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NEC発見チャンネル! MiTA TV

原子力発電所などの大規模設備の故障を未然に防ぐ! 膨大なセンサデータを解析して「いつもと違う」を見つける分析技術「SIAT」

2013年7月17日

みなさんは、橋やビルなどの建造物や、工場や発電所などの大規模設備の管理がどのように行われているか知っていますか? わたしもニュースなんかで、保守員の方が部品を一つひとつ叩いて点検している映像を見ますが、ものすごく手間も時間もかかりそうですよね。対応が間に合わず、別の箇所が先に壊れてしまうこともありそうで不安です。

そんなことを調べているうちに、また発見してしまいました! 実はNECは、センサの観測データを解析してプラントなどの大規模設備や建造物を監視する、ユニークな技術を開発していたんです。それが「SIAT(System Invariant Analysis Technology=システムインバリアント分析技術)」というもの。聞くに、膨大なデータを解析することで、異常を検知して、故障の場所や故障しそうなところまで見つけることができるとか…! なんだかすごそうじゃないですか?

そこで今回は、この「SIAT」の研究開発者である北米研究所の吉平さんと、日本側研究担当者である朝倉さんにお話をお聞きしてきました!

お話を聞いた相手:吉平 健治(よしひら・けんじ)さん
「SIAT(システムインバリアント分析技術)」の研究・開発者の一人。アメリカプリンストンにある「北米研究所(NEC Laboratories America)」にて、大規模複雑システムやビッグデータ分析技術を研究。

お話を聞いた相手:浅倉 敬喜(あさくら・たかよし)さん
「SIAT(システムインバリアント分析技術)」の日本側研究担当者。入社以来コンテンツ保護や配信などの研究開発を担当。2012年から、「北米研究所(NEC Laboratories America)」のビッグデータ分析技術の事業化に取り組んでいる。

  • 三田吉平さん、朝倉さん、本日はよろしくお願いします。さっそくですが、「SIAT」とはどういったものでしょう?
  • 吉平「SIAT」の話をする前に、ちょっと開発の背景についてお話させてもらいますね。順を追って説明した方が分かりやすいと思うので。
  • 三田ぜひお願いします。
  • 吉平ご存じのように世の中には工場、発電所などの24時間稼働する大規模なシステム(※)がたくさんあります。ところが、そういったものを作ったら必ずやなくてはいけないことがあります。それは「壊れないように監視しなくてはいけない」ということです。壊れると甚大な被害が出ますから、これはどうしても必要です。一番手っ取り早いのが「人が見る」ということですが、一人の人間が24時間見るわけにはいかないし、人の目で見えないものあります。

    (※当コンテンツ内では、大規模施設や建造物などについても「システム」という表記を使用しています)
  • 三田どうするんでしょう?
  • 吉平異常を検知するために、主に「センサ」を使うんです。揺れを感知したり、圧力や温度を調べるものなど様々なものがあるんですが、そのセンサからの観測データを見て監視します。通常のやり方では、データの値がこれ以上上がったり下がったりすると異常があると判断する「しきい値」など、センサ毎に異常判断のルールを決めてあげます。そして、ルールをよく考えたうえで、それらを組み合わせてシステム全体の異常状態を判断します。
  • 三田そうしないと、故障かどうか判断できませんものね。
  • 吉平ところがですね。今はシステムの規模が大きくなり、センサの数も、何千、何万個と膨大な数になっているんです。またシステムが複雑になると監視ポイントやルールが入り組んできます。そうすると、専門家ですら、センサの「しきい値」、つまりルールを設定するのが難しくなるんですね。つまり、今や施設を監視する以前に、「正常な状態はこうである」と定義すること自体が難しくなっているわけです。
  • 三田正常な状態が分からないと、故障かどうか判断ができないじゃないですか。
  • 吉平困りますよね。そこで、こういった問題を解決するために開発されたのが「SIAT」というわけです。
  • 三田なんとなく開発の背景が分かったような気がします。
  • 吉平それでSIATですが、まずシステムが「正常に稼働している状態」のモデルを作ることからはじめます。モデルとはシステムを抽象化して表現する手段と、ここでは考えていいと思います。このモデルがあれば、現状と比べることで、異常かどうか判断できますよね。
  • 三田そのモデルを作るためには、どうしたらいいんでしょう。大変な専門知識が必要になるのでしょうか?
  • 吉平いえ、必要なのは、工場や発電所などにあるセンサの計測データだけです。
  • 三田そうなんですか! でも、工場や発電所にはものすごくたくさんのセンサが設置されているのですよね。そんなたくさんのデータでどのようにモデルを作るんでしょう?
  • 吉平大量のセンサの観測データをSIATに投入して、網羅的に自動解析することで、システムのモデルを作るんです。例えば、たくさんのデータから、データの値が同じように上下する2点のセンサを探し出します。
  • 三田同じように上下する2点のセンサですか?
  • 吉平実はシステムが正常に稼働しているときは、システム内の機器の多くは連動しているので、データの値が同じように上下するセンサがけっこうあります。SIATは、こういった同じようなふるまいをする2点のセンサを見つけて、その組み合わせを平常時のシステムの「不変(invariant=インバリアント)関係」とみなして、関係式でコンピュータに覚えこませるんです。

同じように上下する2点のセンサの関係を不変(インバリアント)関係とみなす。

  • 三田センサ同士の関係性を見ていくわけですね。

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