計測自動学会東北支部宗177回研究集会（1998．10．30）
資料番号177−18
モバイルエージェントによるプラント情報の知的統合

IntelligentinformationmanagementOfprocessplantuslngmObileagents
O柴川勝之，CaturDiantono．高橋信．北村正晴
OShibakawaKatsuyuki．CatuTDiantono．
TakahashiMak（】tO．KitamuTaMasaharu

東北大学大学院 工学研究科 量子エネルギー工学専攻

Tohoku University
キーワード：モバイルエージェントネットワーク分散システム，プラント情報統合

遅描完：〒9即竜579 仙台市青葉区荒巻字音葉01
電話：022−217イ907

連柵者氏名：柴川勝之

1．背景
大規模プラントの安全かつ効率的な運用を芙現する

l．情報の過度の集中ためには，運転・監視・診断等の問題だけでなく，

ヱ．中央システムの不具合時の影響の大きさ

保守・保全に関する問題が重要であることは言うま

3．ネットワーク上のトラフイツタの増大でもない．ここで重要な点は，この保守t保全の活4．情報処理の柔軟性

動が運転・監視診断と独立Lているわけではなく，寄掛こ関連しているという点である．例えば，機器Lかし，単に情報を分散させただけでは，4．の情に関Lて何らかの異常の可能性が発見された場合，報処理の柔軟性は生まれてこない．分散Lた情報を効率よくかつ柔軟に処理するためには，ある程度これまでの保守の履歴を参照することは良く行われ機器に関しては重点的な監視を行うということもしばの自律性を有するエージェントを利用し，人間とのインタラクションを考慮Lたシステムとする必要がある．

しば行われることである．ここでこの運転・監視・診

今後技術の発展に伴い数多くの診断手法が導入さ

断と保守・保全の活動を人間・機械協調系の活動として捉えた場合，この活動全体を動的な状況認識れることが予想されるが，それに伴う警報の発信数の増大は，一般的に情報過多の状態にある場合が（DynamicEnvironmen［a）SupeTVkon）過程として位多い運転員にとっては好ましVl状況ではない．運置づけることが可能であると考えられる．［1］本研究ゲ

転員にとっては，通骨は背後で監視を行い「黙ってル…プでは、このような大規模システムにおける動いる」が，本当に危険な状況になったときだけ確実的状況認識を支援するための知的な情報統合システに知らせてくれるような情報システムが望ましいことはムに関する研究を行っている．【2，3】現在運転中の言うまでもない．そのためには，ある程度自律的なプラントにおいては，運転・制御のためのセンサー判断を行いながら監視啓断を運転員が意識しなVl

だけでも数千のオーダーの数が実装されており，そ背後で行うSil￠ntAgentsが必要であると考えられの情報量は膨大なものとなっている．情報量の単なる．

ることであり，また保守に関連して問題がありそうなる量的な多さに関しては，近年の記憶デバイスの劇的な進歩を背景とLて重大な問題にはならないと考え本報では，近年ネットワーク技術の急速な発展を背られるが，情報の効率的な利用という観点から考え景とLて生まれてきたモバイルエージェントの概念

ると，現在のような中央集権的な枠組みが必ずしもを，プラントにおける情報の知的統合のために応用適切なものではないとVlうことが近年指摘されていする可能性に関して検討Lた結果と，構築中のプロる．全ての情報を中央の大型計算機で一括して管トタイプシステムについて述べる．

理する中央集権的なシステムでは，以下のような問題点があるものと考えられる．

王手法

2．1プラント情報紙合の方針
本研究で開発するプラント情報の統合管理システム

は，以下のような基本的方針に従いそのフレームワークの検討を行っている．
1）運転・監視・診断活動と，保守・保全活動で用いられる情報の相互利用を前提にLた情報管理を行う．

2）情報と処理の分散化を行い．より効率的な情報管理を実現するためにモバイルエトジュントを利用する．

囲2データベース検索オブジェクトシステムの全体構成について説明する（固1）．
本システムは，ネットワークにより相互接続された複数の計算機により構成されるが，それぞれの計算機は互いに対等な関係にあり，システムの中心に大型計算機を利用する構成はとらない．それぞれの計算機は，物理的には監視対象となる樺器・システムの近傍に設置され，計測のためのセンサーが接続されてし1ると仮定する．それぞれの計算機で実現可能な機能は，移動可能なエージェントにより親走され，あらかじめ構能が限定されているわけではない．このように，機能単位であるエージェントによって．それぞれの計算機上での処理が芙現されることにより，予め想定していないよう剥未配に対Lても対応が可能となり，より広範囲な状況を扱うことが可能となる．エージェントが実現する機能に関しては後述するが，運転員との間のインタラクションを実現するのもエージェントの一つの機能である．

ユーザからの指示を受け取ったデータベース検索オ

ブジュクトは，指定されたデータベースについて検索を行い結果をユーザに返す．例え検索結果がエラーであってもユーザに対してエラーを返すだけである．次に，データベース検索モバイルエージェントの動作例を図ヨに示す．
ユーザからの指示を受け取ったデータベース検索モ

バイルエージェントは，指定されたデータベースについて検索を行い結果をユーザに返す．検索結果がエラーであれば，エージェントは自ら判断してユーザからの要求を実現可能な他の適当なデータベースを探す．そのデ」夕べースが別の計算磯上にあるなら自らを移動させデータベースへの検索を行う．結果を取得したらユーザのいる計算機に戻り結果を返す，という動作を行う．
この例のように，ユーザの直接の指示が無い場合でも，ある程度の知的な判断に基づきタスクを達成

2．2モバイルエージェント
モバイルエージェントとは，機首巨単位のモジュールとしてのオブジェクトに自律性と移動性を持たせたものである．データペリス検索を例に自律性と移動性の説明を行う．データベースを検索するオブジェ
クトの動作例を囲2に示す．

園3データベース検索モバイルエージェント
囲1システム全体構成

できる能力をエージェントの自律性と考える．また，ネットワーク内を機能単位として移動Lて，他の計算櫻上でタスクを実行できる能力を移動性と呼ぷ．
更に，エージェントと呼ばれる機能単位には協調性を持つことが要求される．協調性とは，単一のエージェントで実行不可能なタスクを複数エージェント間の協力を通じて実現可能にする能力を意味する・エージェントを用いたシステムでは．協調可能な単機能エージェントを組み合わせて複雑な機能を寛現するため，システムの構成を動的に柔軟に変更可能に出来る．

2．3．2統合データベースの利用
監視エージェントがなんらかの予兆を発見した場合，予兆履歴に，日吼 どのような予兆であるかが記録される・保守作業ではこの履歴を横器のあるその場で確認L，作業を行う．また．保守中に機器の老朽化が予定より進んでいることが確認されたら，注意履歴に日時，どのような症状であるかをその場で記録する．監視作業ではエージェントがこの注意を評価してより篭点的に監視を行う．このようにエージェントが履歴の評価を行うことで†人間の負担は増やさずにプラント情報を有効に利用出来るよう2．3分散データベースになると考えられる．

本節では，プラント情報を蓄積するデータベースについて述べる．前述のように，本研究で構築している情報システムにおいては，情報は中央の大境3システムの実装

模データベースで中央集権的に管理されるのではな

本章では開発を行っているモバイルエージェントにく，分散した計算機上に蓄積されると仮定Lている．

よるプラント情報の統合管理システムのプロトタイプシ

このような分散型のデータベースを分散データベー

ステムについて述べる．

スと呼ぷ．ここでは，プラント状態監視のために開発

3．1システム構成している分散データベースの枠組みについて述べ本システムはWindows95及びNT上で開発を行い，る．

3自の計算機をネットワークで接続して実装を行って2．3．1データベースの内容

いる．アブノケーションの主な開発言語とLてはJava

本研究グループでは，状態監視保全のための症を用い．計測の制御のためにCによるネイティブメ候データベースの開発を行っている［札このデータソッドの作成を行った．モバイルエージェントを実現

ベースは．プラントにおいて計測される多数の信号するためには，口本アイ・ピー・ユム東京某社研を生データの形で記録するデータのデータベースであり，運転員が希望する任意時点のデータ検索と鮭時照合，データの特性量への縮約，感度可変の究所で開発されたAgl亡t昌フレームワークを利用している．Aglets7レームワークはJavaペースのフレームワークで，移動性，エージェント間メッセージ（阿変イヒ検出などの機能を実現Lている．特徴は，時乳 非同期，1対1，1対多）というモバイルエー系列データの直凄格納により，後日の詳細な解析ジェントの基本的機能を提供する．Agl￠岱DKとしてを可能にする点である．プロトタイプシステムにおいJaYaで記述されたエージェント実行環境が提供されてて格納されるデータは以下のとおりである．
1帰号の種類と各種類毎のサンプ甘ング時間，デー
タ数，データ2）計測・記憶の周期

いる．エージェントをすべてJaYaで記述可能なため，エージェントのためだけの言語申習得は不要であるという利点がある．さらにJavaとAppletの基本的なAPI構造に近いデザインになっているため，

ヨ）縮軌 変換の値（平均，分軋 APSDな均エージェント作成が容易である．J且Vaの実行環境に

4）機器のシステムにj引ナるユニークな識別子けべてはSunのJDKV剖柑io爪Ll．后を用いている．データの機器について識別子を与える）
5）機器独自の情報（取り付けられているセンサな均句機器の履歴（予兆履凰 異常履歴，修復履既往意履歴）

7〕機器の一般的な情報（定軌規格な均即機器の相対的な配置情報

ベースにはJDl〕C−OD衰亡ブリッジからODBC経由でMSAccessを利用している．JDBCはJavaからSQLデータベースを利用するためのLくみで，クラスライブラリとドライバの形で提供される．oDBCほOpen
DatabaseConnectivityの略で，Windows上でのSQLデータベースヘの統十的なプロトコルである．

このデータベースを運転†監視■診断情報と保守・図4にソフトウェア構成を示Lた．

保全情報の統合データペースと呼ぶ．

本研究では大規模なプラントの情報管理を想定してを主に担当するという役割分担となっている．しかLながら，この役割分担は固定されたものではなく，モバイルエージェントの移動により状況に応じて果敢に変更することが可能であることは言うまでもない．
3．2エージェント
システムを構成するエージェントについてその機能を説明する．以下の文中でメッセージをブロードキャストすると書かれている場合には，メッセージをいるが，手法とLての基本的な妥当性を検証するために，現段階では比較的小規模な対象を用いることとした．対象システムは図5に示すような水の循環ループである．
ループには異常を模擬するためのパルプを取り付けてあり，ポンプ吸い込み負荷上昇，ポンプ吐き出L負荷上昇，配管漏洩を模擬することが出来る．本
テストループではシステムの異常としては，徐々に進行し即座にシステムの停止を招かないようなゆるやかに進展する異常を過程Lている．システムの監視のために2つの非接触式のレーザー変位センサ（KEY】三NC一三 LE−030）と1つの水位センサ（KETENCEUD−300）を取り付け，配管の振動とタンク水位を測定している．
図6にセンサの配置とシステムの構成を示す．3台の計算機のうち2台は計測とデータベースの保持を主に担当し，もう一台はユーザとのインタラクション

希望Lているエージェントにのみブロードキャストすることを意味する．
1）定期測定エージェント

指定のセンサが接続された計算機に移動した上で，時間間隔，サンザ」ング周波数，サンプリング数などの測定パラメータを適当に設定L時系列データを取得する．その際には機器履歴を参照する．メッ
セージを送ることで測定パラメータを変更可能である．測定終了後，測定データをデータベースに格納し，測定終了のメッセージをブロードキャストする．
2）異常診断エージェント

測定データを受け取り異常診断を行う．異常診断
エージェントは複数起動可能であり，異常診断の手法もその対応もエージェントにより異なる．異常音断
エージェントの例とLてSi血1血中照合エージェントについてその動作を説明する．Sim止a止【y照合とは時系列データの複数の特徴量について他のデータとの類似度を評価する手法である．類似度の評価関数と得られた複数の類似度の評価関数はデータにより適切に設定されなければならない．測定終了メッセージを受け取ると，データベースへのアクセスを行い測定データを取得する．多属性のSi血知和腰骨を行い過去のデータとの類似性を調べる．通常データとの類似性を調べた後，異常データの場合には異常発生のメッセージをブロードキャストする．
異常発生のメッセージの評価はそれぞれの異常診断エージェントに任されている．Simila巾照合エーー

ジュントは処理を競市し，保存されている異常デー
固5監視対象ループタとのS血il血中をとり異常町種類を特定する．異常が特定できた場合には，異常特記のメッセージをブロードキャストする．異常履歴にその時割と異常の種類を記録する．異常が特定出来なかった場合には，異常時走不能のメッセージをブロードキャストする．

司異常通知エージェント
異常診断エージェントとは独立して動作し，異常発同占センサと監視システムの構成

生，異常特定，異常特定不能のメッセージを受けも異常が特定出来なかった場合には運転員に対Lて取り，運転員に通知すべき異常であればユーザイ異骨特定不能が通知される．

ンタフェースエージェントに対して異常通知メッセー

ジを送る．通知するか否かの間借を変更すること

3．3データベース

で，危機レベルの低い警告を抑制したり，逆にすべての警告を通知させたりすることが可能になる．異システムには以下のデータベースがある．プラント常と診断されてユーザに通知されなかった場合が予兆であり，予兆データベースに保存を行う．

句詳細診断エージェント
詳細診断エージェントは異常診断エージェントで異情報データベースとして，韓器一覧博器の識別
子，その機器の種類，オプション），機器の一般的性質（横器による），予兆（日付，その内苓，対処したか，改善されたか），異常（予兆と同様），修復（日付，内容）．注意（日付．内容）の各データが管理常時走できなかった場合の処理を行う．異常診断される．監視システム情報データベースとLて，ネッエージェントは比較的計算量が少なく，短時間で異トワ山ク情報マシン名，肝アドレス，オプション），起常を診断する手法を用いる．すべての異常診断

動情報（エージェント名，初期値）がある．時系列

エージェントが異常特定不能である場合には詳細診データベースとして通常デ」夕（信号種類，サン列断エージェントはより多くの計算量とデータを扱う手

ング周期，デ】タ数，データ，縮約の悟），異常法により診断を行う．計算機資源と診断に必要な信号（通骨信号と同じデータと異常種類），データ収データ量を評価し．どの計算機で診断を行うべきか集の履歴（計測周期，記憶周期の変化）がある．

を評価する．そして自らとデータを移動し診断を行う．cpリバワーの少ない計算機では，詳細診断エージェントの実行を最初から想定Lていない場合もあり．その場合には他の計算機にある詳棚診断エージェントを探L出L依頼することで診断特定不能に対処することとしている．

司ユーザインタフェースエージェント
インタフェースエージェントを通じて運転員はシステムを利用する．システムのブート，シャットダウン，システムチェック，エージェントの動作のモニタ，警告の表示，システムデータペースの検索などが行える．ユーザインタフェースエージェントはユーザの指示の具体的な処理を行うエージェンtを起動する．
図7に異常診断エージェントで異常が発見された場合の関係図を示しておく．詳細診断エージェントで3．4システムの現状
現時点では，走期計測エージェント，Simil加吋照合による異常診断エージェント，異常通知エージェントが，実装され，その動作を確認Lている．ユー
ザは．インタフェースエージェントを通じてシステムの起動解了を制御叶能であり，定期計測エージェントは，予め定められたスケジュールに基づき計測を行えることを確認Lている．一旦，システムを起動後は，監視作業は自律的に実行されるという意味で，エージェントの要件である自律性もある程度実現されていると考えている．
今後は以下のような課題を実現すべく研究を続けていく予定である．
1．ユーザインタフェースエージェントの実現

現時点では，エージェントの起動儲・了を指示する機能のみのインタフェ山スとなっているが，エージェントの動作状況の確認や，分散データベースへの透過的アクセスを実現するインタフェースが必要である．
2．複数の診断エージェント間の協調の実現

診断のための手法は一つとは限らず，それに相応して複数のエ・、一ジュントが異なった視点から診断を行うことが，より正確な状況判断のためには有効な手段である．このような複数の診断エージェントが独立に働きながらも，それらの情報を合理的に競合してユーザに旗供することが出来れば，より多様な視点からの診断が可能になると考えられる．
図7異常発見時のエージェン一関係固参考文献l）Hoc，］．H・（Ed■）： ■丘xpertiseandT巳ClmoLogy■ ，Lawrence
モーlbau叫19ウ5）ユ）北村正晴：進化する診断技術人間・機械強調の新Lいパ
ラダイムを巨‡旨して，日本原子方学会誌Vol．40No，り郎ユ／683（19！柑）

3）MakotoT止且hashJ：LIFECYCLEINTEGRITYMOMTORTING O下NUCL且AR PLANT WITH HUMAN MACHIⅣECOOPERATIO札P把pTlntS−MAN−MACHINE．．．11998）
4）CaturDiantono：大規模磯韓システム状態監視保全のための症候データベースに関する研究，計軌自動学会東北支部第171固研究集会資料番号17l一告，〔1997）