変動要因による非定常劣化モデルに基づく最適保全方策に関する研究

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25750121
• 研究種目: 若手研究(B)
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 金 路 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (00436734)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 状態監視保全 / 最適保全方策 / 非定常マルコフ決定過程 / Control Limit Policy

研究概要

状態監視計画保全における最適保全方策の問題について、これまでの研究の多くは、対象システムの劣化を含む状態変化に定常性を仮定してきた。しかし現実には、対象システムの状態変化は、とりまく環境や操業条件の違いなど、様々な要因の影響を受ける可能性がある。本研究はシステムを取り巻く状態や使用・環境条件などの要因を監視し、保全行動とその実施時期を最適に定め、状態監視保全の方策を確立し、システムの故障やシステムによる事故を未然に防止することが本研究の最終目標である。そのために、劣化メカニズムが様々な要因の影響を受ける非定常なシステムを対象とした第III世代の状態監視モデルを構築し、その下で最適保全方策の構造的な性質に関する検討及びその実用性の検証を本研究の目的とする。平成25年度は、取り巻く環境の変化がシステムの劣化に影響を及ぼす場合の最適保全方策の問題を、非定常マルコフ過程でモデル化した。さらにシステムの真の状態が部分的にしか観測できないと仮定した場合について、最適保全方策が環境状態とシステム状態の両方に対するControl Limit Policyに限られるための十分条件を示した。Control Limit Policyとはモニターの観測値、使用・環境条件、保全履歴等の全ての情報を集約された情報群に関し、保全行動の切り替え点が高々数回のみの保全方策であり、最適化の際に考え得る莫大な方策数を有限の方策数に限定できる。本研究の成果により、異なる使用・環境条件等に合わせて、適切な保全行動を瞬時に下すことができるようになり、より効果的な状態監視保全が期待できる。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

最適保全方策の理論的な検討は当初の計画通り、順調に発展している。
具体的には、取り巻く環境の変化がシステムの劣化に影響を及ぼす場合の最適保全方策の問題を、非定常な部分的な観測可能なマルコフ過程（Partially Observable Markov Decision Process: POMDP）でモデル化し、最適保全方策が環境状態とシステム状態の両方に対するControl Limit Policyに限られるための十分条件を示した。これらの研究成果を国内外の学会にて発表した。またこの成果を論文としてまとめ、学術雑誌に掲載したことにより、社会に発信できた。

今後の研究の推進方策

Ｈ２５年度の研究では、システムの取替が行われると環境もリセットされる「制御可能な環境(Controllable Environment)」を仮定した。対象システムの状態の劣化はしばしば、天候等の制御不可能な環境により影響されることもある。例えばシステムの制御などに用いる電子機器の劣化は、高温多湿な環境では加速されるなど、温度や湿度の季節ごとの変化により劣化の進行が異なる。また地震や津波、台風等の災害のように、システムの外部からの影響がランダムに発生する場合も考えられる。Ｈ２６年度は引き続き、システムの劣化へ影響を与える様々な条件の影響を考慮するような非定常マルコフ決定過程に基づく状態監視保全モデルの構築と、その下での最適保全方策の検討を進めて行く。

次年度の研究費の使用計画

翌年度、海外出張複数計画したため、予算を有効活用するため、繰り越しした。
2014年度発表予定の国際会議：1)The 8th International Conference on Modelling in Industrial Maintenance and Reliability (MIMAR 2014), 10-12 July 2014, St Catherine's College, Oxford.　2)The 6th Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling (APARM 2014), 21-23 August 2014, Sapporo, Japan.　3)The International Conference on Reliability, Maintainability and Safety (ICRMS), 6-8 August 2014, Guangzhou, China.　4)International Conference on Quality 2014 (ICQ 2014), 19-22 October 2014, Tokyo, Japan.
上記の発表予定の国際会議への参加費ならびに旅費に充てる、

研究成果

• [雑誌論文] Optimal Maintenance Policy for Partially Observable Markovian Deteriorating System Subject to A Restorable Varying Environment (2013)
  • 著者名/発表者名: Jin, L., Miyawaki, K. and Suzuki, K.
  • 雑誌名: Journal of Reliability Engineering Association of Japan 巻: 35 ページ: 177-187
  • 査読あり
• [学会発表] Control Limit Policy for Non-stationary Deteriorating Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Bayarsaikhan, U. and Jin, L.
  • 学会等名: 情報システム学研究科シンポジウム 第18回「信頼性とシステム安全学」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20140227-20140227
• [学会発表] Optimal Decision Policy for Markovian Aging Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Bayarsaikhan, U. and Jin, L.
  • 学会等名: 日本信頼性学会第26回秋季信頼性シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20131105-20131105
• [学会発表] Optimal of Monotone Procedure for Monitored Systems Working Under Variable Operations (2013)
  • 著者名/発表者名: Jin, L. and Suzuki, K.
  • 学会等名: The 8th International Conference on Mathematical Methods in Reliability: Theory, Methods and Applications
  • 発表場所: Cape town
  • 年月日: 20130702-20130704
  • 招待講演
• [図書] 新版信頼性ハンドブック (2014)
  • 著者名/発表者名: 金路
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 日科技連出版社