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2023 年度 実施状況報告書

コピュラによる大規模システムにおける依存故障解析の精緻化と実用化

研究課題

研究課題/領域番号 19K04892
研究機関法政大学

研究代表者

木村 光宏  法政大学, 理工学部, 教授 (20263486)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
キーワード依存故障 / カオス的時系列解析 / コピュラ
研究実績の概要

昨年度に引き続いて,多変量時系列として観測された実データとして,Qiuらによる4連装ベアリングの実験装置から得られたもの(文献1,IMS Bearing Dataset;8変量×約4415万行からなる時系列データ)を題材とし,複数のベアリングが相互に作用して生じると考えられる,依存故障発生の予兆の推定方法について数理・統計的なモデルの検討を行った.特に今年度はコピュラによる依存性の抽出モデルのみならず,タケンスの埋め込み定理を背景としてもつ,カオス的時系列データの分析法(文献2)の適用について検討した.この手法は古典的な手法の一つとして知られているが,現在においてはあまり適用例を見ることがない手法とも言え,試す価値があるものと考えた.この手法には外生的に与えるべきパラメータ値の種類が複数あり,それらの値の選び方などにさらなる検討が必要である.しかしながら,「いつベアリングに異常が起こったのか」という本研究の基本的課題については,一定の役割を果たしうることが分かった.今後は依存故障,連鎖故障の予兆の推定について検討を進める.

(文献1) Qiu, H., Lee, J., Lin, J. and Yu, G.“Wavelet filter-based weak signature detection method and its application on rolling element bearing prognostics,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 289, 1066-1090 (2006).
(文献2) 大鋳 史男:“時系列データを判別するカオス的手法について,”日本応用数理学会論文誌, Vol.12, No.1, 67-78 (2002).

また,上記の他,コピュラに関する本研究に関連する研究成果として,非対称な二変量データに関するモデリングに関するものがあり,これについては共同研究者との成果発表を行った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コピュラによるデータ解析のほかに,カオス的時系列としての分析手法を,連鎖故障の予兆の推定について組み込もうとしてきた.一定の成果が得られたが,成果発表としてはこの件は2024年度中に行うこととなり,その点では少し進捗は遅いと言える.さらにこの他,古典的な異常検知手法である,マハラノビス・タグチメソッド(いわゆるMT法)についても適用の検討を始めた.今後の見込みとしてはこのような複数の予測手法を同時に適用する,多数決判定手法を開発することで,当初の目標を達成することができるのではないかと考えている.

今後の研究の推進方策

前項目でも言及したが,多変量時系列解析に対する,もうひとつの古典的手法であるMT法(マハラノビス・タグチメソッド)の適用を既に検討してきており,これを継続する.特に,MT法にはいくつかの計算上の工夫などについて従前から多くの研究者らによって提案されたものがある.本研究の中でそれらを試すことと,そもそもMT法の前提となっている,データが正規分布に従うものとされている点について,なんらかの合理的な手法を開発する必要があるとも考えている.
最終的には,コピュラ,カオス的時系列解析,MT法を組み合わせた多数決決定法について,2024年度を最終年度とした研究開発を進める所存である.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍を終え,今年度は海外での研究集会に参加するための旅費を支出することができたが,次年度使用額がわずかだが生じている.2024年度においては,主に国内での成果発表旅費などとして,有効に活用する所存である.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] A note on statistical detection method for cascading failures in roller bearings using gaussian copula2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Kimura, Shuhei Ota
    • 学会等名
      The 23rd Asia Pacific Industrial Engineering & Management Systems Conference (APIEMS 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of multivariate distributions for dependence modeling in reliability analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Ota, Mitsuhiro Kimura
    • 学会等名
      The 23rd Asia Pacific Industrial Engineering & Management Systems Conference (APIEMS 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] 非対称な二変量データの統計的モデリングに関する一考察2023

    • 著者名/発表者名
      太田修平,木村光宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信頼性研究会(R)

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公開日: 2024-12-25  

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