NTTコミュニケーションズ(東京・千代田、以下NTT Com)は横河ソリューションサービス(東京都武蔵野市)と共同で、化学プラントの自動制御が難しい工程に対して運転員のオペレーションを学習・模倣する人工知能(AI)を開発した。運転員によるオペレーションとAIのそれを実証実験で比較し、高い精度での両者の一致を確認したという(図)。将来は、同AIによる化学プラントの運転支援と自動化、それらに伴う運転員の省力化、生産の安定化などが期待できる。

図:実証実験のイメージ
図:実証実験のイメージ
運転員によるオペレーション(左)から各種データを取得し、新開発のAIに適用した。AIによるオペレーション(右)は、運転員のオペレーションと非常に高い精度で一致した。(出所:NTTコミュニケーションズ)
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 新開発のAIは、過去のオペレーションで取得した温度や圧力などのデータと、それを制御する運転員の操作履歴を教師データとする模倣学習によって開発した。この模倣学習は、過去のデータさえあれば、複雑に状態が変化するプラントにも適用できるという。システムによる自動制御が難しく、従来は運転員によるオペレーションが不可欠だった工程の運転支援が可能になる。

 多くの化学プラントは、温度や圧力が複雑に変化するため自動制御が適用できず、運転員によるオペレーションが不可欠な工程が存在する。一方で、運転員を確保しにくく技能継承が十分にできない、高度なスキルが必要でオペレーション品質にバラツキが出る、といった課題もある。新開発のAIは、こうした課題を解決し、少ない運転員で安定してプラントを運転できるようにするものだ。

 同AIの開発には、NTTグループのAI関連技術群「corevo(コレボ)」の1つであるNTT ComのAI開発ツール「Node-AI」を用いた。Node-AIは、コードを書かずにWeb上で前処理から学習、テスト、可視化まで実施できるツール。開発期間を短縮できる上、プログラミングによるバグ混入のリスクを抑えられる。同AIの開発においては、注視すべきデータ項目の見極めなどに横河ソリューションサービスが持つプラント運転に関する専門的な知見を実装した。

 実証実験では、自動制御が困難な工程において、過去に運転員が実施したオペレーションから得た各種データを同AIに適用し、運転員とAIのオペレーションの差を調べた。その結果、両者は2つの時系列データの間の相関を示す指標であるCORRが0.95と、強い相関があった。

*CORR:2つの時系列データの間の相関を示す指標。-1~+1の間の値を取り、1に近づくほど2つの時系列データが類似していることを表す。0.9以上で「非常に強い相関がある」とされる。

 両社は今後、実証実験で得られた成果について技術検証を進める。その結果を基にNTT Comは、同AIによる運転員へのアドバイス機能を備えた運転支援サービスを製品化し、2021年度中に提供を始める計画だ。さらに将来は、同AIを活用してプラント運転の自動化を実現するサービスの提供も検討していく。