノイズとほぼ同じ程度の変動を上手く抽出するにはノイズ処理としての平滑化が必須であるが、データそれ自身を平滑化したり、得られた結果を滑らかにするよりも、平滑化処理を内部に取り込んだ平滑化主成分分析が極めて優れた方法であることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] 武田和宏, 柘植義文, 立野繁之, 松山久義: "複合原因に対する符号付有向グラフを用いた異常診断法の診断精度の向上"日本設備管理学会誌. 15,2. 65-74 (2003)
• [文献書誌] 柘植義文, 武田和宏, 立野繁之, 松山久義: "管理幅を基にした流量計故障診断法の改良-2段階診断法への拡張-"日本設備管理学会誌. 15,2. 75-83 (2003)
• [文献書誌] 武田和宏: "異常診断技術の現状"化学工学. 67,10. 558-558 (2003)
• [文献書誌] 凌 元錦, 幸田武久, 鈴木和彦, 島田行恭: "一時故障と完全故障を考慮した安全監視システムの信頼性・安全性"計測自動制御学会論文集. 39,2. 192-198 (2003)
• [文献書誌] H.A.Gabbar, Kazuhiko Suzuki, Yukiyasu Shimada: "Plant object-orientated model formalization-case study : HDS plant design"Design Studies. 24,1. 101-108 (2003)
• [文献書誌] H.A.Gabbar, Hiroyuki Yamashita, Kazuhiko Suzuki, Yukiyasu Shimada: "Computer-aided RCM-based plant maintenance management system"Robotics and Computer Integrated Manufacturing. 19, March. 449-458 (2003)
• [文献書誌] H.A.Gabbar, Shintaro Shinohara, Yukiyasu Shimada, Kazuhiko Suzuki: "Experiment on distributed dynamic simulation for safety design of chemical plants"Simulation Modelling Practice and Theory. 11, Jan. 109-123 (2003)
• [文献書誌] Toru Matuo, Hideki Sasaoka, Yoshiyuki Yamashita: "Detection and Diagnosis of Oscillations in Process Plants"Lecture Notes in Artificial Intelligence. 2773. 1258-1264 (2003)
• [文献書誌] Yoichiro Kaneko, Yoshiyuki Yamashita, Kenii Hoshi: "Synthesis of Operating Procedures for Material and Energy Conversions in a Batch Plant"Lecture Notes in Artificial Intelligence. 2773. 1273-1280 (2003)
• [文献書誌] Yoshiyuki Yamashita: "Dimensionality reduction in computer-aided decision making"Computer-Aided Chemical Engineering. 15. 358-363 (2003)
• [文献書誌] Yoshiyuki Yamashita: "A Clustered Class Distribution Approach for Process Monitoring and Fault Detection"Chemical Engineering Communications. 191,2. 302-313 (2004)